第十二章习题解答详解
大学物理第12章习题解答
第十二章 习题答案12.1 选择题(1) 对位移电流,下述四种说法哪个正确( )A. 位移电流是由线性变化磁场产生的.B. 位移电流是指变化的电场.C. 位移电流的热效应服从焦耳-楞次定律.D. 位移电流的磁效应不服从安培环路定理.(2) 空气中有一无限长金属薄壁圆筒,在表面上沿圆周方向均匀地流着一层随时间变化的面电流i (t),则( )A. 圆筒内均匀地分布着变化磁场和变化电场.B. 任意时刻通过圆筒内假象的任一球面的磁通量和电通量均为零.C. 沿圆筒内任意闭合环路上电场强度的环流为零.D. 沿圆筒外任意闭合环路上磁感应强度的环流不为零.(3) 如图12.1(3)所示为一充电后的平行板电容器,A 板带正电,B 板带负电,开关K 合上时,A 、B 板间位移电流的方向为(按图上所标x 轴正方向回答)A .x 轴正向B .x 轴负向C .x 轴正向或负向D .不确定 题12.1(3)图 答案:(1) B, (2)B, (3)B.12.2 填空题1. S t B l E L S d d ⋅⋅⎰⎰∂∂-= ① 0d =⎰⋅S B S ②S t D I l H S L i d d ⋅⋅⎰⎰∑∂∂+= ③试判断下列结论是否包含于或等效于哪一个麦克斯韦方程式的.将确定的方程式用代号填在相应结论的空白处.(1) 变化的电场一定伴随有磁场__________________.(2) 变化的磁场一定伴随有电场__________________.(3) 磁感线是无头无尾的闭合曲线________________.2.平行板电容器的电容C 为20 μF ,两板上的电压变化率V/s 105.1d d 5⨯=tU ,则该平行板电容器中的位移电流为____________.3.一空气平行板电容器的两极板是半径为R 的圆形导体片,在充电时,板间电场强度的变化率为tE d d .若略去边缘效应,则两板间的位移电流为______________. 答案: (1)③①②, (2)3 A, (3)20R dt dE πε12.3 圆柱形电容器内、外导体截面半径分别为R 1和R 2(R 1 <R 2) ,中间充满介电常数为ε的电介质.当两极板间的电压变化率为k tU =d d 时(k 为常数),求介质内距圆柱轴线为r 处的位移电流密度.解:设圆柱形电容器内、外导体单位长度分别带有±λ的电量,由高斯定理⎰==⋅l rl D S d D λπ2 内、外导体间的电位移矢量r D πλ2=;电场强度rD E πελε2== 内、外导体间的电势差:12ln 2221R R dr r l d E U R R πελπελ==⋅=⎰⎰ ∴ 12ln 2R R U πελ= 电位移矢量:R R e R R r U e r D 12ln 2επλ== ∴ 介质内距离圆柱轴线为r 处的位移电流密度R R d e R R r k e dt dU R R r t D j 1212ln ln εε==∂∂= 12.4 (1)试证明平行板电容器两极板之间的位移电流可写为tU C I d d d =,其中C 是电容器的电容,U 是两极板间的电势差.(2)要在1.0 μF 的电容器内产生1.0 A 的位移电流,加在电容器上的电压变化率应是多大?解:(1) 平行板电容器:d U E D εε== 电容:d SC ε= 由位移电流定义:()dt dU C CU dt d d U S dt d dt dD SS j I d d ==⎪⎭⎫ ⎝⎛===ε 得证。
第十二章 气体动理论 习题解答
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12.5
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5
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一容器内储有氧气,其压强为 1.01 10 Pa ,温度为 300K。求:
(1)气体分子的数密度; (2)氧气的质量密度; (3)氧气分子的平均平动能。 1.01 105 P 2.45 10 25 m 3 kT 1.38 10 23 300 32 10 3 M 25 (2)方法一: nm n 2.45 10 1.3kg / m3 (注意摩尔质量的单位); 23 NA 6.02 10 解: (1) 物态方程 p nkT ,得 n
12.11 在常压下,把一定量的理想气体温度升高 50℃,需要 160J 的热量。在体积不变的情况 下,把此气体温度降低 100℃,将放出 240J 的热量,则此气体分子的自由度是_6_。 分析:本题为第十三章内容。 根据摩尔定体热容和摩尔定压热容公式: CV,m
dQ p i 2 dQV i R 和 C p,m R 得到 2 2 dT dT
