大学物理下(2-2)中国石油大学(华东)第19章1

第十九章

量子物理基础(1)

低速

牛顿运动定律 相对论 量子力学 高速（接近光速） 宏观

微观 牛顿运动定律 能量量子化

微观的不连续和宏

观的连续是否对立？

引 言

十九世纪末，经典物理已相当成熟，对物理现象本质的认识似乎已经完成。其三大支柱为∶ 牛顿力学、 麦克斯韦电磁理论、热学及经典统计力学。 跳出传统的物理学框架！

黑体辐射

与紫外灾难

There is nothing new to be discovered in physics now, All the remains is more and more precise measurement. Two small puzzling clouds remained on the horizon.

寻找以太的零结果相对论（高速）

热辐射的紫外灾难量子论（微观）

量子概念是 1900 年普朗克首先提出的。后经爱因斯坦、玻

尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等物理大师的创

新努力，20 世纪 30 年代，建立了一套完整的量子力学理论。

普朗克(1858-1947)，德国物理学家，量子力学的创始人，

二十世纪最重要的物理学家之一，因发现能量量子而对

物理学的进展做出了重要贡献，并在1918年获得诺贝尔

物理学奖。量子力学的发展被认为是20世纪最重要的科

学发展，其重要性可以同爱因斯坦的相对论相媲美。

一、热辐射: 1、 热辐射: 与温度（分子的热运动）有关的电磁辐射。

③当电磁波辐射到物体表面时，表面对于辐射能一部分 吸收，一部分反射。 2、热辐射的实验结论：

① 任何物体在任何温度下都辐射电磁波；

② 辐射电磁波的能量及能量按波长的分布均与温度有关； 随着温度的升高，热辐射由红外→可见→紫外。

实验表明：好的辐射体同时也是好的吸收体。

§19 - 1 黑体辐射 普朗克量子假说

辐射出射度：在一定温度下,单位时间内物体单位面积上辐 射的各种波长电磁波的总能量。 （发射本领）

λ

λd )()(0?∞

=T M T M 3、 描述热辐射的物理量：

单色辐出度：在一定温度下,物体在单位时间内由单位面积上辐射的单位波长间隔的辐射能。(又称单色发射本领)

入射吸收W W T a d d ),(=ν1

),(0≤≤T a ν单色吸收比：在一定温度下,频率

范围中所吸收的能量与入射能量之比。

νννd ~+λ λ λ d

d E ) T ( M =

4、基尔霍夫热辐射定律

1859年，德国物理学家基尔霍夫用热力学理论证明：

在相同温度下，各种不同对相同波长

的单色辐出度与单色吸收比都相等，等于

该温度下黑体对同一波长的单色辐出度。

即： 1）物体的辐射本领总与吸收本领成正比。

2）对黑体单色辐出度的研究是热辐射研究的中心课题。 )()

(),()(),(02211T M T T M T T M λλλλλαλαλ=??????==

二、黑体辐射:

在任何温度下，若物体都能吸收一切外来辐射，这种物体称为黑体 ( 或绝对黑体)。

用不透明的材料做一个空腔，开个小孔，就是一个黑体模型。

实验表明∶黑体辐射的电磁波与组成黑

体的材料无关，只与温度有关。

------- 理想模型

)(T M B λλ

1700k

1500k

1300k

λλ~)(T M B 不同温度

)(T M B λ黑体单色辐出度与波长的关系： 确定黑体的单色发射本领是研究黑体辐射的核心问题，可用 实验的方法测定。根据实验曲线，得出有关黑体热辐射的两条普 遍定律。

维恩位移定律（1893年）

b T m =λ开

米??=-310897.2b 说明：当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值

M Bλ( T ) 向短波方向移动。

有关黑体辐射的实验定律：

斯特藩 — 玻耳兹曼定律:

4)(T T M B σ=）

开（米瓦428/1067.5??=-σ说明：辐射出射度随绝对温度增高而迅速增大。

维恩

热力学理论

维恩公式 黑体辐射的能量分布应满足

此公式在高频（短波）部分与实验相符很好。

瑞利和金斯

瑞利—金斯公式

经典电动力学和统计物理学 此公式在低频（长波）部分与实验

相符很好，但随频率增大与实验值的

差距也越来越大，当

时引起发散，这就是著名的“紫外灾难”。 ∞→v 黑体辐射的能量分布应满足 三、经典物理遇到的困难： 4

2),(λπλλckT T M B =T c e c T M λλλλ2

51B ),(-=如何从理论上找到符合实验曲线的函数式？

)(T M B λλ实验

瑞利 - 金斯

维恩理论值

T=1646K

短波（高频） 长波（低频）

四 普朗克能量子假说

4、振子只能一份一份地按不连续方式

辐射或吸收能。

2、谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具有任意值，只能处于某些分立的状态，相应的能量只能取某一最小值ε的整数倍，即

