福建师范大学22春《热力学与统计物理》离线作业1答案参考56

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1、福建师范大学22春热力学与统计物理离线作业1答案参考1. 一凸透镜的焦距为12cm，填充表1-3中的空白(物距s为已知)，并作出相应的光路图 表1-3一凸透镜的焦距为12cm，填充表1-3中的空白(物距s为已知)，并作出相应的光路图表1-3物距s/cm-24-12-6.006.0122436像距s/cm(8)(6)(4)(0)(-12)()(24)(18)横向放大率V(1/3)(1/2)(2/3)(1)(2)(-)(-1)(-1/2)像的虚实(实)(实)(实)()(虚)(实)(实)(实)像的正倒(正)(正)(正)(正)(正)(倒)(倒)(倒)根据薄透镜的物像距高斯公式和横向放大率公式，分别代入

2、数据，把计算结果填于表中空白中光路图从略2. 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3. 一个用离子注入制造的NPN晶体管，其中性区内浅杂质浓度为Na(x)=N0e-x/LN0=21018cm-3，l=0.3m一个用离子注入制造的NPN晶体管，其中性区内浅杂质浓度为Na(x)=N0e-x/LN0=21018cm-3，l=0.3m LN0=0.310-421018cm-3=61013(cm-3)$使用式，略去发射极空间电荷区复合电流，有 xELpE，Dn=VTn， Ln=(Dnn)1/2=(VTnn)1/2 =2.4610-4 所以得hFE

3、=3906 4. 凝胶是介于固体和液体之间的分散系统，下列关于刚性凝胶的描述，不正确的是( )A是非膨胀性的B凝胶是介于固体和液体之间的分散系统，下列关于刚性凝胶的描述，不正确的是( )A是非膨胀性的B具有多孔性的结构C凡是能润湿的液体，其吸收作用并无选择性D线性大分子所形成的凝胶多属刚性凝胶正确答案：D5. 下列关于声音的说法中正确的是（）A人说话时的声音是由声带振动产生的B女高音歌唱家的“高音”是指声音的响下列关于声音的说法中正确的是（）A人说话时的声音是由声带振动产生的B女高音歌唱家的“高音”是指声音的响度很大C两名宇航员登上月球后能直接交谈D声音由空气传到水中，速度不变A、人说话时的声

4、音是由声带振动产生的；故A正确B、女高音歌唱家的“高音”是指声音的音调高；故B错误C、月球上是真空的，声音在真空中不传播；故C错误D、声音在水中的传播速度比在空气中要快；故D错误故选A6. 有一平板电容器，极板是半径为R的圆形板，现将两极板由中心处用长直引线连接到一远处的交变电源上，有一平板电容器，极板是半径为R的圆形板，现将两极板由中心处用长直引线连接到一远处的交变电源上，使两极板上的电荷量按规律q=q0sint变化略去极板边缘效应，试求两极板间任一点的磁场强度正确答案：7. 双酚A型聚碳酸酯的玻璃化温度比聚对苯二甲酸己二醇酯的玻璃化温度_。双酚A型聚碳酸酯的玻璃化温度比聚对苯二甲酸己二醇酯

5、的玻璃化温度_。高8. 本征半导体、单一的杂质半导体都和PN结一样具有单向导电性吗?本征半导体、单一的杂质半导体都和PN结一样具有单向导电性吗?本征半导体和单一的杂质半导体并不具有单向导电性。9. 如果不存在碰撞机制，在外电场下，金属中电子的分布函数如何变化?如果不存在碰撞机制，在外电场下，金属中电子的分布函数如何变化?如果不存在碰撞机制，当有外电场后，电子波矢的时间变化率 上式说明，不论电子的波矢取何值，所有价电子在波矢空间的漂移速度都相同如果没有外电场时，电子的分布是一个费密球，当有外电场后，费密球将沿与电场相反的方向匀速刚性漂移，电子分布函数在波矢空间永远达不到一个稳定分布 10. 用M

