第五章吸收课后习题答案
第五章 吸收课后习题答案
一、 填空
1.减小；靠近。
2.不变；增加。
3.对数平均推动力法；脱吸因数法。
4.气；液；吸收；液；气；解吸
5. 散装填料 二、选择
1. B ；
2.A ；
3.C ；
4.D ；
5.A ． 三、计算题
相组成的换算
【5-1】在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.17%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比Y 1、Y 2。
解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。
0903.029
/945.017/055.017
/055.01=+=
y
0029
.029/9983.017/0017.017
/0017.02=+=y
进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为
10.09030.0993
10.0903
Y =
=-
0029.00029
.010029
.02=-=
Y
气液相平衡
【5-2】 某系统温度为10℃，总压101.3kPa ，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？（已知10℃时，氧气在水中的亨利系数E 为3.31×106kPa 。）
解：由于s
s
EM H
ρ≈
，所以
3
4-6
A A m /kmol 1057.318
1031.327.211000?=???=
=
=*
s
A
s EM p Hp c ρ 故 m A =3.57×10-4×32×1000=11.42 g/m 3
【5-3】 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为
76.6
170.07576.61000
1718
x ==+ 由
*p E x =
亨利系数为
*15.0kPa 200.00.075
p E x =
==kPa
相平衡常数为
t 200.0 1.974101.3
E m p =
== 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为
992.2ρ=kg/m 3
溶解度系数为
kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18
0.2002
.99233S
?=??=
=
EM H ρ
【5-4】 在101.3kPa ，20℃下,稀氨水的气液相平衡关系为：y ＊
=0.94x ，若含氨0.094摩尔分数的混合气和组成x A =0.05的氨水接触，确定过程的方向。若含氨0.02摩尔分数的混合气和x A =0.05的氨水接触，又是如何?
解：用相平衡关系确定与实际气相组成 y=0.094成平衡的液相组成
94.0/*y x ==0.094/0.94=0.1
由于x A =0.05 若含氨0.02摩尔分数的混合气和x A =0.05的氨水接触，则 021.094.0/02.094.0/*===y x *A x x > 所以，气液相接触时，氨由液相传质进入气相，发生解吸过程。 吸收速率 【5-5】 在温度为20℃、总压为101.3kPa 的条件下，CO 2与空气混合气缓慢地沿着Na 2CO 3溶液液面流过，空气不溶于Na 2CO 3溶液。CO 2透过1mm 厚的静止空气层扩散到Na 2CO 3溶液中，混合气体中CO 2的摩尔分率为0.2，CO 2到达Na 2CO 3溶液液面上立即被吸收，故相界面上CO 2的浓度可忽略不计。已知温度20℃时，CO 2在空气中的扩散系数为0.18cm 2/s 。试求CO 2的传质速率为多少？ 解：已知：CO 2在空气中的扩散系数D =0.18cm 2/s=1.8×10-5m 2/s 扩散距离z =1mm=0.001m ，气相总压p =101.3kPa 气相主体中溶质CO 2的分压p A1=py A1=101.3×0.2=20.27kPa 气液界面上CO 2的分压p A2=0 所以，气相主体中空气（惰性组分）的分压p B1=p －p A1=101.3－20.27=81.06kPa 气液界面上的空气（惰性组分）的分压p B2=p －p A2=101.3－0=101.3kPa 空气在气相主体和界面上分压的对数平均值为： B1B2B1B2ln -p p p p p Bm = kPa 8.9006 .813.101ln 06 .81-3.101== 代入 ()A2A1A -p p p P RTZ D N Bm = 得： ()() 0 -100.27210 8.90103.10110120273314.8108.13 333-5-?????+??=A N =0.167mol/(m 2·s) 【5-6】 在总压为100kPa 、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数k G =3.84×10-6 kmol/(m 2·s·kPa)，液相传质系数k L =1.83×10-4 m/s ，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液 相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa 。求当塔内某截面上气、液组成分别为y =0.05，x =0.01时：(1)以p A -p A *、c A -c A *表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；(2)分析该过程的控制因素。 解：（1）根据亨利定律kPa 13405 .07.6A ===* x p E 相平衡常数34.1100 134=== p E m 溶解度常数4146.018 1341000 s s =?= = EM H ρ * -A A p p =100×0.05-134×0.01=3.66kPa G L G 1 11k Hk K +==253797240617131801086.3110 83.14146.0164=+=?+??-- 6G 1094.3-?=K kmol/（m 2· s·kPa ） )(A A G A * -=p p K N =3.94×10-6×3.66=1.44×10-5 kmol/（m 2· s ） 56.01000 /1899.001 .0A =?= c kmol/m 3 A A c c -*=0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m 3 m/s 105.94146 .01094.366G L --?=?==H K K )(A A L A c c K N -=* =9.5×10-6×1.513=1.438×10-5 kmol/（m 2· s ） （2）与 * -A A p p 表示的传质总推动力相应的传质阻力为53797（m 2·s·kPa ）/ kmol ； 其中气相阻力为 131801 G =k m 2·s·kPa/ kmol ； 液相阻力 2406171 L =Hk m 2·s·kPa/ kmol ； 气相阻力占总阻力的百分数为 %8.94%100253797 240617 =? 故该传质过程为气膜控制过程。 吸收塔的计算 【5-7】 在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体溶质组分A ，吸收塔内操作压强为106kPa ，温度为30℃，混合气流量为1300m 3/h ，组成为0.03（摩尔分数），吸收率为95%。