3、对于频率为ν谐振子来说,存在能量的 最小单元（能量子); 1、黑体中的分子、原子视为带电谐振子，它辐射或吸收电磁波；

s

J h ??=-3410)40(6260755.6ε = h ν ,2,3,,,

n εεεεn 为量子数

普朗克常数

1900年，德国的物理学家普朗克提出了著名的普朗克公式：

1

1

2)(52-=-T k hc

B e hc T M λλλπ维恩理论值

实验

)(T M B λλ

T=1646k

瑞利-金斯

普朗克理论值

1900年12月14日，普朗克在德国物理学会报告了公式推导。这一天，成为量子论诞生的日子，是物理学新纪元的开始。普朗克获得1918年的诺贝尔物理学奖。

一、光电效应及其实验规律：

金属表面被照射后释放电子的现象，称为光电效应，逸出的电子叫光电子。

实验装置：

A─阳极

K─阴极

G─电流计

U─电压表U G

A

K

（1887年，赫兹）

§19 - 2 光电效应爱因斯坦光子理论

光电效应的实验规律：

对于某种金属，只有当入射光的频率ν大于一定的频率ν0时，才会产生光电效应。频率ν0 称为该金属的截止频率。截止频率与材料有关，与光强无关 。

1、截止频率（红限频率）： 金 属

截止频率 Hz 1014 4.545 5.50 8.065 11.53 铯 钠 锌 铱 铂 19.29

当ν>ν0 时，光电流随加速电压的增大而增大，最后趋于饱和。 2、饱和电流: i o U

a U 光强小光强大122s I 1s I 伏 安 特

性

曲

线 饱和光电流 I s 与入射光强成正比。

当反向电压大到一定数值U a 时，光电

流减少至零，该电压叫做遏止电压。实

验表明：遏止电压与光强无关，与频率

有关。 3、遏止电压 4、瞬时性：

对于某种金属，当入射光频率

时，照射到光电阴极上时，无论光强怎样微弱，电流几乎同时发生。

0νν>当入射光频率

时， 0νν>成正比。

与νa U 根据功能原理： a

m eU mV =221

二、经典理论存在的困难

1、经典物理解释：光电子的初动能应与入射光强成正比；

实验结果：最大初动能与光强无关。

2、经典物理解释：只要光强足够大，电子就可获得足够的

能量而逸出金属表面，不存在红限频率；

实验结果：存在红限频率。

3、经典物理解释：当光强很弱时，电子需要经一定的时

间积累能量。因此，光照射后应隔一定的时间才有光

电子逸出；

实验结果：光电子的逸出几乎是瞬时的。

1905年爱因斯坦发展了普朗克能量子假说，提出了光量子的概念：假定光是由光子组成的粒子流，每个光子的能量为：

三、光电效应的量子解释：

v 为光的频率，h 为普朗克常数。

金属中的电子吸收一个光子，光子将能量( hν)全部传给电子，电子获得能量后，克服正离子引力而作功 ─ 逸出功( A ) ，剩下的能量转化为电子逸出表面时的最大动能：

爱因斯坦光电效应方程

光电效应的实质： ν

εh =A mv h m +=221ν0νh A =)(2

102ννν-=-==h A h mv E m m

具体解释：

越大。

①光强越大，含光子数越多，从金属表面逸出的光电子越多，I

s

②一个电子只吸收与它碰撞的一个光子的能量，所以光电子的

最大初动能只与hν 和逸出功 A 有关，与光强无关。

③当ν<ν0时，能量hν< hν0 = A 电子不能从表面逸出，不产生光电效应。这是存在红限频率的原因。不同金属，逸出功 A 不同，故ν0 也不同。

④光的能量集中在每一个光子上，光子与电子相互作用时，

把能量一次全部传递给电子，不需要时间积累。

中国石油大学大学物理期末试卷

一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分，将答案填入题后方括号内） 1、（本题3分） 质量分别为m 1和m 2的两滑块A 和B 通过一轻弹簧水平连结后置于水平桌面上，滑块与桌面间的摩擦系数均为μ，系统在水平拉力F 作用下匀速运动，如图所示．如突然撤消拉力，则刚撤消后瞬间，二者的加速度a A 和a B 分别为 (A) a A =0 , a B =0. (B) a A >0 , a B <0. (C) a A <0 , a B >0. (D) a A <0 , a B =0. ［ ］ 2、（本题3分） 一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始自边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力为N ．则质 点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其作的功为 (A) )3(21 mg N R -． (B) )3(21 N mg R -． (C) )(2 1 mg N R -． (D) )2(2 1 mg N R -． ［ ］ 3、（本题3分） 一质量为M 的弹簧振子，水平放置且静止在平衡位置，如图所示．一质量为m 的子弹以水平速度v 射入振子中，并随之一起运动．如果水平面光滑，此后弹簧的最大势能为 (A) 2 2 1v m ． (B) )(222m M m +v ． (C) 22 22)(v M m m M +． (D) 2 22v M m ． ［ ］ 4、（本题3分） 已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？ x A B

(A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强． (B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度． (C) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大. (D) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大． ［ ］ 5、（本题3分） 关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述： (1) 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功； (2) 一切热机的效率都只能够小于1； (3) 热量不能从低温物体向高温物体传递； (4) 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的． 以上这些叙述 (A) 只有(2)、(4)正确． (B) 只有(2)、(3) 、(4)正确． (C) 只有(1)、(3) 、(4)正确． (D) 全部正确． ［ ］ 6、（本题3分） 已知某简谐振动的振动曲线如图所示，位移的单位为厘米，时间单位为秒．则此简谐振动的振动方程为： (A) )3 232cos(2π+π=t x ． (B) )3 232cos(2π-π=t x ． (C) )3 234cos(2π+π=t x ． (D) )3234cos(2π-π=t x ． (E) )4 134cos(2π-π=t x ． ［ ］

中国石油大学华东大学物理2-2第十六章课后习题答案

习题16 16-6在均匀密绕的螺绕环导线内通有电流20A ，环上线圈 400匝，细环的平均周长是40cm ，测得环内磁感应强度是1.0T 。求： (1)磁场强度； (2)磁化强度； (3)磁化率； (4)磁化面电流的大小和相对磁导率。 [解] (1) 螺绕环内磁场强度 由nI d L =??l H 得 1 -42 m 100.2104020400??=??== -A L nI H (2) 螺绕环内介质的磁化强度 由M B H -= μ得 1-547 m 1076.710210 40 .1??=?-?= -= --A H B M πμ (3) 磁介质的磁化率 由H M m χ=得 8.381021076.74 5 m =??==H M χ (4)环状磁介质表面磁化面电流密度 -15m 1076.7??==A M j 总磁化面电流 A L j dL M I L 55101.34.01076.7?=??=?=?='? 相对磁导率 8.398.3811m 0r =+=+== χμμH B

