福建师范大学2021年9月《热力学与统计物理》作业考核试题及答案参考16

福建师范大学2021年9月热力学与统计物理作业考核试题及答案参考1. 由光散射理论的光强公式解释为何球晶的SALS的Hv图是四叶瓣图形的?由光散射理论的光强公式解释为何球晶的SALS的Hv图是四叶瓣图形的? 式中：I为散射光强度；A为比例常数；V0为球体积；为几何偏振修正项；U为形状因子；SiU为U的正弦积分，一般情况取U=4.09；1，2为光轴方向和垂直于光轴方向上的极化率。从而，即散射强度是sin2的函数，于是在=/4，3/4，5/4，7/4时存在散射强度极大值。 2. 长直螺线管的自感系数为0.4H，通有1.5A电流，其中贮藏的磁场能量为_。长直螺线管的自感系数为0.4H，通有1.5A电流，其中贮藏的磁场能量为_。0.45J3. （8分）一汽车以20米/ 秒的速度向一山崖开进，途中鸣了一声笛，2 秒钟后听到山崖传来回声，当司机听到回声时，汽（8分）一汽车以20米/ 秒的速度向一山崖开进，途中鸣了一声笛，2 秒钟后听到山崖传来回声，当司机听到回声时，汽车离山崖还有多远?解答：S20米/ 秒2 秒40米（2分）S340米/秒2680米（2分）由s=( S-S)/2（680米-40米）/2640米/2320米（4分）略4. 试求理想气体分子动能的分布函数。试求理想气体分子动能的分布函数。正确答案：5. 高聚物在交变的应力作用下，形变落后于应力的现象称为：( ) (A)蠕变 (B)应力松弛 (C)内耗 (D)滞后高聚物在交变的应力作用下，形变落后于应力的现象称为：()(A)蠕变(B)应力松弛(C)内耗(D)滞后D6. 单晶、球晶、串晶和伸直链晶体分别在什么条件下形成?单晶、球晶、串晶和伸直链晶体分别在什么条件下形成?单晶：从稀溶液(小于0.1%)中缓慢结晶才能形成； 球晶：从浓溶液中析出或从熔体冷却结晶； 串晶：剧烈搅拌下高温结晶； 伸直链晶体：在极高的压力下进行熔融结晶或对熔体结晶加压热处理。 7. 量子比特传输时必须经典比特配合。( )量子比特传输时必须经典比特配合。( )正确答案：8. 下列现象中不是光的直线传播的是（）A水中倒影B月食C手影D小孔成像下列现象中不是光的直线传播的是（）A水中倒影B月食C手影D小孔成像A、水中倒影是空气中物体的光经水面反射后，在水中形成的虚像，即平面镜成像，这是一种典型的镜面反射现象；B、月食是光沿直线传播的典型事例；C、光被手遮挡后，在后边形成一个黑色的区域，叫做影子，即手影，是光的直线传播形成的；D、光在空气中沿直线传播，在小孔后面形成一个清晰的、倒立的实像；故选A9. 一频率为1 kHz的声源以vS=34 ms的速率向右运动。在声源的右方有一反射面，该反射面以v1=68 ms的一频率为1 kHz的声源以vS=34 ms的速率向右运动。在声源的右方有一反射面，该反射面以v1=68 ms的速率向左运动。设空气中的声速为=340 ms。试求：(1)声源所发射的声波在空气中的波长；(2)每秒内到达反射面的波数；(3)反射波在空气中的波长。正确答案：(1)在声源右侧声源向着观测者运动静止的观测者接收到的频率为rn rn (2)每秒到达反射面的波数为反射面接收到的频率。在这种情况下波源和接收者都运动而且相互接近所以每秒到达反射面的波数为rn本题为多普勒效应对各种不同情况的应用问题。波在空气中的波长等于波速除以相对于空气静止的观测者测到的频率。10. 激光的方向性要比手电筒的差。( )激光的方向性要比手电筒的差。( )正确答案： 11. 