《大学物理》习题和答案
第9章热力学基础一、选择题2.对于物体的热力学过程,下列说法中正确的是[](A)内能的改变只决定于初、末两个状态,与所经历的过程无关(B)摩尔热容量的大小与所经历的过程无关(C)在物体内,若单位体积内所含热量越多,则其温度越高(D)以上说法都不对8.理想气体物态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式,则式表示[](A)等温过程(B)等压过程(C)等体过程(D)任意过程9.热力学第一定律表明[](A)系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量(B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量(C)不可能存在这样的循环过程,在此过程中,外界对系统所做的功不等于系统传给外界的热量(D)热机的效率不可能等于113.一定量的理想气体从状态出发,到达另一状态．一次是等温压缩到,外界做功A；另一次为绝热压缩到,外界做功W．比较这两个功值的大小是[](A)A＞W(B)A=W(C)A＜W(D)条件不够，不能比较14.1mol理想气体从初态(T1,p1,V1)等温压缩到体积V2,外界对气体所做的功为[](A)(B)(C)(D)20.物质的量相同的两种理想气体,一种是单原子分子气体,另一种是双原子分子气体,从同一状态开始经等体升压到原来压强的两倍．在此过程中,两气体[](A)从外界吸热和内能的增量均相同(B)从外界吸热和内能的增量均不相同(C)从外界吸热相同,内能的增量不相同(D)从外界吸热不同,内能的增量相同21.两汽缸装有同样的理想气体,初态相同．经等体过程后,其中一缸气体的压强变为原来的两倍,另一缸气体的温度也变为原来的两倍．在此过程中,两气体从外界吸热[](A)相同(B)不相同,前一种情况吸热多(C)不相同,后一种情况吸热较多(D)吸热多少无法判断\n25.两汽缸装有同样的理想气体,初始状态相同．等温膨胀后,其中一汽缸的体积膨胀为原来的两倍,另一汽缸内气体的压强减小到原来的一半．在其变化过程中,两气体对外做功[](A)相同(B)不相同,前一种情况做功较大(C)不相同,后一种情况做功较大(D)做功大小无法判断27.在273K和一个1atm下的单原子分子理想气体占有体积22.4L．将此气体绝热压缩至体积为16.8L,需要做多少功?[](A)330J(B)680J(C)719J(D)223J28.一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后其内能均由E1变化到E2．在上述三过程中,气体的[](A)温度变化相同,吸热相同(B)温度变化相同,吸热不同(C)温度变化不同,吸热相同(D)温度变化不同,吸热也不同30.一定量的理想气体,从同一状态出发,经绝热压缩和等温压缩达到相同体积时,绝热压缩比等温压缩的终态压强[](A)较高(B)较低(C)相等(D)无法比较31.一定质量的理想气体从某一状态经过压缩后,体积减小为原来的一半,这个过程可以是绝热、等温或等压过程．如果要使外界所做的机械功为最大,这个过程应是[](A)绝热过程(B)等温过程(C)等压过程(D)绝热过程或等温过程均可33.一定质量的理想气体经历了下列哪一个变化过程后,它的内能是增大的?[](A)等温压缩(B)等体降压(C)等压压缩(D)等压膨胀35.提高实际热机的效率,下面几种设想中不可行的是[](A)采用摩尔热容量较大的气体作工作物质(B)提高高温热源的温度(C)使循环尽量接近卡诺循环(D)力求减少热损失、摩擦等不可逆因素38.卡诺循环的特点是[](A)卡诺循环由两个等压过程和两个绝热过程组成(B)完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源(C)卡诺循环的效率只与高温和低温热源的温度有关(D)完成一次卡诺循环系统对外界做的净功一定大于042.根据热力学第二定律可知,下列说法中唯一正确的是[](A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功(B)热量可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体(C)不可逆过程就是不能沿相反方向进行的过程(D)一切自发过程都是不可逆过程44.热力学第二定律表明[](A)不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功(B)在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外做的功(C)摩擦生热的过程是不可逆的(D)热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体\n46.有人设计了一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从400K的高温热源吸收1800J的热量,向300K的低温热源放热800J,同时对外做功1000J．这样的设计是[](A)可以的,符合热力学第一定律(B)可以的,符合热力学第二定律(C)不行的,卡诺循环所做的功不能大于向低温热源放出的热量(D)不行的,这个热机的效率超过了理论值图9-1-4848.