16-7．一绝对磁导率为μ1的无限长圆柱形直导线，半径为R 1，其中均匀地通有电流I 。导线外包一层绝对磁导率为μ2的圆筒形不导电磁介质，外半径为R 2，如习题16-7图所示。试求磁场强度和磁感应强度的分布，并画出H -r ，B-r 曲线。 [解] 将安培环路定理∑?=?I d L l H 应用于半径为r 的同心圆周 当0≤r ≤1R 时，有 2 2 1 12r R I r H πππ?= ? 所以 2 112R Ir H π= 2111 112R Ir H B πμμ== 当r ≥1R 时，有I r H =?π22 所以r I H π22= 在磁介质内部1R ≤r ≤2R 时，r I H B πμμ22222== 在磁介质外部r ≥2R 时，r I H B πμμ20202 ==' 各区域中磁场强度与磁感应强度的方向均与导体圆柱中电流的方向成右手螺旋关系。 H -r 曲线 B-r 曲线 习题16-7图 R 1 R 2 本图中假设 B 2 12 1μμ>r r 1

中国石油大学 大物2-1 8章习题解答03--

习题 8 8-1．选择题 1．一定量的理想气体，分别经历习题8-1(1)(a) 图所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和习题8-1(1)(b) 图所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线)，试判断这两过程是吸热还是放热（ ） (A) abc 过程吸热，def 过程放热 (B) abc 过程放热，def 过程吸热 (C) abc 过程def 过程都吸热 (D) abc 过程def 过程都放热 2．如习题8-1(2) 图所示，一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A-B 等压过程；A-C 等温过程； A-D 绝热过程。其中,吸热最多的过程（ ） (A) A-B (B) A-C (C) A-D (D) 既是A-B ，也是A-C ，两者一样多 3．用公式E =νC V ，m T (式中C V ，m 为定容摩尔热容量，ν为气体的物质的量)计算理想气体内能增量时，此式( ) (A) 只适用于准静态的等容过程 (B) 只适用于一切等容过程 (C) 只适用于一切准静态过程 (D) 适用于一切始末态为平衡态的过程 4．要使高温热源的温度T 1升高ΔT ，或使低温热源的温度T 2降低同样的ΔT 值，这两种方法分别可使卡诺循环的效率升高Δ1和Δ2。两者相比有（ ） (A) Δ1>Δ2 (B) Δ1<Δ2 (C) Δ1= Δ2 (D) 无法确定哪个大 5. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(如习题8-1(5)图中阴影所示)分别为S 1和S 2，则两者的大小关系是（ ） (A) S 1 > S 2 (B) S 1 = S 2 (C) S 1 < S 2 (D) 无法确定 6. 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，在此循环过程中，外界对系统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1 7. 根据热力学第二定律可知（ ） (A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功 (B) 热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向相反方向进行的过程 (D) 一切宏观的自发过程都是不可逆的 8.不可逆过程是（ ） (A) 不能反向进行的过程 (B) 系统不能回复到初始状态的过程 (C) 有摩擦存在的过程或者非准静态过程 (D) 外界有变化的过程 习题8-1(1)图 习题8-1(2)图 习题8-1(5)图

大学物理下15章习题参考答案中国石油大学(供参考)

15章习题参考答案 15-3求各图中点P 处磁感应强度的大小和方向。 [解] (a) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为： 对于导线1：01=θ，2 2π θ= ，因此a I B πμ401= 对于导线2：πθθ==21，因此02=B 方向垂直纸面向外。 (b) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为： 对于导线1：01=θ，2 2π θ= ，因此r I a I B πμπμ44001= = ，方向垂直纸面向内。 对于导线2：21π θ=，πθ=2，因此r I a I B πμπμ44002==，方向垂直纸面向内。 半圆形导线在P 点产生的磁场方向也是垂直纸面向内，大小为半径相同、电流相同的 圆形导线在圆心处产生的磁感应强度的一半，即 r I r I B 4221003μμ= = ，方向垂直纸面向内。 所以，r I r I r I r I r I B B B B 4244400000321p μπμμπμπμ+=++=++= (c) P 点到三角形每条边的距离都是 o 301=θ，o 1502=θ 每条边上的电流在P 点产生的磁感应强度的方向都是垂直纸面向内，大小都是 故P 点总的磁感应强度大小为 方向垂直纸面向内。 15-4在半径为R 和r 的两圆周之间，有一总匝数为N 的均匀密绕平面线圈，通有电流I ，方向如图所示。求中心O 处的磁感应强度。 [解] 由题意知，均匀密绕平面线圈等效于通以 I NI 圆盘，设单位长度线圈匝数为n 建立如图坐标，取一半径为x 厚度为dx 的 圆环,其等效电流为: 方向垂直纸面向外. 15-5电流均匀地流过一无限长薄壁半圆筒，设电流I =5.0A ，圆筒半径 R =m 100.12?如图所示。求轴线上一点的磁感应强度。 [解] 把无限长薄壁半圆筒分割成无数细条，每一细条可看作一无限长直导线，取一微元d l 则I R l I πd d = 则l d 在O 点所产生的磁场为 又因，θd d R l = 所以，R I R I B 2002d 2d d πθ μπμ== θcos d d x B B =，θsin d d y B B = 半圆筒对O 点产生的磁场为：

