大学物理（Ⅱ） 试卷

课程名称 大学物理（Ⅱ）  试卷

填空题：（每空1分，共22分）

1、系统完成一次循环内能将        

2、光栅方程的表达式为        、明纹最高级数可表示为        、

3、波的传播是        传播，波强和振幅的关系式为        。

4、相同温度下1mol的氢和1mol的氖分子的平均平动动能        、它们的内能              、（填相同或不同）

5、自然界中一切自发过程总是向着熵        的方向进行的。

6、增透膜的作用是                 ；所以反射光应该干涉相      。增反膜的作用是                 ；所以反射光应该干涉相      。

7、劈尖干涉的应用于       ，          等方面；

9、在杨氏双缝实验中，作如下调节时， (1)保持双缝间距不变，使双缝与屏幕间的距离变小，屏幕上的干涉条纹将                 ；(2)整个装置的结构不变，全部浸入水中，屏幕上的干涉条纹将             ； (3)用一块透明的薄云母片盖住下面的一条缝，屏幕上的干涉条纹将               ．

10、．用两块平玻璃形成一个空气劈，若用波长分别为600nm和500nm的两种单色光垂直入射，观察反射光形成的干涉条纹，从两玻璃接触的棱边处数起，两种光的第五个明纹所对应的空气膜厚度之差为_______nm。

11、如右图所示，，两块平板玻璃构成空气劈尖，在下列情况中 (1) 沿垂直于的方向向上平移［见图(a)］，劈尖干涉条纹将              ；2）若用复色光垂直于劈尖表面照射，明条纹呈现______色，靠近棱边的是______色。图b）A板发生如图所示的转动，条纹宽度______。

12．在研究反射和折射光的偏振时，入射光为自然光，入射角i满足tgi=n2/n1,则反射光是__________光，振动状态为______入射面的振动，而折射光仍为部分偏振光，并且此时入射角i和折射角r满足____________关系。

13、利用迈克耳逊干涉仪可测量单色光的波长．当移动距离为0.322mm时，观察到干涉条纹移动数为1024条，则所用单色光的波长为          ．

14、  在折射率n3=1.60的玻璃片表面镀一层折射率n2=1.38的MgF2薄膜作为增透膜，为了使波长为λ=500nm的光，从折射率n1=1.00的空气垂直入射到玻璃片上的反射尽可能减少，MgF2薄膜的厚度至少为_____________nm。

15、对应于单缝衍射第2级明条纹，单缝处波面各可分成     个半波带；第3级暗条纹，单缝处波面各可分成     个半波带。

15、若把单缝衍射实验装置全部浸入水中时，衍射图样             ，如果此时用公式来测定光的波长，测出的波长是光在            中的波长。角为      级      纹对应的     角。

17、在单缝夫琅禾费衍射中，改变下列条件， (1)缝宽变窄，衍射条纹的变化为                      ；(2)入射光波长变长，衍射条纹的变化为                      。

18  图示为干涉膨胀仪。已知样品的平均高度为m，用nm的单色光垂直照射。当温度由17℃上升到30℃时，看到有20条条纹移过，样品的高度变化为               ；样品的热膨胀系数为               。

（提示：热膨胀系数）

两个简谐振动的方程分别为和，合振动的方程为   

二、简答：

1、等压过程的功，内能，热量，的关系及其各自的表达式。

2、当波从一种介质入射另一种介质时，波长、频率、波速，振幅各量哪些会变哪些不会变？

3、怎样判别一束光是自然光，部分偏振光、线偏振光？

4、怎样用半波带解释单缝衍射的明文和暗纹？

5、机械波和电磁波有什么异同？

6、波的干涉满足的条件是什么？举例说明生活中那些现象是波的干涉形成的7、两列相干波                      在P点相遇，求在P点的的相位差和P点处质元的振动的振幅讨论什么时候振幅最大什么时候振幅最小。

8、一束自然光以布儒斯特角入射到一平板玻璃上，画出上下两个界面反射光和折射光的偏振状态。

9、热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述。

二、选择题（每题3分，共18分）

1、空气中有一玻璃薄膜，光线垂直照射玻璃的表面在玻璃两个表面反射光的光程差        ，的大小为［      ］

A、 B、0  C、

2、真空中波长为的单色光，在折射率为的媒质中，由a点传到b点相位改变了，则对应的光程差为（ C  ）。

A.        B.         C.       D.               ［      ］

3、下列运动不是简谐运动的是（    ）

A、简谐运动的位移。    B 、正旋交流电流和电压。

C、简谐运动的速度。D、树叶在微风下的摆动。

4、一束单色光垂直入射在光栅上，当光栅常数（a+b）为下列哪种情况时（a为缝宽），k=3，6，9等主极大缺级？

A．a+b=2a       B．a+b=3a      C．a+b=4a      D．a+b=6a   ［      ］

5、在双缝干涉实验中，用单色自然光，在屏上形成干涉条纹，若在两缝后放一块偏振片，则

A．干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度加强  

B．干涉条纹的间距不变，但明纹的亮度减弱

C．干涉条纹的间距变窄，且明纹的亮度减弱

D．无干涉条纹。                                           ［      ］

6、如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e，并且 n1＜n2＞n3，l1为入射光在折射率为n1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 