6、O理论判断OF、OF-、OF+的磁矩大小次序，正确的是( )。AOFOF-OF+BOFOF+OF-COF-OFOF+D用MO理论判断OF、OF-、OF+的磁矩大小次序，正确的是( )。AOFOF-OF+BOFOF+OF-COF-OFOF+DOF+OFOF-正确答案：D11. 在电磁现象中是没有共振现象的。( )在电磁现象中是没有共振现象的。( )正确答案：12. 神舟飞船是中国自行研制的，具有完全自主知识产权，达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。( )神舟飞船是中国自行研制的，具有完全自主知识产权，达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。( )参考答案：对13. 太阳、点燃的火把、霓虹灯、

7、电视荧屏、萤火虫、水母，把它们分成两类：一类包括_，其特征为_；另一类包括_太阳、点燃的火把、霓虹灯、电视荧屏、萤火虫、水母，把它们分成两类：一类包括_，其特征为_；另一类包括_，其特征为_太阳、萤火虫、水母；自然光源；点燃的火把、霓虹灯、电视荧屏；人造光源14. 北京天文台的米波综合孔径射电望远镜由设置在东西方向上的一列共28个抛物面组成。这些天线用等长的电缆连到北京天文台的米波综合孔径射电望远镜由设置在东西方向上的一列共28个抛物面组成。这些天线用等长的电缆连到同一个接收器上(这样各电缆对各天线接收的电磁波信号不会产生附加的相差)，接收由空间射电源发射的232MHz的电磁波。工作时各天线的

8、作用等效于间距为6m、总数为192个天线的一维天线阵列。接收器接收到的从正天顶上的一颗射电源发来的电磁波将产生极大强度还是极小强度?在正天顶东方多大角度的射电源发来的电磁波将产生第1级极小强度?又在正天顶东方多大角度的射电源发来的电磁波将产生下一级极大强度?根据极小方位由决定，并令k=1即可得到产生第1级极小的射电源的方位为偏东 =极大方位由dsin=k决定，令k=1得产生下一级极大的射电源的方位为偏东 知识点窍 极小方位；极大方位dsin=k。 逻辑推理 根据极小方位公式与极大方位公式可以直接求解本题。 15. 液体表面层的分子总是受到指向_，而表面张力则是_液体表面层的分子总是受到指向_，

9、而表面张力则是_。正确答案：液体内部的拉力 沿液体表面切线方向上垂直于单位长度的紧缩力液体内部的拉力沿液体表面切线方向上垂直于单位长度的紧缩力16. 一个身高1.6m的同学站在离平面镜1.5m处，镜高1.5m，他在平面镜中的像离他有 _m，像高 _m，若将平面镜一个身高1.6m的同学站在离平面镜1.5m处，镜高1.5m，他在平面镜中的像离他有 _m，像高 _m，若将平面镜移到原来像的位置，镜中像移动了 _m因平面镜成像时物距与像距相等，此时物距为1.5m，则像距也为1.5m，所以像离人的距离为3m，但由于像与物是相同的，所以像高也为1.6m，故答案为：3，1.6；当将平面镜移动到原来像的位置时

10、，此时物距为3m，而像距也为3m，所以像移动了3m，故答案为：317. 一对相同的电容器，分别串联、并联后连接到相同的电源上。问哪一种情况用手去触及极板较为危险?说明其原因。一对相同的电容器，分别串联、并联后连接到相同的电源上。问哪一种情况用手去触及极板较为危险?说明其原因。18. 下列三种聚合物，密度最大的是( )。 A高压聚乙烯 B低压聚乙烯 C聚丙烯下列三种聚合物，密度最大的是()。A高压聚乙烯B低压聚乙烯C聚丙烯B19. 写出下列聚合物的结构单元，并估计它们有无结晶能力： (1) 聚四氟乙烯;(2) 聚甲醛;(3) 聚碳酸酯;(4) 尼龙6;(写出下列聚合物的结构单元，并估计它们有无结

11、晶能力：(1) 聚四氟乙烯;(2) 聚甲醛;(3) 聚碳酸酯;(4) 尼龙6;(5) 对苯二甲酸乙二醇酯;(6) 轻度交联的天然橡胶;(7) 已固化的酚醛塑料;(8) 聚三氟氯乙烯;(9) 无规立构的聚甲基丙烯酸甲酯;(10) 全同立构聚丙烯;(11) 间同立构聚氯乙烯;(12) 支化聚乙烯。结构单元略。 (1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(8)，(10)，(11)，(12)有结晶能力；(7)，(9)无结晶能力。 20. 蟹状星云中电子的动量可达10-16kgm/s，星云中磁场约为10-8T，这些电子的回转半径为多大?如果这些电子落到星蟹状星云中电子的动量可达10-16kgm/s