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，操作条件下平衡关系为Y =0.65X 。试求进入塔顶的清水用量L 及吸收液的组成。 解： （1）进入吸收塔的惰性气体为： h /kmol 06.53)03.01(33 .101106302732734.221300)1(33.1012732734.221/=-??+?=-??+?=y P t V V 03093.003 .0103 .01111=-=-= y y Y 00155.0)95.01(03093.0)1(12=-?=-=ηY Y X 2=0；m =0.65 最小吸收剂用量为： kmol/h 8.3265 .003093.0) 00155.003093.0(06.532 * 121min =-?=--=X X Y Y V L 故清水用量为 L =1.5L min =1.5×32.8=49.2kmol/h （2）吸收液组成可由全塔物料衡算求得，即 X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0+ 0317.02 .49) 00155.003093.0(06.53=-? 【5-8】 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体 中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶质A 被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m ，试求填料层所需高度。 解： Y 1=0.01; Y 2=0.01×（1-0.8）=0.002; X 2=0 01.011 1=== *Y m Y X 8.0001.0002.001.021 21 min =--=--=??? ??X m Y Y Y V L V L =1.5min ??? ??V L =1.5 ×0.8=1.2 又由V （Y 1－Y 2）＝L （X 1－X 2），得 002 .0-01.02.11-= X X 1=0.0067 所以 0067.011 1=== *X m X Y 2121m ln Y Y Y Y Y ???-?=?*2 2* 11*22*11ln ) ()(Y Y Y Y Y Y Y Y -----= 0 002.0ln ) 0002.0()0067.001.0(----= =0.0026 由 m OG Y Y Y N ?-= 21= 07.30026.0002 .0-01.0= 所以 OG OG N H Z ?==1×3.07=3.07m 【5-9】在常压逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中溶质组分A 。进塔气体组成为0.03（摩尔比，下同），吸收率为99%；出塔液相组成为0.013。操作压力为101.3 kPa ，温度为27℃，操作条件下的平衡关系为Y =2X （Y 、X 均为摩尔比）。已知单位塔截面上惰气流量为54 kmol /（m 2·h ），气相总体积吸收系数为1.12 kmol /（m 3·h·kPa ），试求所需填料层高度。 解： Y 1=0.03; Y 2= Y 1（1-η）=0.03×（1-0.99）=0.0003; X 1=0.13; X 2=0 2121m ln Y Y Y Y Y ???-?=?2 2* 11*22*11ln ) ()(Y Y Y Y Y Y Y Y -----= 0 -0.00030.0132-0.03ln 0)-(0.0003-0.013)2-(0.03??= =0.00143 m OG Y Y Y N ?-= 21= 77.2000143.00003 .0-03.0= a ΩK V H Y = OG =m 476.03 .10112.154 G =?=m aP ΩK V O G O G H N Z ?==20.77×0.476=9.886m 【5-10】 在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦炉气中氨，氨的浓度为8g/标准m 3，混合气处理量为4500标准m 3/h 。氨的回收率为95%，吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作压强为101.33kPa ，温度为30℃，气液平衡关系可表示为Y *=1.2X （Y 、X 为摩尔比）。气相总体积吸收系数K Y α=0.06 kmol/（m 2·h ），空塔气速为1.2m/s ，试求：（1）用水量L （kg/h ）；（2）塔径（m ）；（3）塔高（m ）。 解： 0105.04 .221) 100017/(81=?= y ；0106.00105.010105.01111=-= -=y y Y ； Y 2= Y 1（1-η）=0.0106×（1-0.95）=0.00053；00883.02 .10106.011===* m Y X ；X 2=0 s /kmol 0552.0)0105.01(4 .22136004500 =-??=V 0630.000883 .000053 .00106.00552.0min =-?=L s /kmol L =1.5L min =1.5×0.0630=0.0945kmol/s=6120 kg/h (2) 由于s V s /m 387.1273 30 273360045003=+?= ，故 m 21.12 .114.3387 .144=??== u V D S π （3）222m 149.121.14 14 .34 =?= = Ω D π m 8.0149 .106.00552 .0OG =?== a ΩK V H Y 根据全塔物料衡算X 1=X 2＋V （Y 1－Y 2）/L ，得 X 1=0＋0.0552×（0.0106－0.00053）/0.0945=0.00588 2121m ln Y Y Y Y Y ???-?=?*2 2* 11*22*11ln )()(Y Y Y Y Y Y Y Y -----= 0 -0.000530.005881.2-0.0106ln 0)-(0.00053-0.00588)1.2-(0.0106??= =0.00159 O G O G H N Z ?==0.8×（0.0106－0.00053）/0.00159=5.07m 【5-11】 某制药厂现有一直径为 0.6 m ，填料层高度为6 m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某混合气体中的有害组分。现场测得的数据如下：V =500 m 3/h 、Y 1=0.02、Y 2=0.004、X 1=0.004。已知操作条件下的气液平衡关系为 Y = 1.5 X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于0.002（摩尔比）。该制药厂拟采用以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。 