m MP 32 10 3 1.01 105 m RT ,得到 1.3kg / m3 M V RT 8.31 300 3 3 (3)氧气分子的平均平动能: k kT 1.38 10 23 300 6.21 10 21 J 2 2 注意:物态方程中的参数都要使用国际单位,因此摩尔质量 M 的单位应该取 kg / mol ,例
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§12.1~12.3
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12.1 置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情 况下气体的状态 【B】 (A) 一定都是平衡态. (B) 不一定都是平衡态. (C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态. (D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态. 分析:一定量的气体,在不受外界的影响下,经过一定的时间,系统达到一个稳定的宏观 性质不随时间变化的状态称为平衡态.(第十二章复习提纲 P.5) 根据物态方程 pV RT 可知,当一定量的气体各处压强(或者温度)相等时,并不能保证 气体的体积和温度(或者压强)时时不变,因此不能说此时气体达到平衡态。 如果本题改为:一定量的气体,各处压强相同,并且各处温度也都相同,此时气体的体积 也就是确定的值,因此气体达到平衡态。 12.2 若理想气体的体积为 V,压强为 P,温度为 T,一个分子的质量为 m,k 为玻尔兹曼常 量,R 为普适气体常量,则该理想气体的分子数为【B】 (A)
生物北师大版七年级下册 第十二章 人体的自我调节 章节习题(带解析)
第十二章人体的自我调节一、选择题1.如图是神经元结构模式图,下列叙述正确的是()A. ①、②共同构成神经元的细胞体B.②③分别是一条神经C.神经元是神经系统结构和功能的基本单位D.神经元与神经细胞是不同的两种结构2. 著名物理学家霍金21岁时患上脊髓侧索硬化症,也称运动神经元病。
主要表现为全身瘫痪,不能言语,只有三根手指可以活动。
如图为反射弧示意图,下列有关叙述正确的是()A. ①可以接受神经冲动,作出反应B.若④受损伤,刺激①后有感觉但不能运动C.条件反射的神经中枢位于脊髓中D.神经系统由脊髓和大脑组成3.下列反射中与谈梅止渴相同的是()A.小狗听到主人呼唤就去吃食物B.海豚顶球表演C.膝跳反射D.谈虎色变4.下列反射中,与“杯弓蛇影”这一反射最相似的是()A.排尿反射B.红灯行,绿灯停C.膝跳反射D.谈虎色变5.下列哪一项属于反射活动?()A.触动含羞草的叶片,其叶片会合拢下垂B.植物的根系会向水肥生长C.预备铃响,学生走进教室D.将牛肉汁放在草履虫附近,它会向牛肉汁运动6.下列哪一项不属于简单的、人生来就有的反射活动?()A.望梅止渴B.缩手反射C.膝跳反射D.眨眼反射7.关于人体生命活动调节的叙述,错误的是()A.某同学抓起一个烫手馒头,先感觉烫后迅速松手B.神经元的细胞体集中在灰质内,神经纤维汇集在白质内C.人体神经细胞与其他细胞明显不同,细胞体有许多突起D.新生儿第一次接触乳头就会有吮吸动作,这是非条件反射8. 如图是膝跳反射的反射弧示意图,下列有关叙述正确的是()A.做膝跳反射实验时,应用小锤敲击5所示的部位B.膝跳反射中,冲动传导的途径是5→4→3→2→1C.膝跳反射属于简单的反射,其神经中枢位于脊髓D.膝跳反射的完成,需要大脑皮层一定区域的参与9.下列叙述中,错误的一项是()A.神经纤维末端的细小分支叫作神经末梢B.人体生命活动主要受到激素的调节C.糖尿病患者可通过注射胰岛素进行治疗D.膝跳反射是人生来就有的反射10.人体生命活动由神经和激素共同参与调节和控制,下列有关叙述正确的是()①视网膜上有感光细胞,能感受光的刺激;②神经系统结构和功能的基本单位是神经元;③反射是通过神经元完成的;④动物也能对语言文字产生反应;⑤糖尿病是胰岛素分泌不足引起的;⑥甲状腺激素分泌不足导致侏儒症.A.①③⑤B.①②⑤C.②③⑤D.②④⑥11.阿旺同学在去医院检查抽血时,在不经意间被医生用采血针刺了一下,他马上把手缩了回来.根据如图缩手反射示意图,下列叙述错误的是()A. 图中①表示感受器B.接收到医生的提示后,再进行采血,阿旺的手没有再缩回,这个现象属于简单反射C.若图中X处被麻醉,用针刺指尖,阿旺没有感觉D.若④结构受损,阿旺会感到疼痛,但不会缩手12.以下相关描述错误的是()A.神经调节的基本方式是反射,在人体调节中占主导地位B.当你由看试卷上的文字到看窗外的树木时,眼球晶状体的曲度变小C.看到题干信息迅速得出答案,这是人类特有的反射D.考试结束的铃声刺激鼓膜产生神经冲动,再由听觉神经传给大脑13.一老爷爷遭遇了车祸。
电工与电子技术第十二章习题详解(陶桓齐)华中科技大学出版社
第12章习题解答12-1 已知由与非门组成的基本RS触发器和输入端D R、D S的波形如题图12-1所示,试对应地画出Q 和Q的波形,并说明状态“不定”的含义。
