西南大学培训与继续教育学院课程考试试题卷课程名称【编号】： 大学物理基础【1030】 A 卷考试类别:大作业 满分：100 分一、简答题：（共 8 题，每题 10 分，选择其中 4 个题目作答，共 40 分）1、温度的微观本质是什么？答：温度的微观意义：温度是表征物体冷热程度的物理量，但这是带有主观性质的描述方法；客观地表示温度，可引入克拉珀龙方程与阿伏伽德罗定律，此处不具体阐述。 由物理公式可得出一下结论：宏观量的温度只与气体分子的平均平动动能有关，它与热力学温度成正比，所以温度成为表征物质分子无规则热运动剧烈程度的物理量，这就是温度的微观解释，对气体、液体、固体均使用。由于温度描述的是大量分子无规则热运动剧烈程度的统计平均效果，故对单个分子来说，温度并无意义。 所以，理论真空状态下没有任何物质，实际真空中物质分子也极少，讨论温度的概念是没有意义的。2、什么是自由度？刚性单原子、双原子、多原子各有几个自由度？答：自由度是确定物体状态所需的独立坐标数,据热力学中的能量均分定理,每个自由度的能量相等（当然没考虑量子效应啦）,都为 Tk/2（振动包括动能和势能,所以振动能量为（Tk/2）*2）,单原子分子仅有 3 个平动自由度,所以为 3Tk/2,非刚性双原子分子有 3 个平动自由度,2 个转动自由度,1 个振动自由度,所以为（3+2+1*2）Tk/2,非刚性三原子分子有 3 个平动自由度,3 个转动自由度,3 个振动自由度所以为（3+3+3*2）Tk/2,刚性分子不用考虑振动,一般非刚性分子有 3*n 个自由度,3 个平动自由度,3 个转动自由度,（n 为原子个数,n>2）,所以有 n-6 个振动自由度.不能说每个分子的能量都是 iTk/2,这是统计规律.3、热力学第一定律的内容是什么？答：热力学第一定律就是不同形式的能量在传递与转换过程中守恒的定律，表达式为 Q=△U+W。表述形式：热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。该定律经过迈耳 J.R.Mayer、焦耳 T.P.Joule 等多位物理学家验证。热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。4、热力学第二定律的开尔文表述的内容是什么？5、什么是熵增加原理？答：利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理。利用克劳修斯等式与不等式及熵的定义可知，在任一微小变化过程中恒有熵增加原理，其中不等号适于不可逆过程，等号适于可逆过程。对于绝热系统，则上式又可表为 dS≥0。这表示绝热系统的熵绝不减少。可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，这称为熵增加原理。6、一个物体做简谐振动，其能量的特征是什么？答：波在传播时，介质中各质元都在各自的平衡位置附近振动，因而具有动能，同时介质要产生形变，因而具有弹性势能。介质的动能与势能之和称为波的能量。以平面简谐波为例，质元的动能和势能都随时间作简谐振动，而且它们具有相同的振幅，角频率，位相。意味着，质元经过平衡位置时,具有最大的振动速度，同时其形变也最大。7、什么是波动？机械波与电磁波的主要区别是什么？答：波动，是一种物质运动形式，属于物理学研究范围。波动是一种常见的物理现象。波动是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象。其成因是介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将形振动形式由远及近的传播开来，各质点间存在相互作用的弹力。机械波是由物体的机械波动形成的。- 1 - 它与电磁波和物质波是两类概念。电磁波是电磁场在空间内的波动传播。而物质波是物质运动是波动性的表现。我们知道一切物质都有波粒二像性，其波动性的波长为普郎克常量与其动量的商。从微观的角度讲，光子由于动量较小则波动性表现明显，这样光子的运动就主要表现出波的性质。（表现为电磁波）而宏观上的物质也具有波动性（表现为物质波）这里要注意，光子与构成我们能直接感知的物质的物质粒子是不同类的。8、什么是光程？ 答：光程是光在媒质中通过的路程和该媒质折射率的乘积。例如，在折射率为 n 的介质中，光行进一距离 d，光程即为乘积 nd，由 n 的物理意义可知，光在该介质中行经距离 d 所需的时间，与光在真空中行经 nd 距离所需的时间相等。这是因为，媒质的折射率等于真空中的光速和媒质中的光速之比，所以光程也就是在相同的时间内光在真空中通过的路程。二、计算题：（共 5 题，每题 30 分，选择其中 2 个题目作答，共 60 分）1、一体积为 1.0×10-3 m3 的容器中，含有 4.0×10-5 kg 的氦气和 4.0×10-5 kg 的氢气，它们的温度为30℃，试求容器中混合气体的压强。 解： He 的摩尔质量： H2的摩尔质量： 2、今有两摩尔的理想气体氮气，温度由 17℃升为 27℃。若在升温过程（1）体积保持不变，（2）压强保持不变，求气体在这两过程中各吸收多少热量？各增加了多少内能 ？各对外做了多少功？（ ）3、一质点沿 x 轴作简谐振动，振幅 A＝0.05m，周期 T＝0.2s。当质点正越过平衡位置向负 x方向运动时开始计时。（1） 写出此质点的简谐振动方程；（2）另一质点和此质点的振动频率相同，但振幅为 0.08m，并和此质点反相，写出另一质点的简谐振动方程； 解：（1）由 ，可得 （2） （3）由于 t=0 时， ，可知 ，而 ，所以有4、用波长 λ=500nm 的单色光垂直照射在由两块玻璃板（一端刚好接触成为劈- 2 - 棱）构成的空气劈尖上。劈尖角 θ=2×10-4rad。如果劈尖内充满折射率为 n=1.40 的液体。求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离。解：设第五个明纹处膜厚为，则有 2ne+0.5λ=5λ设该处至劈棱的距离为 L，则有近似关系 e=Lθ，由上两式得 2nLθ=9λ/2, L=9λ/4nθ充入液体前第五个明纹位置 L1=9λ/4θ充入液体后第五个明纹位置 L2=9λ/4nθ充入液体前后第五个明纹移动的距离L= L1- L2=9λ(1-1/n)/4θ=1.61mm5、杨氏双缝干涉装置的下缝上被一片很薄的玻璃片覆盖，这时零级明纹移动到原来的 6 级暗纹的地方，如果入射光的波长为 600nm，玻璃片的折射率为 n=1.55，求玻璃片的厚度 e。- 3 -