如图9-1-48所示，如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的增大为，那么循环与所做的功和热机效率变化情况是[](A)净功增大，效率提高(B)净功增大，效率降低(C)净功和效率都不变(D)净功增大，效率不变图9-1-5151.在图9-1-51中，IcII为理想气体绝热过程，IaII和IbII是任意过程．此两任意过程中气体做功与吸收热量的情况是[](A)IaII过程放热，做负功；IbII过程放热，做负功(B)IaII过程吸热，做负功；IbII过程放热，做负功(C)IaII过程吸热，做正功；IbII过程吸热，做负功(D)IaII过程放热，做正功；IbII过程吸热，做正功55.两个完全相同的汽缸内盛有同种气体，设其初始状态相同．今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中汽缸1内的压缩过程是非准静态过程，而汽缸2内的压缩过程则是准静态过程．比较这两种情况的温度变化[](A)汽缸1和汽缸2内气体的温度变化相同(B)汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化大(C)汽缸1内的气体较汽缸2内的气体的温度变化小(D)汽缸1和汽缸2内的气体的温度无变化二、填空题9.一卡诺机(可逆的)，低温热源的温度为，热机效率为40%，其高温热源温度为K．今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加K．10.一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为，它的逆过程的致冷系数，则与w的关系为．图9-2-1111.1mol理想气体(设为已知)的循环过程如图9-2-11所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量()，和B点的状态参量()为已知．则C点的状态参量为：\n，，．图9-2-1212.一定量的理想气体，从A状态经历如图9-2-12所示的直线过程变到B状态，则AB过程中系统做功___________,内能改变△E＝_________________．13.质量为m、温度为的氦气装在绝热的容积为的封闭容器中，容器一速率v作匀速直线运动．当容器突然停止后，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，平衡后氦气的温度增大量为．16.一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1)等压过程；(2)等温过程；(3)绝热过程．其中：__________过程气体对外做功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多．图9-2-1919.如图9-2-19所示，一定量的理想气体经历过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化．则Q和>0，<0或=0的情况是：Q_________，DE__________．20.将热量Q传给一定量的理想气体，(1)若气体的体积不变，则其热量转化为；(2)若气体的温度不变，则其热量转化为；(3)若气体的压强不变，则其热量转化为．21.有一卡诺热机，用29kg空气作为工作物质，工作在27℃的高温热源与-73℃的低温热源之间，此热机的效率＝______________．若在等温膨胀的过程中汽缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所做的功为_________________．(空气的摩尔质量为29×10-3kg×mol-1，普适气体常量R＝8.31)第10章气体动理论一、选择题(30)1.一理想气体样品,总质量为m,体积为V,压强为p,热力学温度为T,密度为r,总分子数为N,k为玻尔兹曼常数,R为摩尔气体常量,则其摩尔质量可表示为[](A)(B)(C)(D)图10-1-22.如图10-1-2所示，一个瓶内装有气体,但有小孔与外界相通,原来瓶内温度为300K．现在把瓶内的气体加热到400K(不计容积膨胀),此时瓶内气体的质量为原来质量的______倍．\n[](A)(B)(C)(D)6.理想气体能达到平衡态的原因是[](A)各处温度相同(B)各处压强相同(C)分子永恒运动并不断相互碰撞(D)各处分子的碰撞次数相同7.理想气体的压强公式可理解为[](A)是一个力学规律(B)是一个统计规律(C)仅是计算压强的公式(D)仅由实验得出8.一个容器内贮有1mol氢气和1mol氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是：[](A)p1>p2(B)p1