大学物理下18章习题参考答案中国石油大学

18章习题参考答案 18-3 当波长为3000? 的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从0到 J 100.419-?。在做上述光电效应实验时遏止电压是多大?此金属的红限频率是多大? [解] 由Einstien 光电效应方程 ()02 max 21νν-=h mv 2 max 2max 02 121mv hc mv h h -=-=λνν 19191910626.2100.410626.6---?=?-?= 红限频率 Hz 1097.3140?=ν 遏止电压a U 满足 J 100.42 1192 max a -?== mv eU 所以 V 5.2106.1100.419 19 a a =??==--e eU U 18-4 图中所示为一次光电效应实验中得出的遏止电压随入射光频率变化的实验曲线。 (1)求证对不同的金属材料，AB 线的斜率相同； (2)由图上数据求出普朗克常量h 的值。 [解] (1) 由Einstien 光电效应方程得 A h U e -=νa 即 e A e h U -=νa 仅A 与金属材料有关，故斜率 e h 与材料无关。 (2) ()s V 100.4100.50.100.21514 ??=?-=-e h 所以 s J 104.6106.1100.4341915??=???=---h 18-6 在康普顿散射中，入射光子的波长为0.03?，反冲电子的速度为光速的60％。求散射光子的波长和散射角。 [解] (1) 电子能量的增加ν νh h E -=?0

min λ ()???? ??--=-=160.011 22020c m c m m 2025.0c m = 0434.025.011 2 00 =??? ? ??-=-h c m λλ? (2) 由于 )cos 1(0φλ-= ?c m h 所以 554.0cos 100 =-= -c m h λλφ 解得 0463.=φ 18-7 已知X 射线光子的能量为0.60MeV ，若在康普顿散射中散射光子的波长变化了20％，试求反冲电子的动能。 [解] 020.0λλ=? MeV 60.00=νh 0020.1λλλλ=?+= 20 .120.100νλλ ν== = c c 反冲电子动能 ()MeV 1.020.11100k =?? ? ?? -=-=νννh h E 18-8 氢原子光谱的巴耳末线系中，有一光谱线的波长为 4340?，试求： (1)与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特? (2)该谱线是氢原子由能级n E 跃迁到k E 产生的，n 和k 各等于多少? (3)若有大量氢原子处于能级为5E 的激发态，最多可以发射几个线系?共几条谱线?请在氢原子能级图中表示出来，并指明波长最短的是哪一条谱线。 [解] (1) λ νc h h = eV 86.2J 1058.44340 10988.11915 =?=?=--min λ

大学物理 中国石油大学总复习

《大学物理（一）》综合复习资料 一、选择题 1．一小球沿斜面向上运动，其运动方程为2 45t t S -+=（SI ），则小球运动到最高点的 时刻是: （A ）s 4=t .（B ）s 2=t .（C ）s 8=t .（D ）s 5=t . 2．一块很长的木板，下面装有活动轮子，静止地置于光滑的水平面上，如图．质量分别为A m 和B m 的两个人A 和B 站在板的两头，他们由静止开始相向而行，若A B m m >，A 和B 对地的速度大小相同，则木板将: （A ）向左运动． （B ）静止不动． （C ）向右运动． （D ）不能确定. 3.体重、身高相同的甲乙两人，分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端．他们由 初速为零向上爬，经过一定时间，甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍，则到达顶 点的情况是: （A ）甲先到达． （B ）乙先到达． （C ）同时到达． （D ）谁先到达不能确定． 4．质点系的内力可以改变 （A ）系统的总质量． （B ）系统的总动量．（C ）系统的总动能． （D ）系统的总角动量． 5．某人骑自行车以速率v 向正西方行驶，遇到由北向南刮的风（设风速大小也为v ），则 他感到风是从: （A ）东北方向吹来． （B ）东南方向吹来．（C ）西北方向吹来． （D ）西南方向吹来． 6．质量为m 的小球在向心力作用下，在水平面内作半径为R 、速率为v 的匀速圆周运 动，如图所示．小球自A 点逆时针运动到B 点的半周内，动量的增量应为： （A ）j mv 2. B ）j mv 2-． （C ）i mv 2. （D ）i mv 2-. 7．一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为j bt i at r 22+=（其中a 、b 为常 量）则该质点作:

中国石油大学 大物2-1 9章习题解答03--

习题9 9-1．选择题 1．一质点作简谐振动,振动方程为x =Acos(ωt ＋?)，当时间t =T /2(T 为周期)时，质点的速度为（ ） (A) -A ωsin ? (B) A ωsin ? (C) -A ωcos ? (D) A ωcos ? 2．两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同, 第一个质点的振动方程为x 1=A cos(ωt ＋?)。当第一个质点从相对平衡位置的正位移处回到平衡位置时, 第二个质点正在最大位移处, 则第二个质点的振动方程为（ ） (A) x 2=A cos(ωt ＋?+π/2) (B) x 2=A cos(ωt ＋?-π/2) (C) x 2=A cos(ωt ＋?-3π/2) (D) x 2=A cos(ωt ＋?+π) 3．轻弹簧上端固定，下系一质量为m 1的物体,稳定后在m 1的下边又系一质量为m 2的物体，于是弹簧又伸长了Δx ，若将m 2移去，并令其振动，则振动周期为（ ） (A) T=2 πg m x m 12? (B) T=2 πg m x m 21? (C) (D) T=2 π ()g m m x m 212+? 4．一个质点作简谐振动，振辐为A ，在起始时刻质点的位移为A /2，且向x 轴的正方向运动，此简谐振动的旋转矢量图为（ ） 5.用余弦函数描述一简谐振动,已知振幅为A ，周期为T ，初位相?=－π/3，则振动曲线为下图中的（ ） 6.一质点作谐振动,振动方程为x=A cos(ωt +?),在求质点振动动能时,得出下面5个表达式： (A) (A) (C) (B) (D)