题图12-1解:12.2 已知可控RS触发器CP、R和S的波形如题图12-2所示,试画出输出Q的波形。
设初始状态分别为0和1两种情况。
题图12-2解:12-3 在主从结构的JK触发器中,已知CP、J、K的波形如题图12-3所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q=0。
题图12-3解:12-4 维持阻塞型D触发器的输入D和时钟脉冲CP的波形如题图12-4所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q = 0。
题图12-4解:12-5 在T触发器中,已知T和CP的波形如题图12.5所示,试画出Q端的波形。
设初始状态Q= 0。
题图12-5解:12-6 写出题图12-6所示电路的逻辑关系式,说明其逻辑功能。
题图12-6解:逻辑关系为:Q D AQ BQ==+所以其功能为JK触发器。
12-7 如题图12-7所示的电路和波形,试画出D端和Q端的波形。
设初始状态Q= 0。
题图12-7解:12-8 将主从型JK触发器转换为T'触发器有几种方案?画出外部连线图。
解:12-9 电路如题图12-9所示。
画出Q0端和Q1端在六个时钟脉冲CP作用下的波形。
设初态Q1=Q0= 0。
题图12-9解:12-10 用题图12.10(a)所给器件构成电路,并在示波器上观察到如图12.10(b)所示波形。
试问电路是如何连接的?请画出逻辑电路图。
(a) (b)题图12-10解:12-11 已知如题图12.11(a)所示电路的各输入端信号如题图12-11(b)所示。
试画出触发器输出端Q0和Q1的波形。
设触发器的初态均为0。
(a) (b)题图12-11解:12-12 已知电路和时钟脉冲CP及输入端A的波形如题图12-12所示,试画出输出端Q、1Q的波形。
假定各触发器初态为1。
(a ) (b )题图12-12解:12-13 已知题图12-13(a )所示电路中输入A 及CP 的波形如题图12-13(b )所示。
第12章课后习题答案
第12章课后习题答案12-1解:从例12-1已知的数据有:,,,,,,中心距,因此可以求得有关的几何尺寸如下:蜗轮的分度圆直径:蜗轮和蜗杆的齿顶高:蜗轮和蜗杆的齿根高:蜗杆齿顶圆直径:蜗轮喉圆直径:蜗杆齿根圆直径:蜗轮齿根圆直径:蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距:径向间隙:12-2图12.3解:(1)从图示看,这是一个左旋蜗杆,因此用右手握杆,四指,大拇指,可以得到从主视图上看,蜗轮顺时针旋转。
(见图12.3)(2)由题意,根据已知条件,可以得到蜗轮上的转矩为蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等,方向相反,即:蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等,方向相反,即:蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等,方向相反,即:各力的方向如图12-3所示。
12-3图12.4解:(1)先用箭头法标志出各轮的转向,如图12.5所示。
由于锥齿轮轴向力指向大端,因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右,从而判断出蜗杆的转向为顺时针,如图12.5所示。
因此根据蜗轮和蜗杆的转向,用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。
(2)各轮轴轴向力方向如图12.5所示。
12-4解:(1)根据材料确定许用应力。
由于蜗杆选用,表面淬火,可估计蜗杆表面硬度。
根据表12-4,(2)选择蜗杆头数。
传动比,查表12-2,选取,则( 3 )确定蜗轮轴的转矩取,传动效率(4)确定模数和蜗杆分度圆直径按齿面接触强度计算由表12-1 查得,,,,。
(5)确定中心距(6)确定几何尺寸蜗轮的分度圆直径:蜗轮和蜗杆的齿顶高:蜗轮和蜗杆的齿根高:蜗杆齿顶圆直径:蜗轮喉圆直径:蜗杆齿根圆直径:蜗轮齿根圆直径:蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距:径向间隙:(7 )计算滑动速度。
符合表12-4给出的使用滑动速度(说明:此题答案不唯一,只要是按基本设计步骤,满足设计条件的答案,均算正确。
)12-5解:一年按照300天计算,设每千瓦小时电价为元。
依题意损耗效率为,因此用于损耗的费用为:12-6解(1)重物上升,卷筒转的圈数为:转;由于卷筒和蜗轮相联,也即蜗轮转的圈数为圈;因此蜗杆转的转数为:转。
第十二章课后习题答案
