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1、22春数学物理方法离线作业一及答案参考1. 已知r=xi+yj+zk，C为常矢，证明 div(Cr)=0及rot(Cr)=2C已知r=xi+yj+zk，C为常矢，证明 div(Cr)=0及rot(Cr)=2C正确答案：设C=C1i+C2j+C3k,则Cr=(C2z-C3y)i+(C3x-C1z)J+(C1yC2x)k,由此得div(Cr)=0+0+0=0,rot(Cr)=2C1i+2C2j+2C3k=2C2. 声波可在气体管中形成驻波现用1000Hz的声波在碘蒸气管中做实验，在温度为400K时，测得管内形成的驻波的相邻声波可在气体管中形成驻波现用1000Hz的声波在碘蒸气管中做实验，在温度为4
2、00K时，测得管内形成的驻波的相邻波节间距离为6.77cm试问：(1)声波的波速是多少?(2)管内的碘蒸气分子是单原子分子还是双原子分子?为什么?已知碘的相对原子质量是127，声波在气体中的传播速度满足关系，其中为气体的密度，s为气体的绝热压缩系数，其中下标“s”表示绝热过程绝热过程方程为 pV=C， 两边微分得到 Vdp+pV-1dV=0， 两边同除以VdV，并且考虑到这是一个绝热过程，以下标“s”表示 由本题对绝热压缩系数的定义知 (1) 由理想气体物态方程pV=nRT以及对密度的定义知道 (2) 把(1)式、(2)式一起代入声速公式，得到 (3) 所以 (4) 我们知道驻波两相邻波节之间
3、的距离为，所以声波的波长为 =26.77cm=13.54cm (5) 现在声波的频率为=1000Hz，则声速为 v=135.4ms-1 (6) 先假定碘蒸气为单原子分子气体，即Mm=0.127kgmol-1，又有T=400K，将它们以及(6)式一起代入(4)式，得到 0.70， 这和单原子分子的相差比较大 再假定碘蒸气为双原子分子气体，Mm=20.127kgmol-1，由(4)式计算出 =1.40， 它和由能量均分定理得到的结果符合得很好说明该碘蒸气是双原子分子气体虽然本题没有指出碘蒸气是什么气体，但是可以假定它是理想气体，否则就无法解题这是一个有关绝热过程、能量均分定理、波动中的驻波的复合题
4、应该明确，声波在气体中的传播是满足绝热条件的，所以要利用绝热压缩系数着手来解 3. 一聚苯乙烯试样的甲苯溶液25时的第二维利系数为219(cm3mol)/g2。聚合物溶液的比体积为0.91cm3/g。求相互作一聚苯乙烯试样的甲苯溶液25时的第二维利系数为219(cm3mol)/g2。聚合物溶液的比体积为0.91cm3/g。求相互作用参数1。根据稀溶液密度近似于溶剂密度可求出溶剂摩尔体积V1780.9171.0cm3/mol将相关数据代入下式计算即可 4. 下列估测合理的是（）A成年人正常步行的速度约为4.0km/hB使人感到舒适的温度约为37C台灯正常工作时的电下列估测合理的是（）A成年人正常
5、步行的速度约为4.0km/hB使人感到舒适的温度约为37C台灯正常工作时的电流约为2AD中学生走路时对地面的压强为5104PaA、人正常步行时的速度在1.1m/s=1.13.6km/h4km/h此估测合理；B、人体正常体温在37左右，感觉舒适是温度在23左右此估测不合理；C、台灯的额定功率不大于40W，正常工作时通过的电流不大于I=PU=40W220V0.18A此估测不合理；D、中学生的体重在500N左右，站立时双脚与地面的接触面积大约500cm2=0.05m2，对水平地面的压强为p=FS=500N0.05m2=104Pa此估测不合理故选A5. 一氩离子激光器发射的激光束截面直径为3.00mm
6、，功率为5.00w，波长为515nm。使此束激光沿主轴方向射向一焦距为3一氩离子激光器发射的激光束截面直径为3.00mm，功率为5.00w，波长为515nm。使此束激光沿主轴方向射向一焦距为3.50cm的凸透镜，透过后在一毛玻璃上焦聚，形成一衍射中心亮斑。入射光束的平均强度为 $光斑的衍射角为： 中心亮斑的半径为 =7.3310-6m=7.33mm$此中心亮斑的强度为 6. 粗略地说，粒子运动范围的尺度若小于它的德布罗意波长，就需要考虑它的波动性.对于下述情形中的粒子，是否要考粗略地说，粒子运动范围的尺度若小于它的德布罗意波长，就需要考虑它的波动性.对于下述情形中的粒子，是否要考虑它的波动性?