12、，星云中磁场约为10-8T，这些电子的回转半径为多大?如果这些电子落到星云中心的中子星表面附近，该处磁场约为108T，它们的回转半径又是多少?电子的回转半径为 如果电子落到星云中心的中子星表面附近，则回转半径为 知识点窍 运动电荷在磁场中受到的磁力。 逻辑推理 已知星云中的磁场和电子的动量，可以根据运动电荷在磁场中受到的磁力公式经过变形而求得电子的回转半径。 21. 设 a=a1ex+a2ey+a3ez，r=xex+yey+zez求矢量场b=ar的矢量线。设a=a1ex+a2ey+a3ez，r=xex+yey+zez求矢量场b=ar的矢量线。由矢量积的运算规则可得 则矢量线所满足的微分方程为

13、(1-1)上式是一个等比式，设比值为K，根据分子分母同乘一个数比值不变，则(1-1)式第一项分子分母同乘a1，第二项分子分母同乘a2，第三项分子分母同乘a3，比值不变，可得 则可写成如下形式： 对上面三式求和可得 a1dx+a2dy+a3dz=d(a1x)+d(a2y)+d(a3z)=d(a1x+a2y+a3z)=0 因为d(a1x+a2y+a3z)=0，所以 a1x+a2y+a3z=C1(1-2)式中C1为任意常数。 再将(1-1)式第一项分子分母同乘x，第二项分子分母同乘y，第三项分子分母同乘z，比值不变，同理可以求出 xdx+ydy+zdz=0 因为xdx+ydy+zdz=d(x2+y2

14、+z2)=0，所以 x2+y2+z2=C2(1-3)式中C2为任意常数。 则矢量线方程为 式中C1、C2为任意常数。 22. 一个物体挂在弹簧测力计下，示数为30N，浸没在水中时，示数为20N，则物体受到的浮力大小是_N，方向是_一个物体挂在弹簧测力计下，示数为30N，浸没在水中时，示数为20N，则物体受到的浮力大小是_N，方向是_此时物体受_力、_力和_力的作用，它们的施力物体分别为_、_和_，物体所受合力_N物体挂在弹簧测力计下时，示数为30N，则说明物体的重力为G=30N；当浸入水中时，物体受重力、拉力及浮力；则浮力F=G-F=30N-20N=10N，方向向上；重力是由于地球的吸引而产生

15、的，故重力的施力物体为地球；弹簧秤的拉力的施力物体为弹簧测力计；浮力的施力物体为水；因物体静止在水中，故物体所受合力为0；故答案为：10；向上；重、拉、浮；地球、弹簧测力计、水；023. 我国古书梦溪笔谈中记载：行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能及早听到夜袭的敌人的马蹄声，其原因是我国古书梦溪笔谈中记载：行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能及早听到夜袭的敌人的马蹄声，其原因是_能够传声，且比空气传声的速度行军宿营，士兵枕着牛皮制的箭筒睡在地上，能及早听到夜袭的敌人的马蹄声，声音是通过土地、竹筒等固体传过来的，其原因是固体能传声，且比空气传声速度快故答案为：固体24. 拟用冕玻璃K

16、9(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

17、=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 25. 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。26. 试用气体动

18、理论说明，一定体积的氢和氧的混合气体的总压强等于氢气和氧气单独存在于该体积内时所产生的压强试用气体动理论说明，一定体积的氢和氧的混合气体的总压强等于氢气和氧气单独存在于该体积内时所产生的压强之和。从理想气体状态方程出发来分析，两种气体混合达到平衡时，它们有相同的体积和相同的温度，但是分子数密度分别为n1和n2，相应地，压强分别为p1和p2。如果这两种气体单独存在时，有 p1=n1kT，p2=n2kT 两式左右两边分别相加，得 p1+p2=(n1+n2)kT 将此式与p总=n总kT比较可知 p总=p1+p2。 27. 证明理想玻色气体的物态方程为 式中，为粒子数密度。证明理想玻色气体的物态方程为