第四篇 气体动理论 热力学基础求解气体动理论和热力学问题的基本思路和方法热运动包含气体动理论和热力学基础两部分. 气体动理论从物质的微观 结构出发, 运用统计方法研究气体的热现象, 通过寻求宏观量与微观量之间 的关系, 阐明气体的一些宏观性质和规律. 而热力学基础是从宏观角度通过 实验现象研究热运动规律. 在求解这两章习题时要注意它们处理问题方法的 差异.气体动理论主要研究对象是理想气体, 求解这部分习题主要围绕以下三个方面: (1) 理想气体物态方程和能量均分定理的应用;率分布率的应用; (3)有关分子碰撞平均自由程和平均碰撞频率.热力学基 础方面的习题则是围绕第一定律对理想气体的四个特殊过程 和一个绝热过程 )和循环过程的应用,以及计算热力学过程的熵变,并用熵 增定理判别过程的方向.1.近似计算的应用一般气体在温度不太低、压强不太大时,可近似当作理想气体,故理想 气体也是一个理想模型. 气体动理论是以理想气体为模型建立起来的, 因此, 气体动理论所述的定律、 定理和公式只能在一定条件下使用. 我们在求解气 体动理论中有关问题时必须明确这一点. 然而, 这种从理想模型得出的结果 在理论和实践上是有意义的. 例如理想气体的内能公式以及由此得出的理想气体的摩尔定容热容 C V ,m iR/2和摩尔定压热容 C P ,mi 2 R/2都是近似公式, 它们与在通常温度下的实验值相差不大, 因此, 除了在低温情况 下以外, 它们还都是可以使用的. 在实际工作时如果要求精度较高, 摩尔定 容热容和摩尔定压热容应采用实验值. 本书习题中有少数题给出了在某种条 件下C v,m 和C p,m 的实验值就是这个道理.如习题中不给出实验值,可以采 用近似的理论公式计算.(2) 麦克斯韦速(三个等值过程2 .热力学第一定律解题过程及注意事项v2热力学第一定律Q W △,其中功W pv,内能增量V iAE #护.本章习题主要是第一定律对理想气体的四个特殊过程(等体、过程:等压、等温、绝热)以及由它们组成的循环过程的应用.解题的主要(1)明确研究对象是什么气体(单原子还是双原子),气体的质量或物质的量是多少?(2 )弄清系统经历的是些什么过程,并掌握这些过程的特征.(3 )画出各过程相应的P-V图.应当知道准确作出热力学过程的PV图,可以给出一个比较清晰的物理图像. (4 )根据各过程的方程和状态方程确定各状态的参量,由各过程的特点和热力学第一定律就可计算出理想气体在各过程中的功、内能增量和吸放热了.在计算中要注意Q和W的正、负取法.3 .关于内能的计算理想气体的内能是温度的单值函数,是状态量,与过程无关,而功和热量是过程量,在两个确定的初、末状态之间经历不同的过程,功和热量一般是不一样的,但内能的变化是相同的,且均等于△E M C v,m T2 T i.因此,对理想气体来说,不论其经历什么过程都可用上述公式计算内能的增量.同样,我们在计算某一系统熵变的时候,由于熵是状态量,以无论在始、末状态之间系统经历了什么过程,始、末两个状态间的熵变是相同的. 所以, 要计算始末两状态之间经历的不可逆过程的熵变,就可通过计算两状态之间可逆过程熵变来求得,就是这个道理.4 .麦克斯韦速率分布律的应用和分子碰撞的有关讨论深刻理解麦克斯韦速率分布律的物理意义,掌握速率分布函数f(v)和三种统计速率公式及物理意义是求解这部分习题的关键.三种速率为V p V2RT/M , V J8RT/的,府VsRT/M .注意它们的共同点都正比于J T / M,而在物理意义上和用途上又有区别. V p用于讨论分子速率分布图.V用于讨论分子的碰撞;J v2用于讨论分子的平均平动动能.解题中只要抓住这些特点就比较方便. 根据教学基本要求,有关分子碰撞内容的习题求解比较简单,往往只要记住平均碰撞频率公式Z J2d2nv和平均自由程X V/Z 1/42 nd2n ,甚至只要知道1 / n及V J T/M这种比值关系就可求解许多有关习题.章 气体动理论12 - 1处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,均平动动能也相同,则它们此当氦气和氮气的平均平动动能相同时,温度也相同.又由物态方程P nkT ,当两者分子数密度n 相同时,它们压强也相同.故选(C).12 - 2三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体,其分子数密度 n 相同,1/2 2 1/2 2 1/2:v B : v C 1:2:4 ,则其压强之比P A : P B : P c 为( )4T 0,则平均速率变为 2v 0 ;又平均碰撞频率 Z J 2 nd 2nv ,由于容器体分子的平(A)温度,压强均不相同 (B)温度相同,但氦气压强大于氮气的压强 (C)温度,压强都相同(D)温度相同,但氦气压强小于氮气的压强分析与解理想气体分子的平均平动动能k3kT /2,仅与温度有关.因方均根速率之比v A(A) 1 : 2 : 4 (B) 1 : 4 : 8 (D) 4 : 2 : 1(C) 1 : 4 : 16分析与解 分子的方均根速率为 府 J3RT/M ,因此对同种理想气体有J v A : J v ;: J v C J T I : \汀2 : J T 3,又由物态方程 pkT ,当三个容器中分子数密度n 相同时,得P 1: P 2 :P 3 T 1 : T 2 : T 31:4:16.