解：改造前填料层高度为 OG OG Z H N = 改造后填料层高度为 OG OG Z H N '''= 故有 O G O G O G O G H N Z Z H N '''= 由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故 OG OG H H '= S S '= 对于纯溶剂吸收20X =，2*0Y = 由 12OG 22*1 ln[(1)]1* Y Y N S S S Y Y -=-+-- 故 1OG 2 1 ln[(1)]1Y N S S S Y = -+- 1OG 21 ln[(1)]1Y N S S S Y '=-+' - 因此，有 1 212 ln[(1) ]ln[(1)] Y S S Y Z Z S S Y -+''= -+ 操作液气比为 n,L 12n,V 120.020.004 40.0040 q Y Y q X X --= ==-- n,V n,L 1.5 0.3754 mq S q = = = 0.02 ln[(10.375) 0.375] 0.002 1.5090.02ln[(10.375)0.375]0.004 Z Z -+'==-+ 1.5096m 9.054m Z '=?= 填料层增加的高度为 (9.0546)m 3.054m Z Z Z '?=-=-= 【5-12】在逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分。已知：吸收剂用量为最小用量的1.5 倍，气相总传质单元高度H OG =1.11m ，操作条件下的平衡关系为Y =m X ，要求A 组分的回收率为90%，试求所需填料层高度。在上述填料塔内，若将混合气的流率增加10%，而其它条件（气、液相入塔组成、吸收剂用量、操作温度、压强）不变，试定性判断尾气中A 的含量及吸收液组成将如何变化？已知K Y a ∝V 0.7。 解：（1）(L /V )min =(Y 1-Y 2)/x 1*=(Y 1-Y 2)/(Y 1/m )=mη L /V =1.5(L /V )min =1.5m η S =m /(L /V )=m /(1.5m η)=1/(1.5η)=1/(1.5×0.9)=0.741 (Y 1-Y 2)/Y 1=η, 1-Y 2/Y 1=η, Y 1/Y 2=1/(1-η)=10 ()?? ????+----=S Y Y Y Y S S N OG * 22*211ln 11 =()[]741.010741.01ln 741.011+?--=4.64 Z =N OG ×H OG =4.64×1.11=5.15 m （2）由于V '=1.1V , K Y a ∝V 0.7 所以H OG ∝V 0.3 , H OG '∝V '0.3 故 H OG '=1.10.3H OG , 即H OG '>H OG Z不变, 所以N OG↓, Y2↑ N A=V (Y1-Y2)=L(X1-X2)=K Y a(Y-Y*)m 因为V/L↑，而Z一定，必然X1↑。 量子力学习题及解答 第一章 量子理论基础 1．1 由黑体辐射公式导出维恩位移定律：能量密度极大值所对应的波长m λ与温度T 成反比，即 m λ T=b （常量）； 并近似计算b 的数值，准确到二位有效数字。 解 根据普朗克的黑体辐射公式 dv e c hv d kT hv v v 1 1 833 -? =πρ， （1） 以及 c v =λ， （2） λρρd dv v v -=， （3） 有 ,1 18)()(5-?=?=?? ? ??-=-=kT hc v v e hc c d c d d dv λλλ πλλρλλ λρλρ ρ 这里的λρ的物理意义是黑体波长介于λ与λ+d λ之间的辐射能量密度。 本题关注的是λ取何值时，λρ取得极大值，因此，就得要求λρ 对λ的一阶导数为零，由此可求得相应的λ的值，记作m λ。但要注意的是，还需要验证λρ对λ的二阶导数在m λ处的取值是否小于零，如果小于零，那么前面求得的m λ就是要求的，具体如下： 011511 86 ' =???? ? ?? -?+--?= -kT hc kT hc e kT hc e hc λλλλλ πρ ? 0115=-?+ -- kT hc e kT hc λλ ? kT hc e kT hc λλ= -- )1(5 如果令x= kT hc λ ，则上述方程为 x e x =--)1(5 这是一个超越方程。首先，易知此方程有解：x=0，但经过验证，此解是平庸的；另外的一个解可以通过逐步近似法或者数值计算法获得：x=4.97，经过验证，此解正是所要求的，这样则有 xk hc T m =λ 把x 以及三个物理常量代入到上式便知 K m T m ??=-3109.2λ 这便是维恩位移定律。据此，我们知识物体温度升高的话，辐射的能量分布的峰值向较短波长方面移动，这样便会根据热物体（如遥远星体）的发光颜色来判定温度的高低。 1．2 在0K 附近，钠的价电子能量约为3eV ，求其德布罗意波长。 解 根据德布罗意波粒二象性的关系，可知 E=h v ， λ h P = 如果所考虑的粒子是非相对论性的电子（2c E e μ<<动），那么 e p E μ22 = 如果我们考察的是相对性的光子，那么 E=pc 注意到本题所考虑的钠的价电子的动能仅为3eV ，远远小于电子的质量与光速平方的乘积，即eV 61051.0?，因此利用非相对论性的电子的能量——动量关系式，这样，便有 p h = λ 第五章课后习题及解答 1. 求下列矩阵的特征值和特征向量： (1) ;1332??? ? ??-- 解：,0731332 2=--=--=-λλλλλA I 2 373,237321-=+=λλ ,00133637123712137 1??? ? ??→→???? ??=-++- A I λ 所以，0)(1=-x A I λ的基础解系为：.)371,6(T - 因此，A 的属于1λ的所有特征向量为：).0()371,6(11≠-k k T ,001336371237123712??? ? ??→→???? ??-=---+ A I λ 所以，0)(2=-x A I λ的基础解系为：.)371,6(T + 因此，A 的属于2λ的所有特征向量为：).0()371,6(22≠+k k T (2) ;211102113???? ? ??-- 解：2)2)(1(2 111211 3--==------=-λλλλ λλ A I 所以，特征值为：11=λ(单根)，22=λ(二重根) ???? ? ??-→→????? ??------=-0001100011111121121 A I λ 所以，0)(1=-x A I λ的基础解系为：.)1,1,0(T 因此，A 的属于1λ的所有特征向量为：).0()1,1,0(11≠k k T ???? ? ??-→→????? ??-----=-0001000110111221112 A I λ 所以，0)(2=-x A I λ的基础解系为：.)0,1,1(T 因此，A 的属于2λ的所有特征向量为：).0()0,1,1(22≠k k T Linux思考题5 1.fork（）和clone（）二者之间的区别是什么？ 答：fork创建一个进程时，子进程只是完全复制父进程的资源，复制出来的子进程有自己的task_struct结构和pid,但却复制父进程其它所有的资源。 通过fork创建子进程，需要将上面描述的每种资源都复制一个副本。fork()调用执行一次返回两个值，对于父进程，fork函数返回子程序的进程号，而对于子程序，fork函数则返回零，这就是一个函数返回两次的本质。在fork 之后，子进程和父进程都会继续执行fork调用之后的指令。 系统调用fork()和vfork()是无参数的，而clone()则带有参数。fork()是全部复制，vfork()是共享内存，而clone()是则可以将父进程资源有选择地复制给子进程，而没有复制的数据结构则通过指针的复制让子进程共享，具体要复制哪些资源给子进程，由参数列表中的clone_flags来决定。