2020年秋西南大学[1030]《大学物理基础》作业答案

单项选择题

1、波长λ=5000?的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测

的屏幕上中央条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d=12mm，则凸透镜的焦距f为

.2m

.1m

.0.5m

.0.2m

2、根据惠更斯—菲涅耳原理，若已知光在某时刻的阵面为S，则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的

.振动振幅之和

.光强之和

.振动振幅之和的平方

.振动的相干叠加

3、在玻璃（折射率n3=1.60）表面镀一层MgF2(折射率n2=1.38)薄膜作为增透膜，为了使波长为5000?的光从空气(n1=1.00)正入射时尽可能少反射，

MgF2薄膜的最少厚度应是（）

.1250?

.1810?

.2500?

.906?

4、在双缝干涉实验中，入涉光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一个缝，若玻璃纸中光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（）

.仍为明条纹

.变为暗条纹

.既非明纹也非暗纹

.无法确定是明纹，还是暗纹

5、以下不是几何光学的基本实验定律的是（）

.光在均匀介质中的直线传播定律

.光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律

.发射的光的强弱满足基尔霍夫定律

.光的独立传播定律

6、对于温度，有以下几种说法

①温度的高低反映了物质内部分子运动剧烈程度的不同

②气体的温度是分子平均平动动能的量度

③气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义

④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度

上述说法正确的是

.①、①、①

.①、①、①

.①、①、①

.①、①、①

7、有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气。如果这两种气体分子的方均根速率相等，则表明（）.氧气的温度比氢气高

.氢气的温度比氧气高

.两种气体的温度相同

.两种气体的压强相同

8、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功，因此热能能够全部转化为机械能”。这一说法是（）.服从热力学第一定律；这与热力学第二定律不矛盾

.服从热力学第一定律；这与热力学第二定律矛盾

.违背热力学第一定律；这与热力学第二定律不矛盾

.违背热力学第一定律；这与热力学第二定律矛盾

9、氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为（）

.3Rhc/4

.Rhc

.3Rhc/4e

.Rhc/e

10、活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸里，当气体温度降低，体积缩小时，其压强将（）

.不变

.增大

.减小

.不能确定

11、关于物体内能的改变，下列说法中正确的是（）

.只有做功才能改变物体的内能

.只有热传递才能改变物体的内能

.做功和热传递都能改变物体的内能

.做功和热传递在改变物体内能上是不等效的

12、各种原子的里德伯常数的精确值随下面哪个量的变化而变化

.原子序数

.原子量

.原子核的质量

.电子的质量

13、下列对于康普顿效应的说法，不正确的是

.入射光和散射光的波长差与入射波长无关

.入射光和散射光的波长差与散射物无关

.入射光和散射光的波长差与散射角无关

.原谱线的强度随散射物原子序数的增加而增加

14、海森伯测不准原理的根源在于

.泡利不相容原理

.波粒二象性

.宇称守恒

.能量守恒原理

15、如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为600，假设二者对光无吸收，光强为I0的自然光垂直入在偏振片上，则出射光强为

.I0/8

.3I0/8

.I0/4

.3I0/4

16、对于温度，有以下几种说法①温度的高低反映了物质内部分子运动剧烈程度的不同;②气体的温度是分子平均平动动能的量度;③气体的温度是大

量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义;④从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度.上述说法正确的是

.①、①、①

.①、①、①

.①、①、①

.①、①、①

17、真空中波长为λ的单色光，在折射率为n的均匀透明媒质中，从A点沿某一路经传播到B点，路径的长度为l。A、B两点光振动位相差记为Δφ，

则

.I=3λ/2，Δφ=3π

.I=3λ/(2n)，Δφ=3nπ

.I=3λ/(2n)，Δφ=3π

.I=3nλ/2，Δφ=3nπ

18、对于同体积、同温度、同质量的几种理想气体，以下几个物理量中相等的是

.分子的平均速率

.内能

.单位体积内的分子数

.分子的平均动能

19、缝夫琅和费衍射实验中，当把单缝S稍微上移时，衍射的图样将

.向上平移

.向下平移

.不动

.消失

20、一定量某理想气体按PV r=C的规律膨胀，其中C为常数，r为绝热常数，则膨胀后理想气体的温度

.将升高

.将降低

.不变

.升高或降低，不能确定

21、由于电子自旋-轨道相互作用将导致能级分裂，在多重能级的结构中，两个相邻能级的间隔

.与两个J值中较大的值成正比

.与两个J值中较小的值成正比

.与较大的J的J（J+1）成正比

.与较小的J的J（J+1）成正比

22、不可逆过程是

. E. 不能反向进行的过程

. F. 系统不能回复到初始状态的过程

.有摩擦存在的过程或非准静态过程

.外界有变化的过程

23、在双缝干涉实验中，两缝间距离为d，双缝与屏幕之间的距离为D，波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，屏幕上干涉条纹中相邻之间的距离