故选(C). 12 - 3在一个体积不变的容器中, 储有一定量的某种理想气体,温度为T 0时,气体分子的平均速率为v 0,分子平均碰撞次数为 Z 0,平均自由程为0 ,当气体温度升高为4T 0时, 气体分子的平均速率 v 、平均碰撞频率Z和平均自由程 分别为((A) v 4V 0,Z4Z 0,入 (B) 2V 0,Z 2Z 0,(C) v2v 0 ,Z2Z 0,-(D)分析与解理想气体分子的平均速率J8RT/ nM ,温度由T 0升至积不变,即分子数密度 n 不变,则平均碰撞频率变为 2Z 0;而平均自由程11迈nd 2n , n 不变,则珔 迪不变•因此正确答案为(B )•-4已知n 为单位体积的分子数,f v 为麦克斯韦速率分布函数,则-5 一打足气的自行车内胎,在t 1 7.0O C 时,轮胎中空气的压强为4.0 105Pa ,则当温度变为t 2 37.0o C 时,轮胎内空气的压强 p 2 P 2为多少?(设内胎容积不变)正比.由此即可求出末态的压强.p 2 T 2 p 1 / T 1 4.43 105 Pa可见当温度升高时, 轮胎内气体压强变大, 因此,夏季外出时自行车的车胎 不宜充气太足,以免爆胎.12 - 6 有一个体积为1.0 105 m 3的空气泡由水面下 50.0 m 深的湖底处 (温度为4° C )升到湖面上来•若湖面的温度为17.0oC ,求气泡到达湖面的体积.(取大气压强为p 0 1.013 105Pa )分析将气泡看成是一定量的理想气体,它位于湖底和上升至湖面代表两个12nf v dv 表示()(A) 速率v 附近,d v 区间内的分子数(B) 单位体积内速率在 v ~ v dv 区间内的分子数(C) 速率v 附近,d v区间内分子数占总分子数的比率(D) 单位时间内碰到单位器壁上,速率在dv 区间内的分子数 分析与解麦克斯韦速率分布函数 fv dN/Ndv ,而n N /v ,则有 nf v dv dN/V .即表示单位体积内速率在v ~ v dv 区间内的分子数. 正确答案为(B ) •12 P i分析 胎内空气可视为一定量的理想气体, 其始末状态均为平衡态,由于气体的体积不变,由理想气体物态方程 pVM mRT 可知,压强p 与温度T 成解 由分析可知,当T 2273.15 37.0 310.15 K ,轮胎内空气压强为不同的平衡状态.利用理想气体物态方程即可求解本题. 位于湖底时,气泡内的压强可用公式P P 0gh 求出, 其中P 为水的密度(常取331.0 103 kg m 3).解 设气泡在湖底和湖面的状态参量分别为 (P i ,V i ,T i )和(p 2 ,V 2 ,T 2 ).由可得空气泡到达湖面的体积为型吹玻璃车间,平均每天用去0.40 m 3压强为1.01 105Pa 的氧气,问一瓶氧气能用多少天?(设使用过程中温度不变)分析 由于使用条件的限制, 瓶中氧气不可能完全被使用. 为此,可通过两条不同的思路进行分析和求解: (1)从氧气质量的角度来分析.利用理想气体物态方程pV^RT 可以分别计算出每天使用氧气的质量m 3和可供使用的氧气总质量(即原瓶中氧气的总质量 m 1和需充气时瓶中剩余氧气的质量m 2之差),从而可求得使用天数n m, m 2 / m 3. (2)从容积角度来分析.利用等温膨胀条件将原瓶中氧气由初态(P J 1.30 107Pa ,V i 3.2 10 2m 3)膨胀到需充气条件下的终态 (P 2 1.00 106Pa N2待求),比较可得P 2状态下实际使用掉的氧气的体积为 V 2 V i .同样将每天使 用的氧气由初态(P 3 1.01 105Pa ,V 3 0.40 m 3)等温压缩到压强为 p 2的终态,并算出此时的体积V'2 ,由此可得使用天数应为 n V 2 V 1 /V 2 . 解1根据分析有m i MpM / RT ;m 2 MP 2V 2 / RT; m 3 MP 3V 3 / RT分析知湖底处压强为 P ,P 2 ph p 0 ph ,利用理想气体的物态方程 P i V iT TP 2V 2"T TV 2 PM / P 2T 1P opgh T 2V 1 / pj 6.11 10 5 m 312 - 7氧气瓶的容积为3.210 2 m 3,其中氧气的压强为1.3 107 Pa , 氧气厂规定压强降到 1.0 106Pa 时,就应重新充气,以免经常洗瓶.某小则一瓶氧气可用天数n m 1 m 2 /m 3 P 1 p 2V 1/ P 3V 3 9.5解2根据分析中所述,由理想气体物态方程得等温膨胀后瓶内氧气在压强 为p 21.00 106 Pa 时的体积为每天用去相同状态的氧气容积V 2则瓶内氧气可用天数为12 -8设想太阳是由氢原子组成的理想气体,其密度可当作是均匀的.若 此理想气体的压强为1.35 1014Pa •试估计太阳的温度.