另外，clone()返回的是子进程的pid。 2.什么是进程？什么是线程？Linux系统中的进程有那些状态？如何获取系统 中各进程的状态？ 答：进程是指在系统中正在运行的一个应用程序；线程是系统分配处理器时间资源的基本单元，或者说进程之内独立执行的一个单元。对于操作系统而言，其调度单元是线程。一个进程至少包括一个线程，通常将该线程称为主线程。一个进程从主线程的执行开始进而创建一个或多个附加线程，就是所谓基于多线程的多任务。 Linux系统中的进程状态有：TASK_RUNNING(运行状态)，TASK_INTERRUPTIBLE(可中断睡眠状态)，TASK_UNINTERRUPTIBLE(不可中断的睡眠状态)，TASK_STOPPED(暂停状态)，TASK_NONINTERACTIVE(不可交互睡眠状态)，TASK_DEAD(死亡状态)，EXIT_ZOMBIE(僵死进程)，EXIT_DEAD(僵死撤销状态) ps 查看静态的进程信息 可以使用man 来查看 ps 的使用参数以下是几个常使用到得， a 显示当前终端的所有进程信息 u 使用以用户为主的格式输出进程信息 x 显示当前用户在所有终端下的进程信息 -e 显示系统内的所有进程 # ps 只显示当前用户打开的进程 ]# ps aux 显示系统中所有进程信息 3.Linux系统中进程有哪两种模式？各有何特点？ 答：用户进程和系统进程， 用户进程就是用户自己打开的应用程序，可有可无。 系统进程即是内核进程，是维持操作系统正常工作自动生成的，关闭系统进程会产生不可预知的结果。 4.Linux系统中进程控制块的作用是什么？它进程有何关系？ 第五章 一、单项选择题 1．抽样推断的目的在于（） A．对样本进行全面调查 B．了解样本的基本情况 C．了解总体的基本情况 D．推断总体指标 2．在重复抽样条件下纯随机抽样的平均误差取决于（） A．样本单位数 B．总体方差 C．抽样比例 D．样本单位数和总体方差 3．根据重复抽样的资料，一年级优秀生比重为10%，二年级为20%，若抽样人数相等时，优秀生比重的抽样误差（） A．一年级较大 B．二年级较大 C．误差相同 D．无法判断 4．用重复抽样的抽样平均误差公式计算不重复抽样的抽样平均误差结果将（）A．高估误差 B．低估误差 C．恰好相等 D．高估或低估 5．在其他条件不变的情况下，如果允许误差缩小为原来的1/2，则样本容量（）A．扩大到原来的2倍 B．扩大到原来的4倍 C．缩小到原来的1/4 D．缩小到原来的1/2 6．当总体单位不很多且差异较小时宜采用（） A．整群抽样 B．纯随机抽样 C．分层抽样 D．等距抽样 7．在分层抽样中影响抽样平均误差的方差是（） A．层间方差 B．层内方差 C．总方差 D．允许误差 二、多项选择题 1．抽样推断的特点有（） A．建立在随机抽样原则基础上 B．深入研究复杂的专门问题 C．用样本指标来推断总体指标 D．抽样误差可以事先计算 E．抽样误差可以事先控制 2．影响抽样误差的因素有（） A．样本容量的大小 B．是有限总体还是无限总体 C．总体单位的标志变动度 D．抽样方法 E．抽样组织方式 3．抽样方法根据取样的方式不同分为（） A．重复抽样 B．等距抽样 C．整群抽样 D．分层抽样 E．不重复抽样 4．抽样推断的优良标准是（） A．无偏性 B．同质性 C．一致性 D．随机性 E．有效性 5．影响必要样本容量的主要因素有（） A．总体方差的大小 B．抽样方法 线性代数第五章课后习题及解答 第五章课后习题及解答 1. 求下列矩阵的特征值和特征向量： (1) ;1332? ?? ? ??-- 解：,0731 3 3 2 2=--=--= -λλλλλA I 2 37 3,237321-=+= λλ ,00 13 36 37 123712 137 1??? ? ??→→??? ? ??=-++- A I λ 所以，0)(1=-x A I λ的基础解系为：.)371,6(T - 因此，A 的属于1λ的所有特征向量为：).0()371,6(11≠-k k T ,00 13 36 37 12371237 12??? ? ??→→??? ? ??-=---+ A I λ 所以，0)(2=-x A I λ的基础解系为：.)371,6(T + 因此，A 的属于2λ的所有特征向量为：).0()371,6(22≠+k k T (2) ;211102113???? ? ??-- 解：2)2)(1(2 11 121 13--==------=-λλλλ λλ A I 所以，特征值为：11=λ(单根)，22=λ(二重根) ??? ? ? ??-→→????? ??------=-0001100011111121121 A I λ 所以，0)(1=-x A I λ的基础解系为：.)1,1,0(T 因此，A 的属于1λ的所有特征向量为：).0()1,1,0(11≠k k T ??? ? ? ??-→→????? ??-----=-0001000110111221112 A I λ 所以，0)(2=-x A I λ的基础解系为：.)0,1,1(T 因此，A 的属于2λ的所有特征向量为：).0()0,1,1(22≠k k T 第五章课后部分习题答案 第五章课后习题答案 二、计算题 1.(1)该会计混淆了资本的5天使用成本与一年的使用成本。这两个成本是不可比的，必须将时间长度转化一致才可比较。 (2)%94.14610 15360%21%2=-?- (3)如果公司决定不获得现金折扣，在到 期日之前支付是毫无道理的。若是购货后30天付款，而非15天付款，则年利息成本可下降至 %73.3610 30360%21%2=-?- 2.放弃10天内付款的现金折扣成本=%7.3610 30360%21%2=-?- 放弃20天内付款的现金折扣成本=%4.3620 30360%11%1=-?- (1)因为银行的贷款利率为15%，低于放弃现金折扣成本，所以该公司不应放弃现金折扣，并且放弃10天内付款的现金折扣成本大于放弃20天内付款的成本，所以应在第10天付款。 (2)因为短期投资收益率比放弃折扣的代价高，所以应在第30天付款。 3.(1)外购： TC=3600×9.8+1440=36720(元) 自制： TC=825+10×3600=36825(元) 不考虑缺货的情况下，自制成本高，外购成本低。 (2)外购的经济订货批量 每年订货次数=3600/360=10(次) 交货期内的平均每天需要量=3600/360=10(件) 如果延迟交货1天，则交货期为10+1=11(天)，交货期内的需要量=11×10=110(件)，概率为0.25 如果延迟交货2天，则交货期为10+2=12(天)，交货期内的需要量=12×10=120(件)，概率为0.1 如果延迟交货3天，则交货期为10+3=13(天)，交货期内的需要量=13×10=130(件)，概率为0.05 ①保险储备B=0时， 再订货点R=10×10=100(件) S=(110-100)×0.25+(120-100)× 第5章习题参考答案 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（IR ）； (2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（AR ） (3)算术逻辑运算结果通常放在（DR ）和（通用寄存器）。2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解： STO R1, (R2)的指令流程图及为操作信号序列如下： STO R1, (R2) R/W=R DR O, G, IR i R2O, G, AR i R1O, G, DR i R/W=W 3．