是

. A. 2λD/d

. B. λd/D

. C. dD/λ

. D. λD/d

判断题

24、进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明.原子不一定存在核式结构

. A.√

. B.×

25、理想气体分子在连续两次碰撞之间作匀速直线运动。

. A.√

. B.×

26、根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则可能出现10条谱线，分别属四个线系

. A.√

. B.×

27、两种理想气体的温度相等，则分子平均动能必相等。

. A.√

. B.×

28、在光电效应实验装置中，如果入射光的频率越高，则发射出的光电子的能量就一定越大。. A.√

. B.×

29、反射光是平面偏振光中的偏振度最大的光。

. A.√

. B.×

30、进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明.原子不一定存在核式结构

. A.√

. B.×

31、任何一个光具组有且只有一个有效光阑。

. A.√

. B.×

32、系统内部各处性质不随时间变化便处于平衡态。

. A.√

. B.×

33、系统处于热力学平衡态时，可简称为处于热平衡态。

. A.√

. B.×

34、光在指定的两点间传播时，肯定是沿光程为极值路径传播的。

. A.√

. B.×

主观题

35、波长λ=600nm的单色光垂直照射到牛顿环装置上，第二级明纹与第五级明纹所对应的空气膜厚度之差为———————nm。参考答案：

900

36、一束光垂直入射在偏振片上，以入射光线为轴转动，观察通过的光强的变化过程，若入射光是_________光，则将看到光强不变；若入射光是__________，

则将看到明暗交替变化，有时出现消光；若入射光是________，则将看到明暗交替变化，但不出现消光。

参考答案：

自然光或或圆偏振光、线偏振光（完全偏振光），部分偏振光或椭圆偏振光

37、若在某单色光的光栅光谱中第三级谱线是缺级，则光栅常数与缝宽之比（a+b）/a的各种可能的数值为________。

参考答案：

3，3/2

38、单色平行光垂直照射一侧狭缝，在缝后远处的屏上观察到夫琅和费衍射图样，现在把缝宽加倍，则透过狭缝的光的能量变为_____倍，屏上图样的中

央光强变为_____倍。

参考答案：

2，4

39、若氧分子[O2]气体离解为氧原子[O]气体后，其热力学温度提高一倍，则氧原子的平均速率是氧分子的平均速率的倍

参考答案：

2倍

40、随着温度的升高，容器中一定量的理想气体分子碰撞频率，平均自由程。

参考答案：

增大，减小

41、热力学第二定律的微观意义。

参考答案：

一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行

42、一双缝干涉装置，在空气中观察时干涉条纹间距为1.0mm若整个装置方在水中，干涉条纹的间距将为＿＿＿mm. (设水的折射率为４／３)。参考答案：

0.75

43、热力学第一定律的微分表达式为___________。

参考答案：

dQ= dA+dE

44、某气体在温度为T=273K时，压强为p =1.01×l03Pa，密度ρ=l.24×l0-2kg?m-3，则该气体分子的方均根速率为___________。

参考答案：

495m?s-1

45、在带活塞的气缸中，封闭一定质量的气体，假设气缸不漏气且气缸和活塞不吸收热量．当气体吸收100J热量，同时对活塞做了40J功，则气体的内

能_____J。当气体放出100J热量，同时活塞对它做了40J的功，则气体的内能______J。

参考答案：

增加60，减小60

46、对物体做功，使其内能增加是能量的______过程，对物体传递热量，使其内能增加是能量______过程。

参考答案：

转化，转移

47、在空气中用波长为λ单色光进行双缝干涉实验时，观察到干涉条纹相邻条纹的间距为1.33mm，当把实验装置放在水中时（水的折射率n=1.33），

则相邻条纹的间距变为___________。

参考答案：

1mm

48、一束自然光垂直穿过两个偏振片，两个偏振片方向成450角。已知通过此两偏振片后的光强为I，则入射至第二个偏振片的线偏振光强度为________。参考答案：

2I

49、随着温度的升高，容器中一定量的理想气体分子碰撞频率 ______ ，平均自由程 ______ 。

参考答案：

增大，减小

50、一定质量的理想气体，设从某一状态分别经过绝热膨胀，或等温膨胀，或等压膨胀三个不同过程，膨胀了相同的的体积，那么_________膨胀过程中

内能增大，_________膨胀过程中内能减少，_________膨胀过程中气体对外做功最多。

参考答案：

等压，绝热，等压

51、波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上，若劈尖角为θ（以弧度计），劈尖薄膜折射率为n，则反射光形成的干涉条纹中，相邻明条纹的间距

为_________.