(已知氢原子的质量m H 1.67 1027Pa ,太阳半径E H 1.67 10 27kg ,太阳质量30m s 1.99 10 kg )分析 本题可直接运用物态方程 P nkT 进行计算. 解氢原子的数密度可表示为n m s / E H V S4 3m S / m H - nR S3根据题给条件,由 P nkT 可得太阳的温度为T p/nk 4n)m H R 3/ 3m s k1.16 107K太阳温度与实际的温度相差较大.估算太阳 (或星体)表面温度的几种较实用的方法在教材第十五章有所介绍.12 - 9 一容器内储有氧气,其压强为1.01 105 Pa ,温度为27(1)气体分子的数密度;(2)氧气的密度;(3)分子的平均平动动能; 子间的平均距离.(设分子间均匀等距排列)分析 在题中压强和温度的条件下, 氧气可视为理想气体. 因此, 气体的物态方程、密度的定义以及分子的平均平动动能与温度的关系等求V 2P l V1/ p2n V 2 V 1 /V 2P i P 2 V i / pV 9.5说明实际上太阳结构并非本题中所设想的理想化模型,因此,计算所得的C,求:可由理想解.又因可将分子看成是均匀等距排列的,故每个分子占有的体积为(1)单位体积分子数氧气的密度氧气分子的平均平动动能氧气分子的平均距离通过对本题的求解,我们可以对通常状态下理想气体的分子数密度、 动动能、分子间平均距离等物理量的数量级有所了解.12 — 10 2.0 X0 2 kg 氢气装在4.0 W-3m 3的容器内,当容器内的压强为 3.90 105Pa时,氢气分子的平均平动动能为多大?分析 理想气体的温度是由分子的平均平动动能决定的,即k3kT/2 •因此,根据题中给出的条件,通过物态方程pV = m/MRT , 求出容器内氢气的温度即可得3kT /2 3pVMk 2mR 3.8912 — 11温度为0 C 和100 C 时理想气体分子的平均平动动能各为多少?欲使分子的平均平动动能等于 1eV ,气体的温度需多高? 解 分子在0 C 和100 C 时平均平动动能分别为由于1e V=1.6>10—19J,因此,分子具有1eV 平均平动动能时,气体温度为—3T 2 k / 3k 7.73 103 KV od 3,由数密度的含意可知 V 01/ n , d 即可求出.n p/ kT2.44 1025m 3m/V pM/ RT31.30 kg m -k3kT/26.21 10 21 Jd V r /n 3.4510 9m平均平解由分析知氢气的温度TMPV,则氢气分子的平均平动动能为mR13kT 1 /2 5.65 10 21J23kT 2 / 2 7.72 10 21JV31.69 10-1s 扫RT2\ M1.83 103 m s-1这个温度约为7.5 X03 C.12 —12某些恒星的温度可达到约1.0 1)08K,这是发生聚变反应(也称热核反应)所需的温度.通常在此温度下恒星可视为由质子组成.求:(1)质子的平均动能是多少?(2)质子的方均根速率为多大?分析将组成恒星的大量质子视为理想气体,质子可作为质点,其自由度i = 3,因此,质子的平均动能就等于平均平动动能与温度的关系mV2/2 3kT/2,可得方均根速率(1)由分析可得质子的平均动能为质子的方均根速率为气体温度T2= 2.7K时,有•此外,由平均平动动能后.& 3mv2 /2 3kT/2 2.07 1015 J12 率、厅2厝“8 106m s-1—13 试求温度为300.0 K和2.7 K(星际空间温度方均根速率及最概然速率)的氢分子的平均速分析分清平均速率v、方均根速率J v2及最概然速率V p的物理意义,并利用三种速率相应的公式即可求解解氢气的摩尔质量M = 2 >10 3kg mol 1,气体温度T i = 300.0K,则有1.78 103 m s-1J v23町1.93 10 3 -1V p 1.58 103s-1V p H 2]2RT{一2-0MH2._3110 m s3-11.50 10 m s M12 -14如图所示,i 、n 两条曲线分别是氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦分子速率分布曲线•试由图中数据求:(1)氢气分子和氧气分子的最概它们的最概然速率V p 也就不同.因 M H 2 M O 2,故氢气比氧气的V P 要大, 由此可判定图中曲线n 所标V p = 2.0 X103 m-s ^1应是对应于氢气分子的最概然速率.从而可求出该曲线所对应的温度 .又因曲线I 、n 所处的温度相同,而曲线n 对应的V p 较大,因而代表 气体温度较高状态. 解(1)由分析知氢气分子的最概然速率为故曲线i 中氧气的最概然速率也可按上式求得 /2RT.同样,由V p 冷可知, 如果是同种气体,当温度不同时,最概然速率V p 也不同.温度越高,V P 越大.