物体放在凸透镜前，到凸透镜的距离是16厘米，此时光屏上得到的是放大的像，则所用凸透镜的焦距可能是 A、4厘物体放在凸透镜前，到凸透镜的距离是16厘米，此时光屏上得到的是放大的像，则所用凸透镜的焦距可能是A、4厘米B、8厘米C、10厘米D、18厘米C12. P+N结杂质分布Na=常数，Nd=Nd0e-x/L，导出C-V特性表达式P+N结杂质分布Na=常数，Nd=Nd0e-x/L，导出C-V特性表达式设x=xn为N侧空间电荷区边界 泊松方程为 积分一次得 令x=xn，(x值较大时，忽略内建电场的贡献)，则 再积分得 +Ax+B (A、B为积分常数) +Axn+B +B 令0=(xn)-(0)且取(xn)=0，则 因为xnL，则 代入上式，得 (这里利用了Wxn) 于是 当有偏压时 总电荷为 则电容为 13. 下列知识解释与事例相符的是（）A光的反射-影子的形成B光的折射-岸边的树倒映在水中C光的反射-人能在下列知识解释与事例相符的是（）A光的反射-影子的形成B光的折射-岸边的树倒映在水中C光的反射-人能在镜中看见自己的像D光的直线传播-把铅笔斜插入盛水的玻璃杯中，看上去好像折断了A、影子的形成是光沿直线传播形成的，不是由光的反射形成的；B、岸边的树倒映在水中是光的反射形成的，不是由光的折射形成的；C、人在镜中看到的自己像，是人在平面镜中成的像，是光的反射形成的；D、把铅笔斜插入盛水的玻璃杯中，看上去好像折断了是光的折射形成的，不是光的直线传播形成的；故选C14. 设有一列简谐横波： 其中x，y的单位是cm，t的单位是s。试求： (1)振幅A，角频率，波速u和波长； (2)振动初相设有一列简谐横波：其中x，y的单位是cm，t的单位是s。试求：(1)振幅A，角频率，波速u和波长；(2)振动初相位是的位置x。(1)A=5.0cm，=4.0/s，u=2.0m/s，=10cm； (2)x=(-3.0+10k)cm，k=0，1，2， 15. 哪位科学家建立的电磁理论指出光是一种电磁波?A、牛顿B、爱因斯坦C、柯普亮D、麦克斯韦哪位科学家建立的电磁理论指出光是一种电磁波?A、牛顿B、爱因斯坦C、柯普亮D、麦克斯韦正确答案： D16. 若入射光线与镜面夹角是30，则入射角为_，反射角为_，若平面镜绕入射点顺时针转动5，则入射光线与若入射光线与镜面夹角是30，则入射角为_，反射角为_，若平面镜绕入射点顺时针转动5，则入射光线与反射光线的夹角是_若反射光线与入射光线的夹角是90，则此时入射角是_（1）入射光线与镜面夹角是30，入射角为90-30=60，由反射定律知，反射角等于入射角为60；（2）当平面镜绕入射点顺时针转动5时，法线随平面镜顺时针转过5，则入射角增大5，变为60+5=65，反射角也变为65，此时入射光线与反射光线的夹角为65+65=130；（3）由于反射角等于入射角，当反射光线与入射光线的夹角是90时，入射角为902=45；故答案为：60；60；130；4517. 一磁导率为的磁介质球，半径为a，放在真空均匀外磁场中。应用磁标位计算球内、外的磁场强度。证明：球内场是均匀一磁导率为的磁介质球，半径为a，放在真空均匀外磁场中。应用磁标位计算球内、外的磁场强度。证明：球内场是均匀场，球的磁化强度为球内为(1)因为空间中不存在自由电流，所以可先求出磁标位，再求解磁场强度。以球心为原点，建立球坐标系，考虑到Um与无关，得到拉普拉斯方程的解 在球内，当r0时，Um为有限值，故 在球外，当r时，UmH0rcos，故 根据边值关系，当r=a时，Um1=Um2，故 又当r=a时，故 对比上两式左右两边Pn(cos)项的系数，得 解得 于是磁标位为 (ra) 球内外的磁场强度为 磁感应强度为 所以球内磁场是方向与外磁场一致的匀强磁场。 (2)球的磁化强度为 球内磁场强度 18. 穿过闭合导体回路中的磁通量_时，回路中产生_，这种现象称为电磁感应现象。穿过闭合导体回路中的磁通量_时，回路中产生_，这种现象称为电磁感应现象。发生变化，$电流19. 拟用冕玻璃K9(nD=1.5163，nF=1.5220，nC=1.5139)和重火石玻璃F4(nD=1.6199，nF=1.6321，nC=1.6150)来做消色差黏拟用冕玻璃K9(nD=1.5163，nF=1.5220，nC=1.5139)和重火石玻璃F4(nD=1.6199，nF=1.6321，nC=1.6150)来做消色差黏合透镜，焦距100mm若已确定其负透镜的非黏合面为平面，试求其余各面的曲率半径联立下列二方程： PD=(n1D-1)k1+(n2D-1)k2 PF-PC=(n1F-n1C)k1+(n2F-n2C)k2=0 以n1D=1.5163，n2D=1.6199，n1F=1.5220，n1C=1.5139，n2F=1.6321，n2C=1.6150代入，解得 k1=44.90， k2=-21.27， 即 令r4，r2=r3，算出 r1=42.3mm，r2=-47.0mm， 式中r1为正透镜非黏合面曲率半径，r2为黏合面曲率半径 20. 单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。( )单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。()错误21. 为什么在十字路口的球面反射镜比汽车的后视镜要大得多?为什么在十字路口的球面反射镜比汽车的后视镜要大得多?汽车的后视镜要求的视场相对较小，且距人眼比较近，因此它的比较曲率半径可以大一些，尺寸也比较小。而十字路口的球面反射镜要求有大的视场，能使前面拐弯处的整个景物成像，所以曲率半径较汽车的后视镜要小，为了增大视场，所以尺寸相对大一些。22. 高分子的流动伴有高弹形变，这部分形变是可以回复的。( )高分子的流动伴有高弹形变，这部分形变是可以回复的。()正确：低分子液体流动所产生的形变是完全不可逆的。由于高聚物的流动并不是高分子链之间简单的相对滑移，而是各个链段分段运动的总结果。在外力作用下，高分子链不可避免地要顺外力的了；向有所伸展，也就是说，在高聚物进行黏性流动的同时，必然会伴随一定量的高弹形变，外力消失后，这部分形变是可回复的。23. 一个均匀掺杂的n型硅样品，施主密度ND为2.81016cm-3。设在样品表面存在受主型的表面态，它们相应的能级连续地一个均匀掺杂的n型硅样品，施主密度ND为2.81016cm-3。设在样品表面存在受主型的表面态，它们相应的能级连续地、均匀地分布在价带顶和导带底之间，密度NS为6.01011cm-2eV-1，试求出表面势Vs=?受主型的表面态，未接受电子时，它们是电中性的。这时，半导体表面层中不出现空间电荷，能带是平直的，这是表面态与体内尚未达到平衡的情况，如图(a)所示。在热平衡情况下，在费米能级以下的能级基本上被电子占据。因此，体内电子将进入表面态，使半导体表面带负电，表面内的一层带正电，出现空间电荷区。能带弯曲的情况如图(b)所示。 对于自由表面的情形，在达到热平衡时，表面的负电荷面密度应等于空间电荷区的正电荷面密度，即 Qs=Qsc 由图(b)可见 Qs=qNSEg-(Ec-EF)-|qVs| 为了计算上的方便，上式方括号中的各量都是以电子伏为单位。