(1) (1/2) m ω 2A 2sin 2 (ωt+?) (2) (1/2) m ω2A 2cos 2 (ωt+?) (3) (1/2) kA 2 sin (ωt+?) (4) (1/2) kA 2 cos 2 (ωt+?) (5) (2π2/T 2) mA 2 sin 2 (ωt+?) 其中m 是质点的质量，k 是弹簧的倔强系数，T 是振动的周期。下面结论中正确的是（ ） (A) (1)，(4) 是对的 (B) (2)，(4) 是对的 (C) (1)，(5) 是对的 (D) (3)，(5) 是对的 (E) (2)，(5) 是对的 7.有一悬挂的弹簧振子，振子是一个条形磁铁，当振子上下振动时，条形磁铁穿过一个闭合圆线圈A(如习题9-1(7)图所示), 则此振子作（ ） (A) 等幅振动 (B) 阻尼振动 (C) 强迫振动 (D) 增幅振动 8.一圆频率为ω的简谐波沿x 轴的正方向传播, t =0时刻的波形如习题9-1(8)图所示，则t =0时刻, x 轴上各质点的振动速度v 与坐标x 的关系图应为（ ） 9.一平面简谐波沿x 轴负方向传播，已知x=x 0处质点的振动方程为y=A cos(ωt+?0)。若波速为u ，则此波的波函数为（ ） (A) y=A cos{ω [t －(x 0－x )/u ]+?0} (B) y=A cos{ω [t －(x －x 0)/u ]+?0} (C) y=A cos{ωt －[(x 0－x )/u ]+?0} (D) y=A cos{ωt +[(x 0－x )/u ]+?0} 10.习题 9-1(10) 图所示为一平面简谐波在t =0时刻的波形图，该波的波速u =200 m ?s -1，则P 处质点的振动曲线为下图中的（ ） 习题 9-1(7)图 ＜ ＜ k 习题9-1(8)图 v (m ?s -1) O 1 x (m) ωA (A) · (B) (D) (C) 习题9-1(10)图

中国石油大学地层油高压物性

中国石油大学渗流物理实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 张俨彬 同组者: 地层油高压物性测定实验 一．实验目的 1.掌握地层油高压物性仪的结构及工作原理。 2.掌握地层油的饱和压力、单次脱气的测定方法。 3.掌握地层油溶解气油比、体积系数、密度等参数的确定方法。 4.掌握落球法测量地层油粘度的原理及方法。 二．实验原理 (1) 绘制地层油的体积与压力的关系曲线，在泡点压力前后，曲线的斜率不同，拐点处对应的压力即为泡点压力。 (2) 使PVT筒内的压力保持在原始压力，保持压力不变，将PVT筒内一定量的地层油放入分离瓶中，记录放油的地下体积。从量气瓶中测量分出气体体积，测量分离瓶中脱气油的体积，便可计算地层油的溶解气油比、体积系数等数据。 (3) 在地层条件下，钢球在光滑的盛有地层油的标准管中自由下落，通过记录钢球的下落时间，由下式计算原有的粘度： μ＝k(ρ1-ρ2)t 其中—μ—原油动力粘度，mPa·s； t—钢球下落时间，s； ρ1，ρ2—钢球和原油的密度，g/cm； k—粘度计常数。 三．实验流程

图1 高压物性实验流程图 四．实验步骤 （一）泡点压力的测定 1. 粗测泡点压力。 从地层压力起退泵降压（以恒定的速度退泵），并注意观察压力表指针变化，当压力表指针降低速度减慢或不下降甚至回升时，停止退泵。压力表指针稳定后的压力数值即为粗测饱和压力值。 2. 细测泡点压力 (1) 升压至地层压力，让析出的气体完全溶解到油中。从地层压力开始降压,每降低一定压力（如）记录压力稳定后的体积（注意升压、降压过程中应不断搅拌PVT筒）； (2) 当压力降至泡点压力以下时，每降低一定体积（如3ml），记录稳定以后的压力(泡点压力前后至少安排四个测点)。 (3) 最后一点测完后，升压到地层压力，进行搅拌，使分出的气体重新溶解到原油中，为原油脱气做好准备。 （二）一次脱气 (1) 将PVT筒中的地层原油加压至地层压力，搅拌原油样品使温度、压力均衡，记录泵的读数。 (2) 取一个干燥清洁的油气分离瓶称重，记录其质量； (3) 提起盐水瓶，将量气瓶充满饱和盐水。

中国石油大学物理答案9章习题解答

习题9 9-3．一轻弹簧在60N 的拉力下伸长30cm 。现把质量为4kg 物体悬挂在该弹簧的下端，并使之静止，再把物体向下拉10cm ，然后释放并开始计时。求：(1) 物体的振动方程；(2) 物体在平衡位置上方5cm 时弹簧对物体的拉力；(3) 物体从第一次越过平衡位置时刻起，到它运动到上方5cm 处所需要的最短时间。 [解] (1)取平衡位置为坐标原点，竖直向下为正方向，建立坐标系 rad/s 07.74 200m 1.0N/m 20010 3060 2 === ==?= -m k A k ω 设振动方程为 ()φ+=t x 07.7cos 0=t 时 1.0=x φcos 1.01.0= 0=φ 故振动方程为 ()m 07.7cos 1.0t x = (2)设此时弹簧对物体作用力为F ，则 ()()x x k x k F +=?=0 其中 m 2.0200 40 0=== k mg x 因而有 ()N 3005.02.0200=-?=F (3)设第一次越过平衡位置时刻为1t ，则 ()107.7cos 1.00t = 07.5.01π=t 第一次运动到上方5cm 处时刻为2t ，则 ()207.7cos 1.005.0t =- ()07.7322?=πt 故所需最短时间为： s 074.012=-=?t t t 9-4．一质量为M 的物体在光滑水平面上作谐振动，振幅12cm ，在距平衡位置6cm 处，速度为24 cm ?s -1，求：(1) 周期T ；(2) 速度为12 cm ?s -1时的位移。 [解] (1) 设振动方程为()cm cos ?ω+=t A x 以cm 12=A 、cm 6=x 、1s cm 24-?=v 代入，得： ()?ω+=t cos 126 ()?ωω+-=t sin 1224 利用()()1cos sin 22=+++?ω?ωt t 则