A、2pn2e / ( n1 l1) ．         B、[4pn1e / ( n2 l1)] + p ． 

C、[4pn2e / ( n1 l1) ]+ p ．     D、4pn2e / ( n1 l1) ．             ［      ］

三、计算或作图（每题8分，共40分）

1、  简谐振动方程为，求

 （1）振幅、频率、角频率、周期和初相；

 （2）时的位移、速度和加速度。

解：（1）简谐振动方程一般写作，比较可得：

振幅，角频率，，频率，周期，初相 。

（2）时的位移为

。

速度为  

=。

加速度为  。

2、在杨氏双缝干涉实验中，波长l＝550 nm的单色平行光垂直入射到缝间距d＝2.0×10-4 m的双缝上，屏到双缝的距离D＝2 .0m．求：               

    (1) 中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；                

    (2) 用一厚度为e＝6.6×10-6 m、折射率为n＝1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？(1 nm = 10-9 m) 

 

3、用波长为590nm的钠光垂直照射到每厘米刻有5000条缝的光栅上，在光栅后放置一焦距为20cm的会聚透镜，试求：（1）第一级与第三级明条纹的距离；（2）最多能看到第几级明条纹。 

`

5、已知波源在原点的一列平面简谐波，波动方程为=cos()，其中，， 为正值恒量．求：

(1)波的振幅、波速、频率、周期与波长；

(2)写出传播方向上距离波源为处一点的振动方程；

(3)任一时刻，在波的传播方向上相距为的两点的位相差．

6 一波源作简谐振动，周期为，经平衡位置向正方向运动时，作为计时起点。设此振动以的速度沿直线传播，求：

（1）该波动沿某波线的方程；

（2）距波源为16m处和20m处质点的振动方程和初相；

（3）距波源为15m处和16m处的两质点的相位差。

解：（1）由题义可知，。经平衡位置向正方向运动时，作为波源作简谐振动的计时起点，由旋转矢量法可得，波长。

将其带入波动方程的标准形式可得该波动沿某波线的方程为：

           

（2）将，分别代入上面所得波动方程中，可得两处质点的振动方程和初相分别为：

，

，。或均为，即与波源同步调。

（3）距波源为15m处和16m处的两质点的相位差为

7夏季室外温度为37.0℃，启动空调使室内温度始终保持在17.0℃，如果每天有2.51×108J的热量通过热传导等方式自室外传入室内，空调器的致冷系数为同温度下卡诺致冷机的60%。（1）空调一天耗电多少？（2）若将室内温度设置为27.0 ℃，每天可节电多少？ 

解：  （1）卡诺致冷机的致冷系数为 = T2 / (T1-T2)，依题意空调的致冷系数应为

 = ×60%=0.6T2 / (T1-T2) =8.7                              （1）

另一方面，由致冷系数的定义，有

 = Q2 / W                                                 （2）

W为空调器消耗的电功，Q2是空调从房间内吸取的总热量。若Q’为室外传进室内的热量，则在热平衡时，即保持室内温度恒定时，Q2=Q’。可得空调运行一天所耗电功

W = Q2/ = Q2 / = 2.89´107 J=8.0KW×h                             （3）

(2) 空调的致冷系数应为

= 60%´                                           (3)

W=                        (4)

DW = 8.0-3.86 = 4.14kW×h

   8波长为600nm的单色光垂直照射在一平面光栅上，第二级明条纹出现在处，第四级缺级。试问：

（1）光栅上相邻两缝间距为多少？

（2）光栅上透光缝的宽度有多大？

（3）该光栅能呈现的谱线级数？

（4）若单色光以入射角入射时，能呈现的谱线级数？

解  （1）利用光栅方程

得光栅常数

m

(2)第四级缺级，应同时满足

令，有

m

（3）利用光栅方程

令，代入上式，有

说明级数的最大值是10，屏上只能出现级数小于10的谱线。

由于缺级的存在

令，则时缺级

综上，光栅能呈现的谱线级数为

9使自然光通过两个偏振化方向相交的偏振片，透射光强为，今在这两个偏振片之间插入另一偏振片，它的偏振化方向与前两个偏振片偏振化方向均成角，则透射光强为多少？

解  设自然光的光强为，由马吕斯定律得

在这两个偏振片之间插入另一偏振片后，由马吕斯定律可得透射光光强为