19、式中，为粒子数密度。由公式 对玻色气体，利用展开式 有 从而 令 则由上式得 通常情况下，y很小，可以将e-按y的幂级数展开 于是 比较两边系数得 b1=1， 所以 代入 得 注意到pV=kT即有 28. 1884年瑞士的一所女子中学的教师巴耳末仔细研究氢原子光谱的各可见光谱线的“波数”(即1/)时，发现它们可以用1884年瑞士的一所女子中学的教师巴耳末仔细研究氢原子光谱的各可见光谱线的“波数”(即1/)时，发现它们可以用下式表示：，n=3，4，5，其中R为一常量，叫里德伯常量。试由氢原子的能级公式求里德伯常量的表示式并求其值(现代光谱学给出的数值是R=1.0973731534107m-1)。

20、氢原子的能级公式为： 氢原子的可见光谱是从n3的态跃迁到n=2发的光形成的。根据频率条件有 与巴耳末公式对比，得里德伯常量为 =1.11107m-1知识点窍 氢原子的能级公式。 逻辑推理 根据频率条件对氢原子的能级公式进行变形即可得到巴耳末公式。 29. 大多数聚合物熔体的流动指数n( )。 A大于1 B等于1 C小于1大多数聚合物熔体的流动指数n()。A大于1B等于1C小于1C30. 确定分子点群，B5H9群属C4v，以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。确定分子点群，B5H9群属C4v，以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。正确答案：31. 试求理想气体分子动能的分布函数。试求理想

21、气体分子动能的分布函数。正确答案：32. 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B33. 求出绝对零度时费密能、电子浓度n、能态密度N( )及电子比热与费密半径的关系求出绝对零度时费密能、电子浓度n、能态密度N()及电子比热与费密半径的关系绝对零度时电子的费密半径 电子浓

22、度n与费密半径的关系是 可得到绝对零度时电子的费密能与费密半径的关系为 自由电子的能态密度是 由此可得 平均一个电子对热容量的贡献为 因为 所以一个电子的热容与费密半径的关系为 34. 金属探测器的探头内通入脉冲电流，才能测到埋在地下的金属物品发回的电磁信号，能否用恒定电流来探测?埋在地金属探测器的探头内通入脉冲电流，才能测到埋在地下的金属物品发回的电磁信号，能否用恒定电流来探测?埋在地下的金属为什么能发回电磁信号?脉冲电流产生的磁场也是脉冲，即随时间快速变化的。这快速变化的磁场传到地下金属物品中将激起较大的脉冲电流，这随时间快速变化的脉冲电流就向外发射(即发回)脉冲信号，根据发回的信号就可判

23、断地下金属物品的存在与否。这里关键是要有变化的磁场。恒定电流的磁场保持恒定不变，不能产生这样的效果。35. 试求边长为l的正方形中心处的电场强度，若试求边长为l的正方形中心处的电场强度，若如图，四个相同电荷分别放在ABCD四个顶点上，由对称性知四个点电荷产生电场相互抵消，正方形中心O点的场强为零 $如果两同号电荷放在正方形对角线上，那么两同号电荷产生的电场相互抵消，如果同号电荷不在对角线上，不妨设正电荷在A、D处，负电荷在B、C处，A、D处两点电荷对O点y轴方向场强相互抵消，x轴方向上 同理可得出B、C两点电荷对O的合电场亦为 36. 高分子的构型和构象有什么不同?等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于

24、构型范畴还是构象范畴?高分子的构型和构象有什么不同?等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构型范畴还是构象范畴?构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的排列。高分子链的构型是在合成过程中形成的，它不能被任何物理方法改变。而构象是围绕单键内旋转而形成的分子中的原子的各种空间排列的形态。等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于构象范畴。37. 假设氢原子外于n=3，l=1的激发态则原子的轨道角动量在空间有哪些可能取向?计算各可能取向的角动假设氢原子外于n=3，l=1的激发态则原子的轨道角动量在空间有哪些可能取向?计算各可能取向的角动量与z轴之间的夹角正确答案：38. 物体放在凸透镜前，到凸透镜的距离是16厘米，此时光