中国石油大学大学物理16章课后习题答案

中国石油大学习题16章答案 16-3．有一沿轴向磁化的介质棒，直径为25mm ，长为75mm ，其总磁矩为1.2?104A ?m 2。试求棒中的磁化强度和棒侧表面上的磁化电流的面密度。 [解] 根据磁化强度的定义V ∑=m P M 可得 m A 103.3107510225102.183 2 34 m ?=???? ? ?????= = --∑πV P M 磁化面电流密度设为j '，θcos M j =' 由于表面//M ，因此1 -8 m 103.3'??==A M j 16-4．如习题16-4图所示，将一直径为10cm 的薄铁圆盘放在B 0=0.40?10-4T 的均匀磁场 中，使磁力线垂直于盘面。已知盘中心的磁感应强度B C =0.10T ，假设盘被均匀磁化，磁化面电流可视为沿盘边缘流动的一圆电流。试求： (1)磁化面电流的大小； (2)盘轴线上距盘中心0.40 m 处的磁感应强度。 [解] (1)圆盘中心处的磁感应强度C B 可看成是沿盘边缘流动的圆电流（磁化面电流产生）。由载流圆线圈在圆心处磁感应强度公式，有 R I B 2s 0c μ= 所以 A 1096.71.021.0210 423 7 c 0 s ?=????= ?= -πμI RB I I (2) s I 在轴线上产生的磁感应强度 () () c 2 322 2 2 322 s 20 22 2 B R x R R x R I R B μμμ? +? = +? = '() () T 109.1T 1.04 .005 .005.042 322 3 c 2 322 3 -?=?+= += B x R R 所以 T 103.2104.0109.14440---?=?+?=+'=B B B 16-5．螺绕环中心周长为10cm ，环上均匀密绕线圈200匝，线圈中通有电流0.10A 。试求： (1)若管内充满相对磁导率为μr =4200的介质，则管内的H 和'B 各是多少? (2)磁介质中由导线中的传导电流产生的B 0和由磁化电流产生的B '各是多少? [解] (1)由nI d L =??l H 得

大学物理下章习题参考标准答案中国石油大学

大学物理下18章习题参考答案中国石油大学

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18章习题参考答案 18-3 当波长为3000?的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从0到J 100.419-?。在做上述光电效应实验时遏止电压是多大?此金属的红限频率是多大? [解] 由Einstien 光电效应方程 ()02 max 2 1νν-=h mv 2max 2max 02 121mv hc mv h h -=- =λνν 19 191910626.2100.410626.6---?=?-?= 红限频率 Hz 1097.3140?=ν 遏止电压a U 满足 J 100.42 1192 max a -?== mv eU 所以 V 5.210 6.1100.41919 a a =??==--e eU U 18-4 图中所示为一次光电效应实验中得出的遏止电压随入射光频率变化的实验曲线。 (1)求证对不同的金属材料，AB 线的斜率相同； (2)由图上数据求出普朗克常量h 的值。 [解] (1) 由Einstien 光电效应方程得 A h U e -=νa 即 e A e h U -=νa 仅A 与金属材料有关，故斜率 e h 与材料无关。 (2) ()s V 100.410 0.50.100.21514??=?-=-e h 所以 s J 104.6106.1100.4341915??=???=---h 18-6 在康普顿散射中，入射光子的波长为0.03?，反冲电子的速度为光速的60％。求散射光子的波长和散射角。 [解] (1) 电子能量的增加ννh h E -=?0

大学物理课后习题详解(第十三章)中国石油大学

习 题 十 三 13-1 求各图中点P 处磁感应强度的大小和方向。 [解] (a) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为： ()210cos cos 4θθπμ-= a I B 对于导线1：01=θ，2 2π θ=，因此a I B πμ401= 对于导线2：πθθ==21，因此02=B a I B B B πμ4021p = += 方向垂直纸面向外。 (b) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为： ()210cos cos 4θθπμ-= a I B 对于导线1：01=θ，22π θ=，因此r I a I B πμπμ44001==，方向垂直纸面向内。 对于导线2：21π θ=，πθ=2，因此r I a I B πμπμ44002==，方向垂直纸面向内。 半圆形导线在P 点产生的磁场方向也是垂直纸面向内，大小为半径相同、电流相同的 圆形导线在圆心处产生的磁感应强度的一半，即 r I r I B 4221003μμ= =，方向垂直纸面向内。 所以，r I r I r I r I r I B B B B 4244400000321p μπμμπμπμ+=++=++= (c) P 点到三角形每条边的距离都是 a d 6 3= o 301=θ，o 1502=θ 每条边上的电流在P 点产生的磁感应强度的方向都是垂直纸面向内，大小都是 ()a I d I B πμπμ23150cos 30cos 400000=-= 故P 点总的磁感应强度大小为 a I B B πμ29300= = 方向垂直纸面向内。

