福建师范大学2021年12月《热力学与统计物理》期末考核试题库及答案参考43.docx
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福建师范大学2021年12月《热力学与统计物理》期末考核试题库及答案参考1. 下列三种表述： (1)在真空中，光的速度和光的频率与光源的运动无关． (2)在一切惯性参考系中，物理定律都具有下列三种表述： (1)在真空中，光的速度和光的频率与光源的运动无关． (2)在一切惯性参考系中，物理定律都具有相同的表达形式，是等价的． (3)在一切惯性参考系中，测得真空中的光速都等于c，光在真空中沿任何方向的传播速度都相同． 在上述表述中正确的是( )． (A)只有(1)、(2)是正确的 (B)只有(1)、(3)是正确的 (C)只有(2)、(3)是正确的 (D)上述三种表述都是正确的D2. 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/λ)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/λ)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=1.0973731534×107m-1)。
氢原子的能级公式为： 氢原子的可见光谱是从n≥3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 =1.11×107m-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 3. 物体到凸透镜的距离_________2倍焦距时，能成缩小、倒立的实像；物体到凸透镜的距离在_________之间时，能成放物体到凸透镜的距离_________2倍焦距时，能成缩小、倒立的实像；物体到凸透镜的距离在_________之间时，能成放大、倒立的实像．大于；一倍焦距和二倍焦距．4. 64g氧气的温厦由0℃升至50℃， (1)保持体积不变； (2)保持压强不变 在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各64g氧气的温厦由0℃升至50℃， (1)保持体积不变； (2)保持压强不变 在这两个过程中氧气各吸收了多少热量?各增加了多少内能?对外各作了多少功?5. 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6. “土”表明______能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，表明______能传声；人们能听到雷声，表明______能传声；登“土”表明______能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，表明______能传声；人们能听到雷声，表明______能传声；登上月球的宇航员即使相距很近，也听不到对方的讲话声，这是由于______不能传声．“土”是通过绳子传播声音的，所以表明固体能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，是声音通过水传给鱼，表明液体能传声；人们能听到雷声，是声音通过空气传播的，表明气体能传声；月球上是真空，真空不能传声．故答案为：固体； 液体； 气体； 真空．7. 一频率为1 kHz的声源以vS=34 m／s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 m／s的一频率为1 kHz的声源以vS=34 m／s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 m／s的速率向左运动设空气中的声速为υ=340 m／s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\r\n \r\n (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\r\n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8. 把能正常工作的甲放到一个带有抽气孔的密封玻璃罩内，用另一部乙不停地拨打甲，当玻璃罩内的空气被抽把能正常工作的甲放到一个带有抽气孔的密封玻璃罩内，用另一部乙不停地拨打甲，当玻璃罩内的空气被抽掉后，有关甲的描述，正确的是[ ]A．甲收不到信息，也发不出信息B．甲能收到信息，也能发出信息C．甲收不到信息，但能发出信息D．甲能收到信息，但不能发出信息B9. 试证明：开放系涨落的准热力学公式为 . 在T，V恒定时计算，和．试证明：开放系涨落的准热力学公式为 . 在T，V恒定时计算，和．考虑系统和源构成一个孤立的复合系统，则涨落状态出现的概率应与其相应的热力学概率成正比，即 . (1) 由于熵为广延量而具有可加性，则复合系统熵的偏离是系统的熵偏离和源的熵偏离之和△S(0)=△S+△Sr．