参见图5.15的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。 解： LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下： PC O , G, AR i R/W=R DR O , G, IR i R 3O , G, AR i DR O , G, R 0i R/W=R LAD (R3), R0 4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解： 5．如果在一个CPU 周期中要产生3个节拍脉冲；T l ＝200ns ，T 2=400ns ，T 3=200ns ，试画出时序产生器逻辑图。 解：取节拍脉冲T l 、T 2、T 3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T 3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C 4外，还需要3个触发器——C l 、C 2、C 3；并令 211C C T *=；321C C T *=；313C C T =，由此可画出逻辑电路图如下： 09光信息量子力学习题集 一、填空题 1． 设电子能量为4电子伏，其德布罗意波长为（ 6.125ο A ）。 2． 索末菲的量子化条件为=nh pdq ），应用这量子化条件求得一维谐振 子的能级=n E （ ηωn ）。 3． 德布罗意假说的正确性，在1927年为戴维孙和革末所做的（ 电 ）子衍 射实验所证实，德布罗意关系（公式）为（ ηω=E ）和（ k p ρηρ = ）。 4． 三维空间自由粒子的归一化波函数为()r p ρ ρψ=（ r p i e ρ ρη η?2 /3) 2(1π ）， () ()=? +∞ ∞ -*'τψψd r r p p ρρρρ（ )(p p ρ ρ-'δ ）。 5． 动量算符的归一化本征态=)(r p ρ ρψ（ r p i e ρ ρηη?2/3)2(1π ），=' ∞ ?τψψd r r p p )()(*ρρρρ（ )(p p ρ ρ-'δ ）。 6． t=0时体系的状态为()()()x x x 2020,ψψψ+=，其中()x n ψ为一维线性谐振子的定态波函数，则()=t x ,ψ（ t i t i e x e x ωωψψ2 522 0)(2)(--+ ）。 7． 按照量子力学理论，微观粒子的几率密度w =2 ），几率流密度= （ () ** 2ψ?ψ-ψ?ψμ ηi ）。 8． 设)(r ρψ描写粒子的状态，2)(r ρψ是（ 粒子的几率密度 ），在)(r ρψ中F ?的平均值为F =（ ??dx dx F ψψψψ* *? ） 。 9． 波函数ψ和ψc 是描写（ 同一 ）状态，δψi e 中的δi e 称为（ 相因子 ）， δi e 不影响波函数ψ1=δi ）。 10． 定态是指（ 能量具有确定值 ）的状态，束缚态是指（无穷远处波函数为 零）的状态。 11． )i exp()()i exp()(),(2211t E x t E x t x η η-+-=ψψψ是定态的条件是 （ 21E E = ），这时几率密度和（ 几率密度 ）都与时间无关。 12． （ 粒子在能量小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象 ）称为隧道效应。 13． （ 无穷远处波函数为零 ）的状态称为束缚态，其能量一般为（ 分立 ）谱。 14． 3．t=0时体系的状态为()()()x x x 300,ψψψ+=，其中()x n ψ为一维线性谐振子的定态波函数，则()=t x ,ψ（ t i t i e x e x ωωψψ2 732 0)()(--+ ）。 15． 粒子处在a x ≤≤0的一维无限深势阱中，第一激发态的能量为 习题五 5-1 振动和波动有什么区别和联系?平面简谐波动方程和简谐振动方程有什么不同?又有什么联系?振动曲线和波形曲线有什么不同? 解: (1)振动是指一个孤立的系统(也可是介质中的一个质元)在某固定平衡位置附近所做的往复运动，系统离开平衡位置的位移是时间的周期性函数，即可表示为)(t f y =；波动是振动在连续介质中的传播过程，此时介质中所有质元都在各自的平衡位置附近作振动，因此介质中任一质元离开平衡位置的位移既是坐标位置x ，又是时间t 的函数，即),(t x f y =． (2)在谐振动方程)(t f y =中只有一个独立的变量时间t ，它描述的是介质中一个质元偏离平衡位置的位移随时间变化的规律；平面谐波方程),(t x f y =中有两个独立变量，即坐标位置x 和时间t ，它描述的是介质中所有质元偏离平衡位置的位移随坐标和时间变化的规律． 当谐波方程 ) (cos u x t A y -=ω中的坐标位置给定后，即可得到该点的振动方程，而波源持续不断地振动又是产生波动的必要条件之一． (3)振动曲线)(t f y =描述的是一个质点的位移随时间变化的规律，因此，其纵轴为y ，横轴为t ；波动曲线),(t x f y =描述的是介质中所有质元的位移随位置，随时间变化的规律， 其纵轴为y ，横轴为x ．每一幅图只能给出某一时刻质元的位移随坐标位置x 变化的规律，即只能给出某一时刻的波形图，不同时刻的波动曲线就是不同时刻的波形图． 5-2 波动方程y =A cos ［ω( u x t - )+0?］中的u x 表示什么?如果改写为y =A cos (0?ωω+-u x t )，u x ω又是什么意思?如果t 和x 均增加，但相应的［ω( u x t - )+0?］的值不变，由此能从波动方程说明什么? 解: 波动方程中的u x /表示了介质中坐标位置为x 的质元的振动落后于原点的时间；u x ω则表示x 处质元比原点落后的振动位相；设t 时刻的波动方程为 ) cos(0φωω+-=u x t A y t 则t t ?+时刻的波动方程为 ] ) ()(cos[0φωω+?+-?+=?+u x x t t A y t t 其表示在时刻t ，位置x 处的振动状态，经过t ?后传播到t u x ?+处．所以在 ) (u x t ωω-中，当t ，x 均增加时， ) (u x t ωω-的值不会变化，而这正好说明了经过时间t ?，波形即向前传播了t u x ?=?的距离，说明) cos(0φωω+-=u x t A y 描述的是一列行进中的波，故谓之行 波方程． 5-3 波在介质中传播时，为什么介质元的动能和势能具有相同的位相，而弹簧振子的动能和势能却没有这样的特点? 解: 我们在讨论波动能量时，实际上讨论的是介质中某个小体积元dV 内所有质元的能量．波动动能当然是指质元振动动能，其与振动速度平方成正比，波动势能则是指介质的形 习题五 一. 思考题 ⒈半导体存储器主要分为哪几类？简述它们的用途和区别。 答：按照存取方式分，半导体存储器主要分为随机存取存储器RAM（包括静态RAM和动态RAM）和只读存储器ROM（包括掩膜只读存储器，可编程只读存储器，可擦除只读存储器和电可擦除只读存储器）。 RAM在程序执行过程中，能够通过指令随机地对其中每个存储单元进行读\写操作。一般来说，RAM中存储的信息在断电后会丢失，是一种易失性存储器；但目前也有一些RAM 芯片，由于内部带有电池，断电后信息不会丢失，具有非易失性。RAM的用途主要是用来存放原始数据，中间结果或程序，与CPU或外部设备交换信息。 