7、原子中的电子、原子尺度约为0.1nm的数量级，其中电子动能约为10eV的数量级.原子核中的质子、原子核尺度约为10fm，其中质子动能约为10MeV.电视显像管中的电子，其动能约为10kev.由粒子的动能Ek和质量打m，可以算出粒子的动量 把它代入德布罗意关系，就可算出粒子的德布罗意波长 当粒子动能比其静质能小得多时，Ekmc2，可以用上式的非相对论近似 而当粒子动能比其静质能大得多时，Ekmc2，有极端相对论性近似 原子中的电子，其动能比静质能0.511MeV小得多，可以用非相对论近似， 而电子的运动范围，也就是原子的尺度，约为0.1nm的数量级，比上述波长小.所以，对于原子中的电子，需要考虑
8、它的波动性. 原子核中的质子，其动能比静质能938.3MeV小得多，可以用非相对论近似， 而质子的运动范围，也就是原子核的尺度，约为10fm的数量级，与上述波长差不多.所以，对于原子核中的质子，需要考虑它的波动性. 电视显像管中的电子，其动能约为10keV，比静质能0.511MeV小得多，可以用非相对论近似， 而电子的运动范围，也就是电视显像管的尺度，约为0.5m的数量级，比上述波长大得多.所以，对于电视显像管中的电子，不需要考虑它的波动性. 7. 目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做GPS（全球卫星定位系统）接收器的装置GPS接收器通过接收卫星发射的导航目前，很多汽车的驾驶室里都有一个叫做G
9、PS（全球卫星定位系统）接收器的装置GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航卫星向GPS接收器传送信息依靠的是（）A红外线B紫外线C电磁波D激光GPS接收器通过接收卫星发射的导航信号，实现对车辆的精确定位并导航卫星向GPS接收器传送信息依靠的是电磁波故选C8. 在菲涅耳双面镜的夹角为1&39;，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm和1m。设光源发出的光波波长为550nm，试在菲涅耳双面镜的夹角为1，双面镜交线到光源和屏的距离分别为10cm和1m。设光源发出的光波波长为550nm，试决定光源的临界宽度和许可宽度。双面镜干涉装置中光源的临界宽度b和于涉孔径角的关系为。
10、 光源的临界宽度 光源的许可宽度为 9. 材料的r=1.5，r=1，电导率，令E=60cos105texV/m。材料的r=1.5，r=1，电导率，令E=60cos105texV/m。Jc=E=60cos(105t)ex(A/m2)$，$10. 如果要设计一个自感较大的线圈，应该从哪些方面去考虑?如果要设计一个自感较大的线圈，应该从哪些方面去考虑?正确答案：由于自感系数L与线圈匝数、形状、尺寸、磁介质有关应从这几个方面考虑。由于自感系数L与线圈匝数、形状、尺寸、磁介质有关,应从这几个方面考虑。11. 山在湖中的“倒影”是_形成的，成语“立竿见影”的“影”是由于光的_形成的山在湖中的“倒影”是_形
11、成的，成语“立竿见影”的“影”是由于光的_形成的（1）山在湖中的“倒影”是因为光的反射，而在平静的水面形成的物体的虚像，此时水面相当于平面镜（2）“立竿见影”是指把竿竖在阳光下，可以在地面上看到竿的影子，这是因为光沿直线传播故答案：光的反射；直线传播12. 二端网络的电压，电流，求电压、电流的有效值以及网络的电阻、电抗、阻抗和阻抗角二端网络的电压，电流，求电压、电流的有效值以及网络的电阻、电抗、阻抗和阻抗角130V，10A，-3.2，13，-141513. 晶体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是_，理由是_。晶体C60与金刚石相比较，熔点较高者应是_，理由是_。正确答案：金刚石；金刚石是原子
12、晶体C60晶体是分子晶体。金刚石；金刚石是原子晶体,C60晶体是分子晶体。14. 下列因素中，可以提高聚合物拉伸强度的有( )。 A在主链中引入芳杂环结构 B加入增塑剂 C提高结晶度 D下列因素中，可以提高聚合物拉伸强度的有()。A在主链中引入芳杂环结构B加入增塑剂C提高结晶度D缺陷增多E与橡胶共混F增加分子间力ACF15. 有一板式传热器，热流体进口温度80、出口温度50，冷流体进口温度10、出口温度30，则顺流布置时有一板式传热器，热流体进口温度80、出口温度50，冷流体进口温度10、出口温度30，则顺流布置时和逆流布置时的对数平均温差分别为多少?( )A.45.0，45.0B.42.5，
13、40.0C.44.8，39.9D.39.9，44.8参考答案：D16. 工业上常用( )表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为( )。工业上常用( )表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为( )。正确答案：分离因子；固有分离因子分离因子；固有分离因子17. 结晶使塑料的使用温度提高。( )结晶使塑料的使用温度提高。()正确18. 有一电场复矢量振幅为E(r)=5(ex+jey)e-j2z(V/m)的均匀平面电磁波由空气垂直射向相对介电常数r=2.25相对有一电场复矢量振幅为E(r)=5(ex+jey)e-j2z(V/m)的均匀平面电磁波由空气垂直射向相对介电常数r=2.25相对磁导率ur=1的理想介质，其界面为z=0的无限大平面，试求：(1)反射波的极化状态；(2)反射波的电场振幅Erm；(3)透射波的电场振幅Etm。(1)依据题意知 1=0=120，界面z=0处的反射系数 所以反射波的电场 Er=(-0.2)5(ex+jey)ej2z=-(ex+jey)ej2z因此，入射波为左旋圆极化，反射波为右旋圆极化。 (2)反射波的电场振幅 (3)界面z=0处的透射系数 透射波的电场 Et=0.85(ex+jey)e-j2z=4(ex+jey)e-