100m×s-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为________________；(2)速率v>100m×s-1的分子数的表达式为________________________．图10-2-2323.如图10-2-23所示曲线为处于同一温度T时氦（相对原子量4）、氖（相对原子量20）和氩（相对原子量40）三种气体分子的速率分布曲线．其中曲线(a)是气分子的速率分布曲线；曲线(c)是气分子的速率分布曲线．第12章波动光学一、选择题图12-1-1jk1.如图12-1-1所示，折射率为、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为和,已知．若波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是[](A)(B)(C)(D)\n2.如图12-1-2所示，、是两个相干光源，他们到点的距离分别为和．路径垂直穿过一块厚度为、折射率为的一种介质；路径垂直穿过一块厚度为、折射率为的另一介质；其余部分可看作真空．这两条光路的光程差等于图12-1-2t1t1n2[](A)(B)(C)(D)8.相干光是指[](A)振动方向相同、频率相同、相位差恒定的两束光(B)振动方向相互垂直、频率相同、相位差不变的两束光(C)同一发光体上不同部份发出的光(D)两个一般的独立光源发出的光图12-1-1111.如图12-1-11所示，用厚度为d、折射率分别为n1和n2(n1＜n2)的两片透明介质分别盖住杨氏双缝实验中的上下两缝,若入射光的波长为l,此时屏上原来的中央明纹处被第三级明纹所占据,则该介质的厚度为[](A)(B)(C)(D)13.在杨氏双缝实验中,若用白光作光源,干涉条纹的情况为[](A)中央明纹是白色的(B)红光条纹较密(C)紫光条纹间距较大(D)干涉条纹为白色图12-1-1414.如图12-1-14所示，在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹．若将缝盖住，并在连线的垂直平面出放一反射镜M，则此时[](A)P点处仍为明条纹(B)P点处为暗条纹(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹(D)无干涉条纹16.把双缝干涉实验装置放在折射率为n的水中，两缝间距离为d,双缝到屏的距离为D()，所用单色光在真空中的波长为l，则屏上干涉条纹中相邻的明纹之间的距离是[](A)(B)(C)(D)\n图12-1-17E17.如图12-1-17所示，在杨氏双缝实验中,若用一片厚度为d1的透光云母片将双缝装置中的上面一个缝挡住;再用一片厚度为d2的透光云母片将下面一个缝挡住,两云母片的折射率均为n,d1＞d2,干涉条纹的变化情况是[](A)条纹间距减小(B)条纹间距增大(C)整个条纹向上移动(D)整个条纹向下移动20.在保持入射光波长和缝屏距离不变的情况下,将杨氏双缝的缝距减小,则[](A)干涉条纹宽度将变大(B)干涉条纹宽度将变小(C)干涉条纹宽度将保持不变(D)给定区域内干涉条纹数目将增加22.用波长可以连续改变的单色光垂直照射一劈形膜,如果波长逐渐变小,干涉条纹的变化情况为[](A)明纹间距逐渐减小,并背离劈棱移动(B)明纹间距逐渐变小,并向劈棱移动(C)明纹间距逐渐变大,并向劈棱移动(D)明纹间距逐渐变大,并背向劈棱移动24.两块平玻璃板构成空气劈尖，左边为棱边，用单色平行光垂直入射．若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的[](A)间隔变小，并向棱边方向平移(B)间隔变大，并向远离棱边方向平移(C)间隔不变，向棱边方向平移(D)间隔变小，并向远离棱边方向平移图12-1-26(a)图12-1-26(b)26.如图12-1-26(a)所示，一光学平板玻璃A与待测工件B之间形成空气劈尖，用波长l＝500nm(1nm=10-9m)的单色光垂直照射．看到的反射光的干涉条纹如图12-1-26(b)所示．有些条纹弯曲部分的顶点恰好与其右边条纹的直线部分的切线相切．则工件的上表面缺陷是[](A)不平处为凸起纹，最大高度为500nm(B)不平处为凸起纹，最大高度为250nm(C)不平处为凹槽，最大深度为500nm(D)不平处为凹槽，最大深度为250nm27.设牛顿环干涉装置的平凸透镜可以在垂直于平玻璃的方向上下移动,当透镜向上平移(即离开玻璃板)时,从入射光方向可观察到干涉条纹的变化情况是[](A)环纹向边缘扩散,环纹数目不变(B)环纹向边缘扩散,环纹数目增加(C)环纹向中心靠拢,环纹数目不变(D)环纹向中心靠拢,环纹数目减少图12-1-29l29.如图12-1-29所示，在牛顿环装置中,若对平凸透镜的平面垂直向下施加压力(平凸透镜的平面始终保持与玻璃片平行),则牛顿环[](A)向中心收缩,中心时为暗斑,时为明斑,明暗交替变化(B)向中心收缩,中心处始终为暗斑(C)向外扩张,中心处始终为暗斑(D)向中心收缩,中心处始终为明斑31.根据第k级牛顿环的半径rk、第k级牛顿环所对应的空气膜厚dk\n和凸透镜之凸面半径R的关系式可知，离开环心越远的条纹[](A)对应的光程差越大，故环越密(B)对应的光程差越小，故环越密(C)对应的光程差增加越快，故环越密(D)对应的光程差增加越慢，故环越密33.劈尖膜干涉条纹是等间距的，而牛顿环干涉条纹的间距是不相等的．这是因为[](A)牛顿环的条纹是环形的(B)劈尖条纹是直线形的(C)平凸透镜曲面上各点的斜率不等(D)各级条纹对应膜的厚度不等38.若用波长为l的单色光照射迈克耳孙干涉仪，并在迈克耳孙干涉仪的一条光路中放入厚度为l、折射率为n的透明薄片．