而ROM在微机系统运行过程中，只能对其进行读操作，不能随机地进行写操作。断电后ROM中的信息不会消失，具有非易失性。ROM通常用来存放相对固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。 根据制造工艺的不同，随机读写存储器RAM主要有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点，适用于对速度要求较高的高速缓冲存储器；MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜等特点，适用于内存储器。 ⒉存储芯片结构由哪几部分组成？简述各部分的主要功能。 答：存储芯片通常由存储体、地址寄存器、地址译码器、数据寄存器、读\写驱动电路及控制电路等部分组成。 存储体是存储器芯片的核心，它由多个基本存储单元组成，每个基本存储单元可存储一位二进制信息，具有0和1两种状态。每个存储单元有一个唯一的地址，供CPU访问。 地址寄存器用来存放CPU访问的存储单元地址，该地址经地址译码器译码后选中芯片内某个指定的存储单元。通常在微机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接进行译码。 地址译码器的作用就是用来接收CPU送来的地址信号并对它进行存储芯片内部的“译码”，选择与此地址相对应的存储单元，以便对该单元进行读\写操作。 读\写控制电路产生并提供片选和读\写控制逻辑信号，用来完成对被选中单元中各数据位的读\写操作。 第五章中断系统作业 1. 外部中断1所对应的中断入口地址为（）H。 2. 对中断进行查询时，查询的中断标志位共有、_ _、、 _ 和_ 、_ _ 六个中断标志位。 3．在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是:（） (A) 定时中断 (B) 脉冲方式的外部中断 (C) 外部串行中断 (D) 电平方式的外部中断 4．下列说法正确的是：（） (A) 同一级别的中断请求按时间的先后顺序顺序响应。（） (B) 同一时间同一级别的多中断请求，将形成阻塞，系统无法响应。（） (C) 低优先级中断请求不能中断高优先级中断请求，但是高优先级中断请求 能中断低优先级中断请求。（） (D) 同级中断不能嵌套。（） 5．在一般情况下8051单片机允许同级中断嵌套。（） 6．各中断源对应的中断服务程序的入口地址是否能任意设定? （） 7．89C51单片机五个中断源中优先级是高的是外部中断0，优先级是低的是串行口中断。（） 8．各中断源发出的中断申请信号，都会标记在MCS－51系统中的（）中。 （A）TMOD （B）TCON/SCON （C）IE （D）IP 9. 要使MCS-51能够响应定时器T１中断、串行接口中断，它的中断允许寄存器 IE的内容应是（） （A）98H （B）84H （C）42 （D）22H 10．编写出外部中断1为负跳沿触发的中断初始化程序。 11.什么是中断？其主要功能是什么？ 12. 什么是中断源？MCS-51有哪些中断源？各有什么特点？ 13. 什么是中断嵌套？ 14．中断服务子程序与普通子程序有哪些相同和不同之处？ 15. 中断请求撤除的有哪三种方式？ 16. 特殊功能寄存器TCON有哪三大作用？ 17. 把教材的P82页的图改为中断实现，用负跳变方式，中断0（INT0）显示“L2”，中断1（INT1）显示“H3”。（可参考第四章的电子教案中的例子） 18.第5章课后作业第9题。 第五章中断系统作业答案 1. 外部中断1所对应的中断入口地址为（0013）H。 2. 对中断进行查询时，查询的中断标志位共有 IE0 、_TF0_、IE1 、 TF1_ 和_TI 、_RI_六个中断标志位。【实际上只能查询TF0、TF1、TI、RI】 3．在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是:（D） (A) 定时中断 (B) 脉冲方式的外部中断 (C) 外部串行中断 (D) 电平方式的外部中断 4．下列说法正确的是：（A C D ） (A) 同一级别的中断请求按时间的先后顺序顺序响应。（YES） 第五章习题参考答案 5.1 题5.1的图所示的是三相四线制电路，电源线电压l U ＝380V 。三个电阻性负载接成星形，其电阻为1R =11Ω，2R =3R =22Ω。 (1)试求负载相电压、相电流及中性线电流，并作出它们的相量图；(2)如无中性线，求负载相电压及中性点电压；(3)如无中性线，当L1相短路时求各相电压和电流，并作出它们的相量图；(4)如无中性线，当L3相断路时求另外两相的电压和电流；(5)在(3)，(4)中如有中性线，则又如何? 1 L 2 L 3 L N 题5.1的图 解： ○1各相负载两端电压都等于电源相电压，其值为：V V U U l P 2203 380 3===。各负载相电流分别为： ()()A I I I I I I A R U I A R U I A R U I N P P P 1030cos 30cos 30sin 30sin 10,10,202 2321323 32211=?-?++?-?-= ====== 相量图如图（b ）所示。 ○ 2因为三相电源对称，而三相负载不对称时，由于无中性线，将使电源和负载中点之间的电位差不为零，而产生中性点位移。 设 V U U ?∠=01 1& ()()() V V U U U V V U U U V V U U U V V R R R R U R U R U U N N N N N N N N ?∠=?∠-?∠=-=?-∠=?∠-?-∠=-=?∠=?∠-?∠=-=?∠=++? ∠+?-∠+?∠=++++=1312520551202201312520551202200165055022005522 1 2211112212022022120220110220111''''3'32'21 '1 3213322 11&&&&&&&&&&&&& 结构化学练习之量子力学基础习题附参考答案 量子力学基础习题 一、填空题（在题中的空格处填上正确答案）1101、光波粒二象性的关系式为_______________________________________。1102、德布罗意关系式为____________________；宏观物体的λ值比微观物体的λ值_______________。1103、在电子衍射实验中，│ψ│2对一个电子来说，代表___________________。 1104、测不准关系是_____________________，它说明了_____________________。 1105、一组正交、归一的波函数ψ1，ψ2，ψ3，…。 正交性的数学表达式为，归一性的表达式为。1106、│ψ(x1，y1，z1，x2，y2，z2)│2 代表______________________。 1107、物理量xp y- yp x的量子力学算符在直角坐标系中的表达式是_____。 1108、质量为m的一个粒子在长为l的一维势箱中运动， (1)体系哈密顿算符的本征函数集为_______________________________ ； (2)体系的本征值谱为____________________，最低能量为____________ ； (3)体系处于基态时，粒子出现在0 ─l/2间的概率为_______________ ； (4)势箱越长，其电子从基态向激发态跃迁时吸收光谱波长__________ ； (5)若该粒子在长l、宽为2l的长方形势箱 中运动， 则其本征函数集为____________，本征 值 谱 为 _______________________________。 