25、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C39. 在质谱图中，CH2Cl2的M：(M+2)：(M+4)的值约为( )。A1=2=4B1=3：1C9：6:1D3：1=3在质谱图中，CH2Cl2的M：(M+2)：(M+4)的值约为( )。A1=2=4B1=3：1C9：6:1D3：1=3正确答案：C40. 处在高弹态的聚合物，其运动单元有( )。 A链节 B侧基 C链段 D整个分子处在高弹态的聚合物，其运动单元有()。A链节B侧基C链段D整个分子

26、ABC41. 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42. 任何一个实际的弹簧都是有质量的，如果考虑弹簧的质量，弹簧振子的振动周期将变大还是变小?任何一个实际的弹簧都是有质量的，如果考虑弹簧的质量，弹簧振子的振动周期将变大还是变小?从质量的意义上说，质量表示物体的惯性。弹簧本身的质量计入时，系统的质量增大，更不易改变运动状态。对不断地周期性改变运动状态的弹簧振子的简谐运动来说，其进程一定要变慢。这就是说，考虑弹簧的质量时，弹簧振子的振动周期要变大。43. 静止的钾原子光谱中

27、有一对容易辨认的吸收线(K线和H线)，其谱线的波长在395.0nm附近。来自牧夫星座一个星云的静止的钾原子光谱中有一对容易辨认的吸收线(K线和H线)，其谱线的波长在395.0nm附近。来自牧夫星座一个星云的光中，在波长为447.0nm处发现了这两条谱线，试求该星云远离地球的“退行速度”。0.123c44. 理想溶液的热力学性质是( )。 AHm0 BSm0 C10.5 D10.5 E10理想溶液的热力学性质是()。AHm0BSm0C10.5D10.5E10AE45. 梯度淋洗法分级，最先得到的聚合物级分的相对分子质量( )。 A最大 B最小 C居中 D不确定梯度淋洗法分级，最先得到的聚合物级分

28、的相对分子质量()。A最大B最小C居中D不确定B46. 设想沿地球直径凿一隧道，并设地球是密度为=5.5103kg/m3的均匀球体试证：设想沿地球直径凿一隧道，并设地球是密度为=5.5103kg/m3的均匀球体试证：物体在地球内部所受引力，可视作质点(物体)受以r为半径的球体内的质量集 中于球心时质点间的引力，即，则 (r由球心指向质点) F具有弹性回复力的特征，因此质点作简谐振；$ 物体由地球表面落至地心所需时间为. 47. 布拉格公式中是怎样的角?为什么选择这样的角?布拉格公式中是怎样的角?为什么选择这样的角?正确答案：是掠射角是入射光与原子晶面之间的夹角。上下两原子层所发出的反射射线的光

29、程差=2dsin。当2dsin=k时各层散射射线相互加强而形成亮点。是掠射角,是入射光与原子晶面之间的夹角。上下两原子层所发出的反射射线的光程差=2dsin。当2dsin=k时,各层散射射线相互加强而形成亮点。48. 下列酸根中，具有相同的杂化态和相同的几何构型的一组是( )。ANO3- 、CO32BSO42- 、NO3CCO32-下列酸根中，具有相同的杂化态和相同的几何构型的一组是( )。ANO3- 、CO32BSO42- 、NO3CCO32- 、SO42-DSO42- 、SO32-正确答案：ASO42-为sp3杂化，正四面体；SO32-为不等性sp3杂化，三角锥形。49. 一切磁现象都起源于运动的电荷。 ( )一切磁现象都起源于运动的电荷。()正确50. 将lg PMMA在20下溶解于50cm3苯中，已知PMMA的密度为1.18g/cm3，苯的密度为0.879g/cm3，已知数均相对分子质量将lg PMMA在20下溶解于50cm3苯中，已知PMMA的密度为1.18g/cm3，苯的密度为0.879g/cm3，已知数均相对分子质量为105，计算熵变值。在计算中你用了什么假定? 式中：V1为溶剂体积；V2为高分子体积。 在计算中假定体积具有加合性，高分子可以看成由一些体积与苯相等的链段组成，每个链段对熵的贡献相当于一个苯分子，在这里假定了链段数等于单体单元数。