以电子伏(eV)为单位表示q|Vs|与以伏为单位表示|Vs|的数值相同，因此式中可用|Va|代替q|Vs|。 设杂质全部电离 则 故 =0.18(eV) 于是 Qs=qNS(1.12-0.18-|Vs|) (1) 空间电荷区宽度 故 Qsc=NDqxd =(2NDq0rs|Vs|)1/2 (2) 由式(1)和式(2)得到 qNS(0.94-|Vs|)-(2NDq0rs|VS|)1/2 代入0=8.8510-14F/cm，rs=12和NS，ND的值，得出关于|Vs|的二次方程 |Vs|2-2.91|Vs|+0.942=0 该方程的解是 |Vs|1=2.57V |Vs|2=0.35V 符合题意的解是|Vs|2，故 Vs=-0.35V 24. 15cm长的左旋葡萄糖溶液使钠光的偏振面转了25.6求溶液浓度(已知=-51.4/(dmgcm-3)15cm长的左旋葡萄糖溶液使钠光的偏振面转了25.6求溶液浓度(已知=-51.4/(dmgcm-3)溶液浓度为 25. 由4个电动势为1.5V，内阻为0.8的干电池并联而成的电池组，与电阻为0.8的外电路连接成闭合回路，求电路中的电由4个电动势为1.5V，内阻为0.8的干电池并联而成的电池组，与电阻为0.8的外电路连接成闭合回路，求电路中的电流和电池组两端的电压。1.5A，1.2V26. 端电压随负载电阻的增大而_。假设电源没有内阻，则负载电阻增大时，端电压_。端电压随负载电阻的增大而_。假设电源没有内阻，则负载电阻增大时，端电压_。增大，$不变27. 把能正常工作的手机甲放到一个带有抽气孔的密封玻璃罩内，用另一部手机乙不停地拨打甲，当玻璃罩内的空气被抽把能正常工作的手机甲放到一个带有抽气孔的密封玻璃罩内，用另一部手机乙不停地拨打甲，当玻璃罩内的空气被抽掉后，有关手机甲的描述，正确的是A手机甲收不到信息，也发不出信息B手机甲能收到信息，也能发出信息C手机甲收不到信息，但能发出信息D手机甲能收到信息，但不能发出信息B28. 相对论认为所有的物理规律在不同的惯性参照系中是不一样的。( )相对论认为所有的物理规律在不同的惯性参照系中是不一样的。( )正确答案： 29. 已知单透镜的光焦度=1，折射率n=1.5，试求分别为10、3、1时的曲率半径r1和r2。已知单透镜的光焦度=1，折射率n=1.5，试求分别为10、3、1时的曲率半径r1和r2。由题意可得 将已知值代入上式可分别求得三个Q值，然后将它们代入下式： 2=1+Q 可分别求得1、2。现将计算结果列于下表。 r1、r2计算表 barW Q=fracbarW-lk r_1=fracfrho _1=frac1fracnn-1+Q r_2=fracfrho _2=frac11+Q 10 4.80000 0.12821 0.17241 3 0.60000 0.27877 0.62500 1 -0.60000 0.41666 2.50000 30. 在光电效应的实验中，如果：(1)入射光强度增加1倍；(2)入射光频率增加1倍，按光子理论，这两种情况的在光电效应的实验中，如果：(1)入射光强度增加1倍；(2)入射光频率增加1倍，按光子理论，这两种情况的结果有何不同?正确答案：(1)入射光强度增加1倍即入射光子数增加1倍逸出的光电子数也增加1倍光电流增加1倍。rn (2)入射光强频率1倍则光电流的最大初动能增加。(1)入射光强度增加1倍,即入射光子数增加1倍,逸出的光电子数也增加1倍,光电流增加1倍。(2)入射光强频率1倍,则光电流的最大初动能增加。