13-2 有一螺线管长L ＝20cm ，半径r =2.0cm ，导线中通有强度为I =5.0A 的电流，若在螺线管轴线中点处产生的磁感应强度B ＝3 10166-?.T 的磁场，问该螺线管每单位长度应多少匝? [解] 已知载流螺线管轴线上场强公式为 ()120cos cos 2 θθμ-= nI B 由图知： 104 10cos 2= θ，104 10cos 1-= θ， 所以，??? ? ?? ?= 10410220nI B μ， 所以，匝＝1000101040I B n μ= 13-3 若输电线在地面上空25m 处，通以电流3 1081?.A 。求这电流在正下方地面处产生的磁感应强度。 [解]输电线可看作无限长直导线，直线电流所产生的磁场为： = B r I πμ20 T 1044.125 2108.1104537--?=????=ππ 13-4 在汽船上，指南针装在距载流导线0.80m 处，该导线中电流为20A 。(1)将此导线作无限长直导线处理，它在指南针所在处产生的磁感应强度是多大?(2)地磁场的水平分量(向北)为 41018.0-?T 。由于电流磁场的影响，指南针的N 极指向要偏离正北方向。如果电流的磁场是水平的，而且与地磁场垂直，指南针的指向将偏离多大?求在最坏情况下，上述汽船中的指南针的N 极将偏离北方多少度? [解] (1) 电流在指南针所在处的磁感应强度的大小为 T 100.580 .020********--?=??==T r I B πμ (2) 如果电流的磁场是水平的而且与地磁场的水平分量2B 垂直，指南针偏离正北方向的角度为?，则 28.010 18.0100.5tan 4 6 21=??==--B B ? 13150'=? 设指南针由于电流磁场偏离正北方向的角度为1?， 2112sin sin ??B B = O θ1 θ2

中国石油大学大学物理期末试题

一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1、（本题3分） 质量为m ＝ 的质点，在Oxy 坐标平面内运动，其运动方程为 x ＝5t ，y =（SI ），从t =2 s 到t =4 s 这段时间内，外力对质点作的功为 (A) J ． (B) 3 J ． (C) J ． (D) J ． ［ ］ 2、（本题3分） 速率分布函数f (v )的物理意义为： (A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比． (B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比． (C) 具有速率v 的分子数． (D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数． ［ ］ 3、（本题3分） 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体．若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后 (A) 温度不变，熵增加． (B) 温度升高，熵增加． (C) 温度降低，熵增加． (D) 温度不变，熵不变． ［ ］ 4、（本题3分） 根据热力学第二定律可知： (A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功． (B) 热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向相反方向进行的过程． (D) 一切宏观的自发过程都是不可逆的． ［ ］ 5、（本题3分） 一平面余弦波在t = 0时刻的波形曲线如图所示，则O 点的振动初相位??为： (A) 0． (B) π2 1． (C) ? ． (D) π23（或π-2 1）． [ ］ 本大题满分30分 本大 题得分

6、（本题3分） 一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是 (A) 动能为零，势能最大．(B) 动能为零，势能为零． (C) 动能最大，势能最大．(D) 动能最大，势能为零．［］ 7、（本题3分） 一机车汽笛频率为750 Hz，机车以时速90公里远离静止的观察者．观察者听到的声音的频率是（设空气中声速为340 m/s） (A) 810 Hz．(B) 699 Hz． (C) 805 Hz．(D) 695 Hz．［］ 8、（本题3分） 在双缝干涉实验中，入射光的波长为?，用玻璃片遮住双缝中的一个缝，若玻璃片中光程比相同厚度的空气的光程大?，则屏上原来的明纹处 (A) 仍为明条纹．(B) 变为暗条纹． (C) 既非明纹也非暗纹．(D) 无法确定是明纹，还是暗纹．［］ 9、（本题3分） 一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光 (A) 是自然光． (B) 是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面． (C) 是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面． (D) 是部分偏振光．［］ 10、（本题3分） 一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为 (A) 1 / 2．(B) 1 / 3． (C) 1 / 4．(D) 1 / 5．［］ 二、简单计算与问答题（共6小题，每小题5分，共30分）

中国石油大学大学物理期末试题

一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1、（本题3分） 质量为m＝0.5 kg的质点，在Oxy坐标平面内运动，其运动方 程为 x＝5t，y=0.5t2（SI），从t=2 s到t=4 s这段时间内，外力对质点 作的功为 (A) 1.5 J．(B) 3 J． (C) 4.5 J． (D) -1.5 J． ［］ 2、（本题3分） 速率分布函数f(v)的物理意义为： (A) 具有速率v的分子占总分子数的百分比． (B) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比． (C) 具有速率v的分子数． (D) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子 数．［］ 3、（本题3分） 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体．若把隔板抽出， 气体将进行自由膨胀，达到平衡后 (A) 温度不变，熵增加． (B) 温度升高，熵增加． (C) 温度降低，熵增加． (D) 温度不变，熵不 变．［］ 4、（本题3分） 根据热力学第二定律可知：

(A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功． (B) 热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向相反方向进行的过程． (D) 一切宏观的自发过程都是不可逆 的． ［ ］ 5、（本题3分） 一平面余弦波在t = 0时刻的波形曲线如图所示，则O 点的振动初相位??为： (A) 0． (B) π2 1． (C) ? ． (D) π2 3（或π-2 1）． [ ］ 6、（本题3分） 一平面简谐波在弹性媒质中传播，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它的能量是 (A) 动能为零，势能最大． (B) 动能为零，势能为零． (C) 动能最大，势能最大． (D) 动能最大，势能为零． ［ ］ 7、（本题3分） 一机车汽笛频率为750 Hz ，机车以时速90公里远离静止的观察者．观察者听到的声音的频率是（设空气中声速为340 m/s ） (A) 810 Hz ． (B) 699 Hz ． (C) 805 Hz ． (D) 695 Hz ． ［ ］ 8、（本题3分）