1109、质量为m 的粒子被局限在边长为a 的立方箱中运动。波函数ψ 211(x ，y ，z )= _________________________；当粒子处于状态 ψ 211 时，概率密度最大处坐标是 _______________________；若体系的能量为 2 247ma h ，其简并度是_______________。 1110、在边长为a 的正方体箱中运动的粒子，其能级E = 2 243ma h 的简并度是_____，E '= 2 2827ma h 的简 并度是______________。 1111、双原子分子的振动，可近似看作是质量为μ= 2 121m m m m +的一维谐振子，其势能为V =kx 2/2，它 的 薛 定 谔 方 程 是 第五章练习题 一、单项选择题 1．建设有中国特色社会主义首要的基本理论问题是（D） A．正确处理改革、发展和稳定的关系 B．坚持以经济建设为中心 C．解放思想、实事求是 D．什么是社会主义，怎样建设社会主义 2．搞清楚什么是社会主义，怎样建设社会主义的关键是：（ D ）A．恢复党的思想路线B．正确理解邓小平理论 C．坚持四项基本原则D．正确认识社会主义本质3．邓小平多次指出，在改革中，我们必须坚持的两条根本原则是（ D ）A．不断发展生产、增加社会财富 B．扩大改革开放，增强综合国力 C．实行按劳分配，改善人民生活 D．坚持公有制为主体，实现共同富裕 4．发展生产力是社会主义的（B ） A．根本目的B．根本任务 C．发展动力D．根本特征 5．邓小平首次提出“社会主义本质”一词是在（ D ） A．1980年B．1982年 C．1978年D．1992年 6．社会主义本质的理论指出了社会主义的根本目标是（ D ）A．解放和发展生产力B．消灭剥削 C．消除两极分化D．实现共同富裕 7．提出“三个主体．三个补充”思想的领导人是（C ） A．刘少奇 B．毛泽东C．陈云 D．周恩来 8．1980年5月，邓小平说：社会主义是一个很好的名词，但是如果搞不好，不能正确理解，不能采取正确的政策，那就体现不出（ A ）A．社会主义的本质 B．社会主义的特征 C．社会主义的目标 D．社会主义的原则 9．邓小平指出：“贫穷不是社会主义，社会主义要消灭贫穷。”这个论断 （ C ） A．概括了社会主义建设的目标 B．指出了社会主义的根本任务 C．明确了社会主义的发展方向 D．体现了社会主义本质的要求 10、党执政举国的第一要务是：（ A ） A、发展 B、创新 C、改革 D实践 二多项选择题 11．社会主义的本质是（ABD ） A．解放生产力，发展生产力B．消灭剥削，消除两极分化 C．不断进行改革D．最终达到共同富裕 E．实现按劳分配 12．社会主义本质的概括体现了社会主义（ABDE ） A．发展过程与最终目标的统一B．物质条件与社会条件的统一 C．民族特色与基本特征的统一D．生产力和生产关系的统一 E．根本任务与根本目标的统一 13．确立社会主义根本任务的依据是（ABCDE ） A．生产力是社会发展的最根本的决定性因素 B．社会主义本质的内在要求 C．解决社会主义初级阶段主要矛盾的要求 D．适应和平与发展这一时代主题的要求 E．总结历史的经验教训得出的正确结论 14．关于社会主义本质的论断中包含的价值目标是（．CDE ） A．解放生产力B．发展生产力 C．消灭剥削D．消除两极分化 E．实现共同富裕 15．邓小平提出的“发展是硬道理”是（ ABCD ） A．符合马克思主义基本原理 B．巩固和发展社会主义制度的必然要求 C．对社会主义实践经验教训的深刻总结 D、适应时代主题变化的需要 16．发展之所以成为中国共产党执政兴国的第一要务，是因为（ABCD）A．由党的执政地位所决定的 B．由党所承担的历史使命和责任决定的 第5章 习题解答 5-1 由与非门组成的基本RS 触发器的d d S ,R 之间为什么要有约束？当违反约束条件时，输出端Q 、Q 会出现什么情况？试举例说明。 解：由与非门组成的基本RS 触发器的d R 和d S 之间的约束条件是：不允许d R 和d S 同时为0。当违反约束条件即当d R =d S =0时，Q 、Q 端将同时为1，作为基本存储单元来说，这既不是0状态，又不是1状态，没有意义。 5-2 试列出或非门组成的基本RS 触发器的真值表，它的输入端R d 和S d 之间是否也要有约束？为什么？ 解：真值表如右表所示、 Rd 、Sd 之同也要有约束条件，即不允许Rd=Sd=1， 否则Q 、Q 端会同时出现低电平。 5-3 画出图5-33由与非门组成的基本RS 触发器输出端Q 、Q 的电压波形，输入端 D D S R 、的电压波形如图中所示。 图5-33 解：见下图： 5-4 画出图5-34由或非门组成的基本RS 触发器输出端Q 、Q 的电压波形，输入端S D 、R D 的电压波形如图中所示。 图5-34 解：见下图： 5-5 图5-35所示为一个防抖动输出的开关电路。当拨动开关S时，由于开关触点接R S、的电压波形如图中所示。试画出Q、Q端对应的电压波形。 通瞬间发生振颤，D D 图5-35 解：见下图： 5-6 在图5-36电路中、若CP、S、R的电压波形如图中所示，试画出Q、Q端与之对应的电压波形。假定触发器的初始状态为Q＝0。 图5-36 解：见下图： 5-7 在图5-37(a)所示的主从RS触发器中，CP、R、S的波形如图5-37(b)所示，试画Q、Q和Q的波形图。 出相应的Q m、 m 图5-37 解：主从RS触发器的工作过程是：在CP＝l期间主触发器接收输入信号，但输出端并不改变状态，只有当CP下降沿到来时从触发器甚才翻转，称为下降沿触发。根据主从RS 触发器状态转换图可画出波形图如下图所示。 第五章练习题参考答案 1、下面表是一张关于短期生产函数),(K L f Q 的产量表: (1) 在表1中填空 (2) 根据(1)。在一张坐标图上作出TPL 曲线,在另一张坐标图上作出APL 曲线和MPL 曲线。 (3) 根据(1),并假定劳动的价格ω=200,完成下面的相应的短期成本表2。 (4) 根据表2,在一张坐标图上作出TVC 曲线,在另一张坐标图上作出AVC 曲线和MC 曲线。 (5) 根据(2)和(4),说明短期生产曲线和短期成本曲线之间的关系。 解:(1)短期生产的产量表(表1) (2) (3)短期生产的成本表(表2) (4)边际产量和边际成本的关系,边际MC和边际产量MPL两者的变动方向是相反的。 总产量和总成本之间也存在着对应关系:当总产量TPL下凸时,总成本TC曲线和总可变成本TVC是下凹的;当总产量曲线存在一个拐点时, 总成本TC曲线和总可变成本TVC也各存在一个拐点。平均可变成本和平均产量两者的变动方向是相反的。MC曲线和AVC曲线的交点与MPL曲线和APL曲线的交点是对应的。 2、下图是一张某厂商的LAC曲线和LMC曲线图。请分别在Q1和Q2的产量上画出代表最优生产规模的SAC曲线和SMC曲线。 解:在产量Q1和Q2上,代表最优生产规模的SAC曲线和SMC曲线是SAC1和SAC2以及SMC1和SMC2。 SAC1和SAC2分别相切于LAC的A和B，SMC1和SMC2则分别相交于LMC的A1和 B 1。 3、假定某企业的短期成本函数是TC(Q)=Q 3 -5Q 2 +15Q+66: (1) 指出该短期成本函数中的可变成本部分和不变成本部分; (2) 写出下列相应的函数:TVC(Q) AC(Q) AVC(Q) AFC(Q)和MC(Q)。 