开放系的热力学基本方程给出 . (2) 复合系统是孤立系，必有 △Er=-△E， (3) △Vr=-ΔV， (4) △Nr=-△N． (5) 所以 . (6) 式中，T，p．μ分别是源的温度、压强和化学势，平衡时，即为系统的温度、压强和化学势．由此可得概率关系为 . (7) 将E看作S，V和N的函数，在其平均值附近展开，并准确到二级，有 . (8) 平衡时，有 ， (9) (10) . (11) 所以 . (12) 代入概率表达式，得 . (13) 以T，V，N为自变量，当T，V不变时，有.代入式(13)，得T，V不变时，粒子数具有偏离△N的概率为 (14) 将此式与高斯分布的标准形式比较，得 . (15) 以T，V，μ为独立变量，当T，V不变时，有 . (16) 代入概率关系得T，V不变时，化学势具有偏离的概率为 . (17) 与高斯分布的标准形式比较，得 . (18) 因为 ， (19) 而 ， (20) ， (21) 所以，由式(19)～式(22)，得 . (23) 10. HCN分子的转动、振动自由度分别为( )。
A．3、6B．5、4C．2、4D．2、7HCN分子的转动、振动自由度分别为( )A．3、6B．5、4C．2、4D．2、7正确答案：C11. 阅读下列短文，完成文后问题 荧光灯比白炽灯省电的原因 荧光灯，其管壁上涂有荧光物质管内装了一些氮和水银阅读下列短文，完成文后问题荧光灯比白炽灯省电的原因荧光灯，其管壁上涂有荧光物质管内装了一些氮和水银蒸气当电流通过时，这些气体就发出了人眼看不见的紫外线，紫外线射到荧光粉上就发出可见光日光灯就是一种荧光灯，其正常发光时的温度大约40℃到50℃，而白炽灯需要电流把灯丝加热到2500℃左右才发光，其中大约只有8%的能量转变成可见光 （1） 紫外线虽然看不见，但它在日常生活中有很多应用，试举一例：_____________（2）从能量转化的角度说明荧光灯比白炽灯省电的原因：______________________1）验钞机；（2）荧光灯损耗的内能比白炽灯少12. 在霍尔效应实验中，金属导体薄片宽5.0cm、长10.0cm、厚2.0cm电流5.0A并沿长度方向流动当用1T的磁在霍尔效应实验中，金属导体薄片宽5.0cm、长10.0cm、厚2.0cm电流5.0A并沿长度方向流动。
当用1T的磁场垂直地穿过该导体薄片时，可产生1.0×10-5V的横向电压求：（1）载流子的飘移速度；（2）载流子的密度正确答案：（1）设导体宽度为b霍尔电场和霍尔电压的关系为\r\n （1）\r\n若设载流子的飘移速度为v当电场力与洛仑兹力平衡时有\r\nevB=eEH （2）\r\n由式（1）和式（2）可得载流子的飘移速度为\r\n\r\n（2）设导体厚度为d由题意得金属导体中的载流子是电子因此载流子的密度为\r\n（1）设导体宽度为b,霍尔电场和霍尔电压的关系为（1）若设载流子的飘移速度为v,当电场力与洛仑兹力平衡时,有evB=eEH（2）由式（1）和式（2）可得载流子的飘移速度为（2）设导体厚度为d,由题意得金属导体中的载流子是电子,因此载流子的密度为13. 下列说法中，正确的是（ ）A．月亮是一个巨大的光源B．光在真空中的速度是340m/sC．影子的形成是由于光的直线传下列说法中，正确的是（ ）A．月亮是一个巨大的光源B．光在真空中的速度是340m/sC．影子的形成是由于光的直线传播D．漫反射不遵守光的反射规律A、月亮本身不能发光，它反射的是太阳光，因此不是光源，故该选项说法错误；B、光在真空中的传播速度是3×108m/s，故该选项说法错误；C、影子、日食、月食都是由光的直线传播形成的，故该选项说法正确；D、漫反射也遵守光的反射定律，故该选项说法错误．故选C．14. 用频率ν1的单色光照射某光电管阴极时，测得光电子的最大动能为Ek1；用频率为ν2的单色光照射时，测得光电子的最用频率ν1的单色光照射某光电管阴极时，测得光电子的最大动能为Ek1；用频率为ν2的单色光照射时，测得光电子的最大动能为Ek2，若Ek1＞Ek2，ν1和ν2哪一个大?根据爱因斯坦光电效应方程：，A相同，Ek2＞Ek1，所以ν2＞ν1．15. 一线极化平面波从自由空间入射到电介质(εr=4，μr=1)的界面上，如果入射波的电场矢量与入射面的夹角为45°，试问一线极化平面波从自由空间入射到电介质(εr=4，μr=1)的界面上，如果入射波的电场矢量与入射面的夹角为45°，试问对于(εr=4，μr=1)的介质，其布儒斯特角为 所以当入射角θi=θB=63.4°时，反射波中将不存在平行极化分量，成为垂直极化波。
因为入射波的电场矢量与入射面的夹角为45°，所以平行极化分量与垂直极化分量的振幅相等，即E∥=E⊥，于是入射波平均功率流密度为 当电磁波以布儒斯特角入射时 R∥=0 于是反射波平均功率流密度为 因此反射波与入射波的平均功率流密度之比是 16. 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ε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ε时，电子的分布是一个费密球，当有外电场ε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。
