《福建师范大学21春《热力学与统计物理》在线作业二满分答案_33》由会员分享，可在线阅读，更多相关《福建师范大学21春《热力学与统计物理》在线作业二满分答案_33（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、福建师范大学21春热力学与统计物理在线作业二满分答案1. 证明理想玻色气体的物态方程为 式中，为粒子数密度。证明理想玻色气体的物态方程为式中，为粒子数密度。由公式 对玻色气体，利用展开式 有 从而 令 则由上式得 通常情况下，y很小，可以将e-按y的幂级数展开 于是 比较两边系数得 b1=1， 所以 代入 得 注意到pV=kT即有 2. 一磁导率为的磁介质球，半径为a，放在真空均匀外磁场中。应用磁标位计算球内、外的磁场强度。证明：球内场是均匀一磁导率为的磁介质球，半径为a，放在真空均匀外磁场中。应用磁标位计算球内、外的磁场强度。证明：球内场是均匀场，球的磁化强度为球内为(1)因为空间中不存在自
2、由电流，所以可先求出磁标位，再求解磁场强度。以球心为原点，建立球坐标系，考虑到Um与无关，得到拉普拉斯方程的解 在球内，当r0时，Um为有限值，故 在球外，当r时，UmH0rcos，故 根据边值关系，当r=a时，Um1=Um2，故 又当r=a时，故 对比上两式左右两边Pn(cos)项的系数，得 解得 于是磁标位为 (ra) 球内外的磁场强度为 磁感应强度为 所以球内磁场是方向与外磁场一致的匀强磁场。 (2)球的磁化强度为 球内磁场强度 3. 梯度淋洗法分级，最先得到的聚合物级分的相对分子质量( )。 A最大 B最小 C居中 D不确定梯度淋洗法分级，最先得到的聚合物级分的相对分子质量()。A最大
3、B最小C居中D不确定B4. 一足球充满7g的氮气，温度T=27=300K，以v=80km/h的速率飞行。求：一足球充满7g的氮气，温度T=27=300K，以v=80km/h的速率飞行。求：氮气分子的平均平动动能为 氮气分子的平均转动动能为 氮气分子的平均动能为 $球内氮气的内能为 $球内氮气的轨道动能为 5. 经纬仪望远系统视放大率=-20，使用双线对称夹单线瞄准。求瞄准角误差。经纬仪望远系统视放大率=-20，使用双线对称夹单线瞄准。求瞄准角误差。瞄准角误差=0.25。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
4、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=-V， (4) Nr=-N (5) 所以 . (6) 式中，T，p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
5、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，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. 在蒸汽压缩式制冷机中，从冷凝器流出的液体经节流后温度降低了，并有部分液体变为同温度的蒸汽，试解释为什么在蒸汽压缩式制冷机中，从冷凝器流出的
6、液体经节流后温度降低了，并有部分液体变为同温度的蒸汽，试解释为什么温度降低反而使液体蒸发?节流过程是等焓过程，即U1+p1V1=U2+p2V2，其中下标“1”表示初态，下标“2”表示末态已知液体经节流以后温度降低，内能减小，而节流膨胀后压强显著减小，要维持焓的不变只能显著地增加体积部分液体的汽化能显著增加系统的总体积，以维持焓的不变，所以必然有部分液体蒸发8. 确定分子点群，B5H9群属C4v，以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。确定分子点群，B5H9群属C4v，以B1为顶点的四方锥体有三中心和五中心键。正确答案：9. P+N结杂质分布Na=常数，Nd=Nd0e-x/L，导出C-V特性表
7、达式P+N结杂质分布Na=常数，Nd=Nd0e-x/L，导出C-V特性表达式设x=xn为N侧空间电荷区边界 泊松方程为 积分一次得 令x=xn，(x值较大时，忽略内建电场的贡献)，则 再积分得 +Ax+B (A、B为积分常数) +Axn+B +B 令0=(xn)-(0)且取(xn)=0，则 因为xnL，则 代入上式，得 (这里利用了Wxn) 于是 当有偏压时 总电荷为 则电容为 10. 某小组用蜡烛、玻璃板（作为平面镜）、刻度尺等器材做“探究平面镜成像特点”的实验时，测得的数据如下：次数蜡烛到某小组用蜡烛、玻璃板（作为平面镜）、刻度尺等器材做“探究平面镜成像特点”的实验时，测得的数据如下：次数
8、蜡烛到平面镜的距离/cm蜡烛的像到平面镜的距离/cm110.010.0218.018.4320.020.0（1）分析比较表格内的数据，你会发现第2次测量数据略有差异，请你写出产生这个差异原因可能是（写出其中两点）_，_（2）做实验时，用一块玻璃板代替了平面镜，请你说一说这样做的好处答：_（1）第2次测量数据略有差异，可能是用刻度尺时，读数不准确，或者像与代替的蜡烛没有完全重合（2）用玻璃代替平面镜是由于玻璃既能成像又能透过玻璃确定出像的位置故本题答案为：（1）数读的不准，或放在玻璃板后的蜡烛与像没有重合或玻璃板有厚度（2）玻璃板不但反射光成像，还能透光看到玻璃板后面的蜡烛11. 下列数据中，最
9、符合实际情况的是（）A人的正常体温为27B人的正常心率为72次/分C小王能听到400KHz的声音D下列数据中，最符合实际情况的是（）A人的正常体温为27B人的正常心率为72次/分C小王能听到400KHz的声音D人讲话时声音可达120dBA、人体的正常体温是36.5左右，故A错误；B、人的脉搏在每分钟60次多一点，即心率在每分钟60次多一点；72次/分符合实际情况；故B正确；C、人听到的声音的频率范围是20Hz到20000Hz；选项中的400kHz=400000Hz，在人的听觉范围之外，故小王听不到；故C错误；D、人讲话时声音在60dB左右，达不到120dB（电锯工作时声音在110dB）；故D错
10、误；故选B12. 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A13. 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；
11、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；014. 求证在立方密积结构中，最大的间隙原子半径r与母体原子半径R之比为求证在立方密积结构中，最大的间隙原子半径r与母体原子半径R之比为对于面心立方结构，如图4.1所示，1原子中心与8原子中心的距离，等于1原子中心与2原子中心的距离对于立方密积模型，因为1原子与8原子相切，所以1原子与2原子也相切同理，1，2，3，4原子依次相切过1，2，3，4原子中心作一剖面，得到图4 2 1与2间的距离为 即 与1，2，3，4相切的在1，2，3，4间隙中的小球的半径r由下式决定 a=2R+2r， 即 于是有 15. 处于激发态的原子是不稳定的，经过或长或短的时间t(t的典型值为110-8s)就要自发地跃迁到较低能级上而发出处于激发态的原子是不稳定的，经过或长或短的时间t(t的典型值为110-8s)就要自发地跃迁到较低能级上而发出相应的光子。由海森伯不确定关系式可知，激发态原子的能级E就有一个相应的不确定值E，这又使得所发出的光子的频率有一不确定值而使相应的光谱线变宽。此值叫做光谱线的自然宽度。试求电子由激发态跃迁回基态时所
