22春福建师范大学《实验物理导论》在线作业二满分答案4.docx
9页
22春福建师范大学《实验物理导论》作业二满分答案1. 相对性原理最早的阐述出自：( )A.伽利略B.牛顿C.爱因斯坦D.波尔兹曼参考答案：A2. 一束光射到平面镜上，入射角是30°，反射光线与入射光线的夹角是________一束光射到平面镜上，入射角是30°，反射光线与入射光线的夹角是 ________60°3. 假设氢原子处于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轴之间假设氢原子处于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4. 试指出立方密积和六角密积晶体滑移面的面指数．试指出立方密积和六角密积晶体滑移面的面指数．滑移面一定是密积面，因为密积面上的原子密度最大，面与面的间距最大，面与面之间原子的相互作用力最小．对于立方密积，{111}是密积面．对于六角密积，(001)是密积面．因此，立方密积和六角密积晶体滑移面的面指数分别为{111}和(001)．5. 测量磁感应强度常用霍尔效应法 )A.正确B.错误参考答案：A6. 福州地铁正在建设中，为解决噪声扰民的问题，地铁公司对部分设备安装了消声装置，这种减弱噪声的途径是在A．声福州地铁正在建设中，为解决噪声扰民的问题，地铁公司对部分设备安装了消声装置，这种减弱噪声的途径是在A．声源处B．传播过程中C．人耳处D．声源和人耳处A地铁公司对部分设备安装了消声装置，是在声源处减弱噪声；故A正确；BCD错误；故选A．7. 原子由原子核和外围电子组成的，原子核又由质子和中子组成。
)原子由原子核和外围电子组成的，原子核又由质子和中子组成 )正确答案：√8. 太阳的能源来自于：( )A.核聚变B.核裂变C.燃烧D.以上说法都不对参考答案：A9. 设有一维晶体，原胞基矢a1=ai，b=bj，且，晶格的周期势为设有一维晶体，原胞基矢a1=ai，b=bj，且，晶格的周期势为 由已知条件可得出倒格子原胞基矢 ， 坐标原点的格点有2个最近邻±b2，2个次近邻±b1，它们的中垂线围成的区间就是第一布里渊区．坐标原点的格点有6个次次近邻，它们是b1+b2，b1-b2，-b1+b2，-b1-b2，±2b2．它们的中垂线和第一布里渊区边界围成的区间即是第二布里渊区．图5.15示出了第一布里渊区和第二布里渊区的分布． $E(kx，0)的第一能带顶的能量为 其中EgA是kx方向第一能带与第二能带间的能隙．E(0，ky)的第二能带底的能量为 其中EgB是ky方向第一能带与第二能带间的能隙．E(0，ky)的第二能带与E(kx，0)的第一能带交迭的条件是 即交迭的条件是 当电子所处的点是两个或两个以上布里渊区边界交汇的点，求电子的能隙必须应用平面波方法的中心方程求解．当电子所处的点不是布里渊区边界交汇的点，求电子的能隙(EgA和EgB即是此种情况)可直接采用以下方法(也是由中心方程求得的)： EgA=2|V(KA)|， 其中KA是与过A点的第一布里渊区边界垂直的倒格矢，且该边界是KA的中垂面．由于满足该条件的倒格矢 所以求出V(KA)即求得EgA，而V(KA)是周期势场付里叶级数的系数．由 可求得 V(KA)=-V0，EgA=2V0 而 EgB=2|V(KB)|， 与KA相类同 所以求出V(KB)即求得EgB，而V(KB)是周期势场付里叶级数的系数．由周期势场付里叶级数的展式得 V(KB)=-V0，EgB=2V0． 于是，E(0，ky)的第二能带与E(kx，0)的第一能带交迭的条件是 $若电子的波矢k末端落在了布里渊区边界上，则k满足 设Kn=pi+qj，将K和一并代入上式，得到 ， 即 p=0，；q=0， 由上式可得Kn的三个解 ，， 上式说明，过末端有三个布里渊区边界，它们分别与Kn1，Kn2，Kn3垂直．这一点从第一布里渊区和第二布里渊区的分布图即可看出． 引起电子产生强烈散射的晶面(列)与布里渊区边界平行，即与Kn1，Kn2，Kn3垂直．设与Kn1，Kn2，Kn3垂直的晶列为R=sa1+ta2，由Kn1·R=0，Kn2·R=0和Kn3·R=0得出引起电子产生强烈散射的晶列的指数分别为[010]、[100]和[110]． 10. 求盛在转动圆筒中1mol单原子分子理想气体的自由能、热力学能和熵。
设圆筒半径为R，长为l，气体分子质量为m，圆筒求盛在转动圆筒中1mol单原子分子理想气体的自由能、热力学能和熵设圆筒半径为R，长为l，气体分子质量为m，圆筒绕其轴以匀角速度ω转动在运动坐标系的观察者看来，气体的整体转动相当于分子处在一个离心势场中，分子的离心势能为，分子的配分函数为 (V=πR2l为圆筒体积)从而，1mol单原子分子理想气体的自由能 式中N0为阿伏伽德罗常数，F0为1mol单原子分子理想气体整体无转动时的自由能气体的熵 气体的热力学能 式中是1mol单原子分子理想气体整体无转动时的能量 在静止坐标系的观察者看来，气体的能量除E0外，还包括转动动能这一能量的增加应等于其在离心势场中所具能量的减少分子的平均离心势能上题已给出，所以 由于熵函数只是系统内部混乱程度的度量，与系统整体运动无关，因此 S=S' 由此推得自由能 对于非单原子分子的一般情形，我们只要将E0，S0，F0理解成该理想气体整体无转动时的内能、熵、自由能，上述结果仍然适用。