解(1)可变成本部分: Q 3 -5Q 2 +15Q 不可变成本部分:66 (2)TVC(Q)= Q 3 -5Q 2 +15Q AC(Q)=Q 2 -5Q+15+66/Q AVC(Q)= Q 2-5Q+15 AFC(Q)=66/Q MC(Q)= 3Q 2-10Q+15 4、已知某企业的短期总成本函数是STC(Q)=0.04 Q 3 -0.8Q 2 +10Q+5,求最小的平均可变成本值。 解: TVC(Q)=0.04Q 3 -0.8Q 2 +10Q AVC(Q)= 0.04Q 2 -0.8Q+10 令08.008.0=-='Q C AV 得Q=10 又因为008.0>=''C AV 量子力学思考题 1、以下说法是否正确： （1）量子力学适用于微观体系，而经典力学适用于宏观体系； （2）量子力学适用于 不能忽略的体系，而经典力学适用于 可以忽略的体系。 解答：（1）量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系，它可以包容整个经典力学体系。 （2）对于宏观体系或 可以忽略的体系，并非量子力学不能适用，而是量子力学实际上已 经过渡到经典力学，二者相吻合了。 2、微观粒子的状态用波函数完全描述，这里“完全”的含义是什么？ 解答：按着波函数的统计解释，波函数统计性的描述了体系的量子态。如已知单粒子（不考虑自旋）波函数)(r ψ，则不仅可以确定粒子的位置概率分布，而且如粒子的动量、能量等其他力学量的概率分布也均可通过)(r ψ而完全确定。由于量子理论和经典理论不同，它一般只能预言测量的统计结果，而只要已知体系的波函数，便可由它获得该体系的一切可能物理信息。从这个意义上说，有关体系的全部信息显然已包含在波函数中，所以说微观粒子的状态用波函数完全描述，并把波函数称为态函数。 3、以微观粒子的双缝干涉实验为例，说明态的叠加原理。 解答：设1ψ和2ψ是分别打开左边和右边狭缝时的波函数，当两个缝同时打开时，实验说明到达屏上粒子的波函数由1ψ和2ψ的线性叠加2211ψψψc c +=来表示，可见态的叠加不是概率相加，而是波函数的叠加，屏上粒子位置的概率分布由222112 ψψψ c c +=确定，2 ψ中 出现有1ψ和2ψ的干涉项]Re[2* 21* 21ψψc c ，1c 和2c 的模对相对相位对概率分布具有重要作用。 4、量子态的叠加原理常被表述为：“如果1ψ和2ψ是体系的可能态，则它们的线性叠加 2211ψψψc c +=也是体系的一个可能态”。 （1）是否可能出现)()()()(),(2211x t c x t c t x ψψψ+=； （2）对其中的1c 与2c 是任意与r 无关的复数，但可能是时间t 的函数。这种理解正确吗？ 解答：（1）可能，这时)(1t c 与)(2t c 按薛定谔方程的要求随时间变化。 （2）如按这种理解 ),()(),()(),(2211t x t c t x t c t x ψψψ+= 习题及参考答案 5.1 一个点电荷 Q 与无穷大导体平面相距为d ，如果把它移动到无穷远处，需要作多少功？ 解：用镜像法计算。导体面上的感应电荷的影响用镜像电荷来代替，镜像电荷的大小为-Q ，位于和原电荷对称的位置。当电荷Q 离导体板的距离为x 时，电荷Q 受到的静电力为 2 )2(042x Q F επ-= 静电力为引力，要将其移动到无穷远处，必须加一个和静电力相反的外力 2 ) 2(0 42 x Q f επ= 在移动过程中，外力f 所作的功为 d Q d dx d x Q dx f 0 16220162 επεπ=?∞?∞= 当用外力将电荷Q 移动到无穷远处时，同时也要将镜像电荷移动到无穷远处，所以，在整个过程中，外力作的总功为d q 8/2επ。 也可以用静电能计算。在移动以前，系统的静电能等于两个点电荷之间的相互作用能： d Q d Q Q d Q Q q q W 0 82)2(04)(21)2(04212 2211121επεπεπ??-=-+-=+= 移动点电荷Q 到无穷远处以后，系统的静电能为零。因此，在这 个过程中，外力作功等于系统静电能的增量，即外力作功为d q 8/2 επ。 5．2 一个点电荷放在直角导体部（如图5-1），求出所有镜像电荷的 位置和大小。 解：需要加三个镜像电荷代替 导体面上的感应电荷。在（-a ，d ） 处，镜像电荷为-q ，在（错误！无效。 镜像电荷为q ，在（a ，-d ）处，镜 像电荷为-q 。5．3 证明：一个点电荷q 和一个带有电 荷Q 、半径为R 的导体球之间的作用力为 ]2) 22(2[0 4R D DRq D D q R Q q F --+= ε π 其中D 是q 到球心的距离（D ＞R ）。 证明：使用镜像法分析。由于导体球不接地，本身又带电Q ，必须在导体球加上两个镜像电荷来等效导体球对球外的影响。在距离球心b=R 2/D 处，镜像电荷为q ＇= -Rq/D ；在球心处，镜像电荷为 D Rq Q q Q q /2 +='-=。点电荷 q 受导体球的作用力就等于球两个镜像 电荷对q 的作用力，即 ]2 )2(2[04]2)(22[04D R D D q R D D q R Q q b D q D q q F --++ =-'+=επεπ ]2)22(2[0 4R D DRq D D q R Q q --+=επ 5．4 两个点电荷+Q 和-Q 位于一个半径为a 的接地导体球的直径的延 第五章组合逻辑电路 1．写出如图所示电路的输出信号逻辑表达式，并说明其功能。 （a）（b） 解：（a）Y1ABC（判奇功能：1的个数为奇数时输出为1） Y2AB(AB)CABACBC（多数通过功能：输出与输入多数一致）（b）Y1(AB)A(AB)BABAB（同或功能：相同为1，否则为0）2．分析如图所示电路的逻辑功能 （a）（b）（c） 解：（a）Y 1ABAB（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1） 0011 （b）Y2(((AA)A)A)（判奇电路：1的个数为奇数时输出为1） 0123 YAM 00 （c）Y 1 A M 1 （M=0时，源码输出；M=1时，反码输出） YAM 23 3．用与非门设计实现下列功能的组合逻辑电路。（1）实现4变量一致电路。 （2）四变量的多数表决电路 解：（1） 1）定变量列真值表： ABCDYABCDY 0000110000 0001010010 0010010100 0011010110 010******* 010******* 0110011100 0111011111 2）列函数表达式：YABCDABC D ABCDABCD 3）用与非门组电路 （2）输入变量A、B、C、D，有3个或3个以上为1时输出为1，输人为其他状态时输出为0。 1）列真值表2）些表达式 3）用与非门组电路 4．有一水箱由大、小两台水泵ML和Ms供水，如图所示。水箱中设置了3个水位检测元 件A、B、C，如图（a）所示。水面低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过C点时水泵停止工作；水位低于C点而高于B点时Ms单独工作；水位低于B点而高于A点时ML单独工作；水位低于A点时 ML和Ms同时工作。试用门电路设计一个控制两台水泵的逻辑电路，要求电路尽量简单。 解：（1）根据要求列真值表（b） （b）（a） （2）真值表中×对应的输入项为约束项，利用卡诺图化简（c）（d） （c）（d） （e） 得：MABC s MB L （ML、M S的1状态表示工作，0状态表示停止） （3）画逻辑图（e）量子力学教程课后习题答案
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