放入后，干涉仪两条光路之间的光程差改变量为[](A)(n-1)l(B)nl(C)2nl(D)2(n-1)l43.光波的衍射现象没有声波显著,这是由于[](A)光波是电磁波,声波是机械波(B)光波传播速度比声波大(C)光是有颜色的(D)光的波长比声波小得多46.在夫琅禾费单缝衍射实验中,欲使中央亮纹宽度增加,可采取的方法是[](A)换用长焦距的透镜(B)换用波长较短的入射光(C)增大单缝宽度(D)将实验装置浸入水中图12-1-4949.一束波长为的平行单色光垂直入射到一单缝AB上，装置如图12-1-49所示，在屏幕E上形成衍射图样．如果P是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则的长度为[](A)(B)(C)(D)50.在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽，其它条件不变，则中央明纹[](A)宽度变小(B)宽度变大(C)宽度不变，且中心强度也不变(D)宽度不变，但中心强度增大图12-1-5151.在如图12-1-51所示的在单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小．若单缝变为原来的倍，同时使入射的单色光的波长变为原来的倍，则屏幕E上的单缝衍射条纹中央明纹的宽度将变为原来的[](A)倍(B)倍(C)倍(D)倍\n56.一衍射光栅由宽300nm、中心间距为900nm的缝构成,当波长为600nm的光垂直照射时,屏幕上最多能观察到的亮条纹数为[](A)2条(B)3条(C)4条(D)5条57.白光垂直照射到每厘米有5000条刻痕的光栅上,若在衍射角j=30°处能看到某一波长的光谱线,则该光谱线所属的级次为[](A)1(B)2(C)3(D)465.在一光栅衍射实验中，若衍射光栅单位长度上的刻痕数越多,则在入射光波长一定的情况下,光栅的[](A)光栅常数越小(B)衍射图样中亮纹亮度越小(C)衍射图样中亮纹间距越小(D)同级亮纹的衍射角越小67.用单色光照射光栅，屏幕上能出现的衍射条纹最高级次是有限的．为了得到更高衍射级次的条纹，应采用的方法是[](A)改用波长更长的单色光(B)将单色光斜入射(C)将单色光垂直入射(D)将实验从光密介质改为光疏介质69.用波长为l的光垂直入射在一光栅上,发现在衍射角为j处出现缺级,则此光栅上缝宽的最小值为[](A)(B)(C)(D)77.有两种不同的介质,第一介质的折射率为n1,第二介质的折射率为n2;当一束自然光从第一介质入射到第二介质时,起偏振角为i0;当自然光从第二介质入射到第一介质时,起偏振角为i．如果i0＞i,则光密介质是[](A)第一介质(B)第二介质(C)不能确定(D)两种介质的折射率相同79.自然光以的入射角照射到不知其折射率的某一透明介质表面时，反射光为线偏振光，则[](A)折射光为线偏振光，折射角为(B)折射光为部分线偏振光，折射角为(C)折射光为线偏振光，折射角不能确定(D)折射光为部分线偏振光，折射角不能确定图12-1-8181.如图12-1-81所示，一束自然光由空气射向一块玻璃，入射角等于布儒斯特角，则界面2的反射光是[](A)自然光(B)完全偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面(C)完全偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面(D)部分偏振光图12-1-8484.如图12-1-84所示，一束光强为I0\n的自然光相继通过三块偏振片P1、P2、P3后，其出射光的强度为．已知P1和P3的偏振化方向相互垂直．若以入射光线为轴转动P2,问至少要转过多少角度才能出射光的光强度为零?[](A)30°(B)45°(C)60°(D)90°2、填空题图12-2-33.如图12-2-3所示，两缝S1和S2之间的距离为d，介质的折射率为n＝1，平行单色光斜入射到双缝上，入射角为q，则屏幕上P处，两相干光的光程差为________________．图12-2-44.如图12-2-4所示，在双缝干涉实验中SS1=SS2，用波长为l的光照射双缝S1和S2，通过空气后在屏幕E上形成干涉条纹．已知P点处为第三级明条纹，则S1和S2到P点的光程差为____________．若将整个装置放于某种透明液体中，P点为第四级明条纹，则该液体的折射率n＝____________．图12-2-76.将一块很薄的云母片(n=1.58)覆盖在杨氏双缝实验中的一条缝上，这时屏幕上的中央明纹中心被原来的第7级明纹中心占据．如果入射光的波长l=550nm,则该云母片的厚度为___________．图12-2-99.如图12-2-9所示，在玻璃(折射率n3=1.60)表面镀一层MgF2(折射n2=1.38)薄膜作为增透膜．为了使波长为500nm的光从空气(折射率n1=1.00)正入射时尽可能减少反射，MgF2膜的最小厚度应是．图12-2-1010.用白光垂直照射厚度e=350nm的薄膜，若膜的折射率n2=1.4,薄膜上面的介质折射率为n1，薄膜下面的介质折射率为n3，且n1
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