然速率;(2)两种气体所处的温度;(3)若图中i 、n 分别表示氢气在不同12 — 17温度相同的氢气和氧气, 若氢气分子的平均平动动能为 6.21 W 21J ,利用M O 2 / M H 2 = 16可得氧气分子最概然速率为V po 2 V p J 450102 ms 1T V 2M /2R 4.81 102 Kpn 代表气体温度较高状态—15日冕的温度为2.0 W 6K ,所喷出的电子气可视为理想气体.试求其中电子的方均根速率和热运动平均动能 解方均根速率好j 竺9.5 106 m s 1V m.平均动能兄 3kT / 24.1 10 17 J12 — 16在容积为2.03m 3的容器中,有内能为6.75 102J 的刚性双原子分子某理想气体.(1)求气体的压强;(2)设分子总数为5.4 X1022个,求分子的平均平动动能及气体的温度pV = mM RT 可解出气体的压强.(2)求得压强后,再依据题给数据可求得分子数密度, 则由公式P = nkT 可求气体温度.气体分子的平均平动动能可由 乙 3kT /2求出.解⑴由E捺护T和卩―mM RT可得气体压强气体分子的平均平动动能为由V p得气体温度V M12 分析 (1) 一定量理想气体的内能Em?RT,对刚性双原子分子而言,i = 5.由上述内能公式和理想气体物态方程(2)分子数密度n = N/V ,T p/ 2E/iV 1.35则该气体的温度nk pV / nk105 Pa3.62 105Pa3kT/2 7.49 1021 J12 —17温度相同的氢气和氧气,若氢气分子的平均平动动能为 6.21 W 21J,试求(1)氧气分子的平均平动动能及温度;(2)氧气分子的最概然速率.分析(1)理想气体分子的平均平动动能I 3kT / 2 ,是温度的单值函数,213kT/2 6.21 10 J,则氧气的温度为:T 2工/3k 300 K氧气的摩尔质量M = 3.2 10 2kg mol 1V p 3.95 102p V M想气体并具有相同的温度分析由题意声波速率U与气体分子的方均根速率成正比,即u J V2;而在一定温度下,气体分子的方均根速率W2J1/M,式中M为气体的摩尔质量.因此,在一定温度下声波速率U 71/ M .解依据分析可设声速U A J1/ M,式中A为比例常量.则声波通过氧气与氢气的速率之比为12 - 19已知质点离开地球引力作用所需的逃逸速率为V J2gr,其中r为地球半径.(1)若使氢气分子和氧气分子的平均速率分别与逃逸速率相等,它们各自应有多高的温度;(2)说明大气层中为什么氢气比氧气要少.(取r=6.40 X06m) 分析气体分子热运动的平均速率V』8RT,对于摩尔质量M不同的气与气体种类无关.因此, 氧气和氢气在相同温度下具有相同的平均平动动能, 从而可以求出氧气的温度.(2)知道温度后再由最概然速率公式V p 崔即可求解V M V p .(1)由分析知氧气分子的平均平动动能为则有12 -18 声波在理想气体中传播的速率正比于气体分子的方均根速率•问声波通过氧气的速率与通过氢气的速率之比为多少? 设这两种气体都是理U H20.25U02 Y M O2V TT M体分子,为使V等于逃逸速率V,所需的温度是不同的;如果环境温度相同, 则摩尔质量M 较小的就容易达到逃逸速率解(1)由题意逃逸速率V J2gr ,而分子热运动的平均速率V J-8-RTY T Mv V时,有T鬻当由于氢气的摩尔质量M H2 2.0 10 3 kg mol 1,氧气的摩尔质量M O2 3.2 10 2 kg mol 1,则它们达到逃逸速率时所需的温度分别为T H2 1.18 104 K, T O2 1.89 105 K(2)根据上述分析,当温度相同时,氢气的平均速率比氧气的要大(约为4倍),因此达到逃逸速率的氢气分子比氧气分子多.按大爆炸理论,宇宙在形成过程中经历了一个极高温过程.在地球形成的初期,虽然温度已大大降低,但温度值还是很高.因而,在气体分子产生过程中就开始有分子逃逸地球,其中氢气分子比氧气分子更易逃逸.另外,虽然目前的大气层温度不可能达到上述计算结果中逃逸速率所需的温度,但由麦克斯韦分子速率分布曲线可知,在任一温度下,总有一些气体分子的运动速率大于逃逸速率线也可知道.从分布曲在相同温度下氢气分子能达到逃逸速率的可能性大于氧气分子故大气层中氢气比氧气要少12 —20容积为1m3的容器储有1mol氧气,以v= 10m • 1的速度运动, 设容器突然停止,其中氧气的80%的机械运动动能转化为气体分子热运动动能.试求气体的温度及压强各升高了多少分析容器作匀速直线运动时,容器内分子除了相对容器作杂乱无章的热运动外,还和容器一起作定向运动.其定向运动动能(即机械能)为mv2/2.按照题意,当容器突然停止后,80%定向运动动能转为系统的内能.对一定量理想气体内能是温度的单值函数,则有关系式:m 5R AT 成立,从而可求AT.再利用理想气体物态方M 2当容器体积不变时,由 pV = mRT/M 得12 - 21 有N 个质量均为 m 的同种气体分子,⑵由N 和Vo求a值;(3)2△E mv 80%程,可求压强的增量 解由分析知AE 20.8mv /2 m 5A T,其中m为容器内氧气质量.