中国石油大学大学物理实验课后习题答案

第一章 误差估算与数据处理方法 课后习题答案 1．指出下列各量有效数字的位数。 (1)kV 有效位数：4 (2)mm 有效位数：3 (3)kg 有效位数：5 (4)自然数 有效位数：无限位 2．判断下列写法是否正确，并加以改正。 (1)A mA 错，0.0350A 有效位数为3位，而35mA 有效位数为2位，二者物理意义不同， 不可等同，应改为A mA 。 (2)kg 错，测量结果(即最佳估计值)有效数字的最后一位应与不确定度的末位对齐。测量结果有效数字取位时，应遵循“四舍六入五凑偶”的原则；而且，不确定度应记为“”的形式。故应将上式改成kg 。 (3) km 错，当采用科学计数法表示测量结果时，最佳估计值与不确定度应同时用科学计数法表示，并且10的指数应取一致，还要保证最佳估计值的最后一位与不确 定度的末位对齐。因此，上式应改为 。 (4)A 正确。 3．试按有效数字修约规则，将下列各数据保留三位有效数字。 3.8547，2.3429，1.5451，3.8750，5.4349，7.6850，3.6612，6.2638 3.85 2.34 1.54 3.88 5.43 7.68 3.66 6.26 4．按有效数字的确定规则，计算下列各式。 (1) 000.1=U 000123.0=L 010.10=m 40350.0=I 35=0350.0=I 1 1050.3?=()3.0270.53+=m 270.53=m ±()3.03.53±=m () 2000103.274 ±?=h ()km h 4 102.03.27?±=()004.0325.4±=x ?6386.08.7537.343=++

中国石油大学大学物理期末试卷

. Word 资料 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分，将答案填入题后方括号内） 1、（本题3分） 质量分别为m 1和m 2的两滑块A 和B 通过一轻弹簧水平连结后置于水平桌面上，滑块与桌面间的摩擦系数均为μ，系统在水平拉力F 作用下匀速运动，如图所示．如突然撤消拉力，则刚撤消后瞬间，二者的加速度a A 和a B 分别为 (A) a A =0 , a B =0. (B) a A >0 , a B <0. (C) a A <0 , a B >0. (D) a A <0 , a B =0. ［ ］ 2、（本题3分） 一质量为m 的质点，在半径为R 的半球形容器中，由静止开始 自边缘上的A 点滑下，到达最低点B 时，它对容器的正压力为N ．则 质点自A 滑到B 的过程中，摩擦力对其作的功为 (A) )3(21mg N R -． (B) )3(21N mg R -． (C) )(21mg N R -． (D) )2(2 1 mg N R -． ［ ］ 3、（本题3分） 一质量为M 的弹簧振子，水平放置且静止在平衡位置，如图所 示．一质量为m 的子弹以水平速度v ? 射入振子中，并随之一起运动．如果水平面光滑，此后弹簧的最大势能为 (A) 2 2 1v m ． (B) )(222m M m +v ． (C) 22 22) (v M m m M +． (D) 2 22v M m ． ［ ］ 4、（本题3分） 已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？ (A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强． (B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度． (C) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大. (D) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大． ［ ］ 5、（本题3分） 关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述： (1) 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功； (2) 一切热机的效率都只能够小于1； A B

中国石油大学物理2-2第18章习题详细答案

习题18 18-3. 当波长为3000?的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从0到4.0?10-19J 。在做上述光电效应实验时遏止电压是多大?此金属的红限频率是多大? [解] 由Einstien 光电效应方程 ()02 max 21νν-=h mv 2 max 2max 02 121mv hc mv h h -=-=λνν 19191910626.2100.410626.6---?=?-?= 红限频率 Hz 1097.3140?=ν 遏止电压a U 满足 J 100.42 1192 max a -?== mv eU 所以 V 5.2106.1100.419 19 a a =??==--e eU U 18-4. 习题18-4图中所示为一次光电效应实验中得出的遏止电压随入射光频率变化的实验曲线。 (1)求证对不同的金属材料，AB 线的斜率相同； (2)由图上数据求出普朗克常量h 的值。 [解] (1) 由Einstien 光电效应方程得 A h U e -=νa 即 e A e h U -=νa 仅A 与金属材料有关，故斜率e h 与材料无关。 (2) ()s V 100.410 0.50.100.21514??=?-=-e h 所 以 s J 104.6106.1100.4341915??=???=---h 18-5. 波长为λ的单色光照射某金属M 表面产 生光电效应,发射的光电子(电量绝对值为e,质量为m )经狭缝s 后垂直进入磁感应强度为B 的均匀 × × × × × × × × × × × × × B 习题18-5图

磁场，如习题18-5图所示。今已测出电子在该磁场中作圆运动的最大半径为R ，求 (1)金属材料的逸出功； (2)遏止电势差。 解：设光电子获得的速度为v,电子在磁场中的半径R 可表示为： eB mv R = 设金属材料的逸出功为W 0，根据光电效应方程，有 202 1mv W c h h + ==λ ν 联立上面二式可得，W 0=()m ReB c h W 2- 2 0λ = (2)由()m ReB mv eU 221 2 2= = ()m RB e U 22 = 18-6. 在康普顿散射中，入射光子的波长为0.03?，反冲电子的速度为光速的60％。求散射光子的波长和散射角。 [解] (1) 电子能量的增加ννh h E -=?0 ()??? ? ?? --=-=160.011 2 2020c m c m m 2025.0c m = 0434.025.011 2 00 =??? ? ??-=-h c m λλ? (2) 由于 )cos 1(0φλ-= ?c m h 所以 554.0cos 100 =-= -c m h λλφ 解得 。 4.63=φ 18-7. 已知X 射线光子的能量为0.60MeV ，若在康普顿散射中散射光子的波长变化了20％，试求反冲电子的动能。 [解] 020.0λλ=? MeV 60.00=νh