11. 下列说法符合量子力学的是：( )A.电子是有确定的轨道的B.电子是可以区分的C.电子绕核的运动是行星模式D.电子的出现只有几率的概念参考答案：D12. 人文学科也必须强调严谨 )A.错误B.正确参考答案：A13. 测量一个1000米的长度时，绝对误差为米，测量另一个100米的长度时，绝对误差也为1m，两个的绝对误差和相对误差都一样 )A.正确B.错误参考答案：B14. 分界面左右两侧电介质的相对介电常量分别为εr1=3和εr2=6，设分界面左侧场强大小为E1，与法线成45°角且指向右分界面左右两侧电介质的相对介电常量分别为εr1=3和εr2=6，设分界面左侧场强大小为E1，与法线成45°角且指向右侧，求分界面右侧的场强E2．15. 在一种大小均一的大分子化合物中，若混入少量摩尔质量低的组分，这时几种平均摩尔质量的大小顺序是在一种大小均一的大分子化合物中，若混入少量摩尔质量低的组分，这时几种平均摩尔质量的大小顺序是( )A．Mn、Mm、MzB．Mz、Mm、MnC．Mn、Mz、MmD．Mz、Mn、Mm正确答案：A16. 当钟楼上钟声敲响，离得远的人听见的声音响度______．当钟楼上钟声敲响，离得远的人听见的声音响度______．响度与距离有关，当钟楼上钟声敲响，离得远的人听见的声音响度小故答案为：小．17. 一平行板电容器的两板水平放置，充电后撤去电源。
将厚度小于两板距离的电介质板插入电容器的一端，然后放手，它一平行板电容器的两板水平放置，充电后撤去电源将厚度小于两板距离的电介质板插入电容器的一端，然后放手，它将自动进入两板之间试解释此现象(忽略摩擦力的影响)电介质板一经插入电容器的一端，其插入部分与电容器两板靠近的两面将出现束缚电荷，其电性分别与两板相反故将被静电力不断吸引进入两板之间这是电容器的边缘效应，可进一步分析推导)18. 误差按来源可分为( )A.方法误差B.环境误差C.人为误差D.仪器误差参考答案：ABCD19. 如何使过冷液体凝固的过程变为可逆过程?如何使过冷液体凝固的过程变为可逆过程?正确答案：先把过冷液体可逆升温到正常凝固点然后使它在正常凝固点凝固最后使固体可逆地冷却到原来的温度也可在恒温下先使过冷液体可逆地蒸发成该温度下的饱和蒸气再使蒸气的压力可逆地变到固体的饱和蒸气压最后使蒸气可逆地凝固成固体先把过冷液体可逆升温到正常凝固点,然后使它在正常凝固点凝固,最后使固体可逆地冷却到原来的温度也可在恒温下先使过冷液体可逆地蒸发成该温度下的饱和蒸气,再使蒸气的压力可逆地变到固体的饱和蒸气压,最后使蒸气可逆地凝固成固体20. 由于实验方法和理论的不完善或测量所依据公式的近似性而导致的误差为方法误差。
)A.正确B.错误参考答案：A21. 水银扩散泵的冷却水温度为15℃，若此扩散泵不另设水银冷凝陷阱，试问此泵所能达到的极限真空度是多少?已知在0℃水银扩散泵的冷却水温度为15℃，若此扩散泵不另设水银冷凝陷阱，试问此泵所能达到的极限真空度是多少?已知在0℃时水银的饱和蒸气压为2.1×10-2Pa，在0～15℃范围内水银的汽化热为3.16×105J·kg-1．如果汽化热的数据不变，请问在-15℃时的极限真空度是多少?您能够想像到在水银扩散泵中增加一个液氮(其温度为77K)冷阱以后，其效果如何?饱和蒸气压方程 ， (1) 即 ， 从而得到 ． 将T1=0℃，T2=15℃，0℃的饱和蒸气压p1=2.1×10-2Pa以及汽化热的数据代入，得到15℃时的极限真空度是 p2=30Pa． 在汽化热不变的情况下，-15℃时的饱和蒸气压为 ， 由此求得极限真空度(也即饱和蒸气压)是 p3=6.4×10-6Pa． 我们看到，温度降低30℃，其极限真空度的比率为 ． 可以想像得到，如果温度降低为液氮温度77K，则极限真空度将非常低．水银扩散泵抽真空的原理．可以肯定的是，水银扩散泵所能达到的极限真空度就是水银蒸气的饱和蒸气压(因为水银扩散泵中的气体是水银蒸气和被抽气体组成的混合理想气体．它的最小压强应该就是所在温度下的水银蒸气的饱和蒸气压)．现在扩散泵的冷却水温度为15℃，此扩散泵又不另设水银冷凝陷阱，所以它的极限真空度应该是水银在15℃的饱和蒸气压． 22. 用普通的点光源照明波场时，波前上各次波源的相位是否稳定?它们是否相干?它们之间的相位差是否稳定?在这种情用普通的点光源照明波场时，波前上各次波源的相位是否稳定?它们是否相干?它们之间的相位差是否稳定?在这种情况下我们能看到稳定的衍射图样吗?由于普通光源发光波列的断续性和各波列间相位的无规性，点光源波前上各次波源的相位必然是高频跳变不稳定的．但是各次波源之间的相位差只由光程差。