参考答案：

λ/(2nθ)

52、一束自然光以布儒斯特角入射到平板玻璃上，就偏振状态来说则反射光为________，反射光矢量的振动方向____________，透射光为_______________。参考答案：

完全（线）偏振光, 垂直于入射面, 部分偏振光

53、动能为100eV的电子的德布罗意波长为_________.

参考答案：

0.1226*10-10m

54、波长为λ的平行单色光垂直的照射到劈尖薄膜上，劈尖薄膜的这是率为n，第二条纹与第五条明纹所对应的薄膜厚度之差是__________.

参考答案：

3λ/(2n)

55、一窄束动能为100KeV的质子垂直入射到厚度为1.0mg/cm2的金箔上，计数器记录以60。角散射的质子。计数器圆形输入孔的面积为1.0cm2，它到金箔散射区的距离保持10cm，输入孔垂直对着射到它上面的质子。试问射进计数器的质子的百分数。（金，A=197，Z=79，ρ=1.93×104kg/m3）

参考答案：

56、用波长λ=5398?的平行光入射在单缝上,缝后用焦距f=40cm的凸透镜把衍射光会聚于焦平面上,测得中央明条纹的宽度为3.4mm,单缝的宽度是多少? 参考答案：

57、压强为1.0×105Pa ，体积为0.0082m 3的氮气，从初始温度300K 加热到400K ，加热时(1) 体积不变，(2) 压强不变，问各需热量多少？哪一个过程所需热量大？为什么？

参考答案：

解：该问题需要分别求等体和等压过程中的热量，因此可以利用等体摩尔热容河等压摩尔热容来进行计算，即Q C T ν=?。

首先，根据理想气体状态方程计算摩尔数，510.0821018.313003

mo M pV M RT ν??====?

然后根据氮气的自由度i=5，可以得到 ,522V m i C R R ==，,7122p m i C R R ??

=+= ???

因此 ()(),2115

8.3140030069232V V m Q C T T J ν=-=

???-= ()(),2117

8.3140030097032

p p m Q C T T J ν=-=???-=

因此p V Q Q >，其原因是两过程内能变化相等（因为温度差都等于T 2-T 1），等压过程需对外做功，所以需要吸收更多的热量。

58、一个处于基态的氢原子与另一个基态氢原子碰撞。求可能发生非弹性碰撞的最小速度为多少？已知氢原子的质量是1.67×10-27kg ，

氢原子基态的能量为E =-13.6eV 。

参考答案：解：两个基态氢原子发生碰撞，如果损失的能量大于氢原子由基态跃迁到第一激发态所需的能量，则氢原子会被另一个氢原子吸收，则该

碰撞为非弹性碰撞。

由玻尔的氢原子理论得氢原子基态和第一激发态的能量分别为

1E E = （1）

21

4

E E =- （2）

由（1）（2）式得氢原子只有获得能量

213

4

E E E E ?≥-=

（3） 才会从基态跃迁到激发态，两个基态氢原子才可能发生非弹性碰撞。

在同样条件下，两个原子发生迎面对心碰撞时能量损失最大，设两原子相向速率为v ，碰撞后两原子静止，其能量损失为

221202E mv mv ??

'?=?-= ???

（4）

发生非弹性碰撞的最小速度，即该能量刚好使一个氢原子激发，有E E '?=?，由（3）（4）式可得

23

4

mv E =

（5） 将（5）代入数据并整理得

43.1610/v m s =

=? （6）

由此可知两氢原子以大于这个速度的相对速率碰撞，有可能引起氢原子的激发，产生非弹性碰撞。

59、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。

参考答案：

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=1.61mm

60、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300C，试求容器中混合气体的压强。

参考答案：

1、 解：27330303T K =+=

He 的摩尔质量：3

1 4.110/M kg mol -=? H 2的摩尔质量：3

2 2.010/M kg mol -=?

54

1133

1 4.0108.31303 2.52104.010 1.010

m RT P Pa M V ---???===???? 54

2133

2 4.0108.3130

3 5.04102.010 1.010

m RT P Pa M V ---???===???? 4

127.5610P P P Pa =+=?