福建师范大学21秋《热力学与统计物理》离线作业2-001答案_2.docx

福建师范大学21秋《热力学与统计物理》离线作业2-001答案1. 量子比特的传输速度快于经典比特 )量子比特的传输速度快于经典比特 )正确答案：×2. 给你一支铅笔、一块海绵、一个平底透明的玻璃杯、一块平面镜、足够的水请任选其中的器材，分别设计一个力和光的给你一支铅笔、一块海绵、一个平底透明的玻璃杯、一块平面镜、足够的水请任选其中的器材，分别设计一个力和光的物理小实验（与示例不同），简要写出实验过程及能说明的物理知识示例：用力压海绵，发现海绵凹陷下去了，说明力可以改变物体的形状力的实验： （1）用手推桌面上的铅笔，铅笔由静止变为运动，说明力能改变物体的运动状态 （2）杯中装满水，将平面镜盖在杯口，慢慢将杯倒置，平面镜不会掉下来，说明大气压的存在 （3）将杯放在海绵上，慢慢往杯中加水，看到海绵形变量加大，说明压强大小与压力大小有关光的实验：（1）将铅笔斜插入装有水的玻璃杯中，看到铅笔在水面处“弯折”了，说明发生了光的折射现象2）透过装水的玻璃杯，看到铅笔变粗了，说明“水杯”相当于凸透镜，有放大作用3）铅笔放在平面镜前，从平面镜中可看到铅笔的像，说明平面镜可以成像答案科学、合理即可）3. 什么叫平均自由程?有人说：“平均自由程就是各个分子在两次碰撞间走过的路程”，这样的说法是否正确?什么叫平均自由程?有人说：“平均自由程就是各个分子在两次碰撞间走过的路程”，这样的说法是否正确?所有分子在连续两次碰撞间所经历的路程的算术平均值叫平均自由程，它是一个统计平均值。

分子两次相邻碰撞之间自由通过的路程，叫自由程，自由程可以大于、小于或等于平均自由程，因此上面的说法不正确4. 你能否想出一种简单的实验或观察，来说明反射定律对一切波长的可见光都适用?你能否想出一种简单的实验或观察，来说明反射定律对一切波长的可见光都适用?令一束太阳光照射在平面镜上，即可观察到入射光束和反射光束之间总是遵循反射定律的．因为太阳光是包含一切波长的可见光，这一现象说明反射角的大小与波长无关，都遵从反射定律．光在折射时是有色散的；而反射时总是无色散的．因此，在光学仪器中，为减小色散总是尽量采用反射光路．5. 定体气体温度计的测温气泡放入水的三相点管的槽内时，气体的压强为6.65×103Pa定体气体温度计的测温气泡放入水的三相点管的槽内时，气体的压强为6.65×103Pa定体过程水的三相点温度T1=273.16K，气体压强设为p1=6.65×103Pa    当T2=373.15K时，求p2=?    由理想气体状态方程，有p2T1=p1T2，所以    $设p3=2.20×103Pa，求T3=?    根据p1T3=p3T1可得        =90.4K=-182.8℃ 6. 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) 7. 一辆铁路平车装有货物，货物与车底板之间的静摩擦系数为0.25，如果火车以30km／h的速度行驶．问要使货物不发生一辆铁路平车装有货物，货物与车底板之间的静摩擦系数为0.25，如果火车以30km/h的速度行驶．问要使货物不发生滑动，火车从刹车到完全静止所经过的最短路程是多少?8. 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；0．9. 一个人站在竖直放置的平面镜前5m处，他的像距离平面镜____m。

一个人站在竖直放置的平面镜前5m处，他的像距离平面镜____m510. 在结晶学中，晶胞是按晶体的什么特性选取的?在结晶学中，晶胞是按晶体的什么特性选取的?在结晶学中，晶胞选取的原则是既要考虑晶体结构的周期性又要考虑晶体的宏观对称性．11. 2008年5月12日四川省汶川县发生8.0级特大强烈地震后，媒体把地震信息及时传遍全世界，世界各地积极回应，支援2008年5月12日四川省汶川县发生8.0级特大强烈地震后，媒体把地震信息及时传遍全世界，世界各地积极回应，支援灾区，因特网上可以看到全国人民“抗震救灾，众志成城”的很多感人事迹，媒体利用______波传出信息，这种波在真空中的传播速度约为______m/s．因为在我们日常生活中，像电脑、电视机、电台、电视台、无线电台或卫星行动通信等都是通过电磁波传播信息的，故答案为：电磁波．电磁波与光的传播速度相同，故答案为：3×108m/s．12. 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．13. 试计算vmol理想气体在表所列准静态过程中的A、Q和△E，以分子的自由度数和系统初末态的状态参量表示之．并填入试计算vmol理想气体在表所列准静态过程中的A、Q和△E，以分子的自由度数和系统初末态的状态参量表示之．并填入表9.1。

  表过程AQ△E等体   等温   绝热   等压    表 过程 A Q △E 等体 0 frac{i}{2}vRleft( T_{2}-T_{1} right) frac{i}{2}vRleft( T_{2}-T_{1} right) 等温 vRTlnfrac{V_{2}}{V_{1}} vRTlnfrac{V_{2}}{V_{1}} 0 绝热 frac{i}{2}left( p_{1}V_{1} -p_{2}V_{2}right) 0 frac{i}{2}vRleft( T_{2}-T_{1} right) 等压 p(V2-V1) frac{i+2}{2}vRleft( T_{2}-T_{1} right) frac{i}{2}vRleft( T_{2}-T_{1} right) 14. 结晶高聚物在熔融过程中( )。

A．温度上升 B．温度下降 C．保持恒温结晶高聚物在熔融过程中(  )  A．温度上升  B．温度下降  C．保持恒温A15. 下列属于RKA实施的重大项目的是( )A.第一个太空人B.第一课人造卫星C.国际空间站D.和平号太空站下列属于RKA实施的重大项目的是( )A.第一个太空人B.第一课人造卫星C.国际空间站D.和平号太空站参考答案：A、B、D16. 若原子基态的第六层电子只有4个电子，则原子的第五层电子数为( )A．8B．18C．32D．8～18若原子基态的第六层电子只有4个电子，则原子的第五层电子数为( )A．8B．18C．32D．8～18正确答案：B17. 有两个表面涂有相同防护漆且大小和形状完全相同的铁块和木块，在不损坏的前提下，请你写出两种区别它们的方法有两个表面涂有相同防护漆且大小和形状完全相同的铁块和木块，在不损坏的前提下，请你写出两种区别它们的方法（1）__________________________________________________；（2）__________________________________________________。

1）用磁铁去吸引（2）把它们放入水中（合理即可）18. 15cm长的左旋葡萄糖溶液使钠光的偏振。