又氧气的摩尔质量为M 3.22 110 kg mol ,解得AT =6.16 10: 2KAP 黑 AT 0.51Pa它们的速率分布如图所示.(1)说明曲线与横坐标所包围的面积的含义;分析 处理与气体分子速率分布曲线有关的问题时,关键要理解分布函数f V的物理意义.f V dN/Ndv,题中纵坐标Nf v dN/dv,即处于速率V附近单位速率区间内的分子数.同时要掌握fv的归一化条件,即0 f vdv 1.在此基础上,根据分布函数并运用数学方法(如函数求平均值或极值等),即可求解本题.解(1)由于分子所允许的速率在0到2 V o的范围内,由归一化条件可知图中曲线下的面积of vdv即曲线下面积表示系统分子总数 N.速率在V o /2到3V o /2间隔内的分子数为分子速率平方的平均值按定义为(2 )从图中可知,在o 到v o 区间内,Nf v av/v 0 ;而在0到2 V o 区间,Nf v a 则利用归一化条件有voav J——2v oadvv oA N:空dvv o vo3v o /2adv 7N/12v 2ov 2dN/N v 2f v dv故分子的平均平动动能为V o2voa 2 I 31 2 —v dv ——mv o vN 3612 - 22试用麦克斯韦分子速率分布定律导出方均根速率和最概然速率分析麦克斯韦分子速率分布函数为3/22「, m 2 mvf v 4 n ----- v exp -------采用数学中对连续函数求自变量平均值的方法,求解分子速率平方的平均_2v 2dN值,即v -------- ,从而得出方均根速率.由于分布函数较复杂,在积分dN过程中需作适当的数学代换 .另外,最概然速率是指麦克斯韦分子速率分布函数极大值所对应的速率,因而可采用求函数极值的方法求得解(1)根据分析可得分子的方均根速率为r —N1/2J v 2 v 2dN/N3/2x m 4 4 n ---- v exp1/22mv , dv2kTmv F /2.■^齐表示在v附近单位速率区间的粒子数占总粒子数的百分比f v dv 0 f v dv ,因此根据题给条件可得令 mv2/2kT x 2,则有 J v 24 2kT /n m"dx1/23kT1/2 1.73 巴m1/212 令df v dv 0,即3/24 n2k uT2vex p2mv 2kT 2kT 1/2V p2 mv 2v 2—— 2kT exp2mv 2kTRT 1/2 1.41 —— m-23导体中自由电子的运动可看作类似于气体分子的运动(故称电子 气)•设导体中共有N 个自由电子,其中电子的最大速率为 V F(称为费米速率).v ~ v dv 之 间 的dN4 nA 2 . --- v dv N 0V Fv 0,A(1)画出分布函数图; (2)用 N 、v F定出常数A ;电子气中电子的平均动能飞37/5 ,其中分析理解速率分布函数的物理意义,就不难求解本题.速率分布函数它应满足归一化条件Vf v 〜v 的函数关系,由此可作出解析图和求出A .在f v 〜V 函数关系确的速率分布函数3N /4 n F,C 2V F4 nn 2 , 3V Fc --- v dv ---- 0N 5;mv 2/23乍/5后压强降为8.11 104Pa .设大气的温度均为27.0 C .问此时飞机距地面的高度为多少?(设空气的摩尔质量为2.89 X0-2kg mol -1 )分析 当温度不变时,大气压强随高度的变化主要是因为分子数密度的改变 而造成.气体分子在重力场中的分布满足玻耳兹曼分布.利用地球表面附近气压公式P P o exp mgh/kT ,即可求得飞机的高度h.式中p o 是地面的大 气压强. 解飞机高度为RT 3ln p 0/ p 1.93 10 m Mg12 — 25 在压强为1.01 105Pa 下,氮气分子的平均自由程为 6.0 X06cm,当温度不变时,在多大压强下,其平均自由程为— 1分析气体分子热运动的平均自由程入一—,其中分子数密度n 由物定的情况下,由 v2f v dv 可以求出v2,从而求出飞mv 2/2.4 T A 2--- v v NV Fv V F利用分析中所述归一化条件,有,其分布函数图如图所示V F 4 T A 0N v 2dV 1得12 -24一飞机在地面时,机舱中的压力计指示为1.01 105 Pa ,到高空(1)由—2vV 2 f vdvkTh ——ln P 0/Pmg1.0mm 。
人教版八年级数学上册《第十二章全等三角形》课后练习及答案解析
人教版八年级数学上册《第十二章全等三角形》课后练习及答案解析一、选择题(每小题3分,共30分) 1.下列说法正确的是( )A.形状相同的两个三角形全等B.面积相等的两个三角形全等C.完全重合的两个三角形全等D.所有的等边三角形全等 2. 如图所示,a,b,c 分别表示△ABC 的三边长,则下面与△ABC 一定全等的三角形是( )3.如图所示,已知△ABE ≌△ACD ,∠1=∠2,∠B=∠C , 下列不正确的等式是( ) B.∠BAE=∠CADA.AB=AC C.BE=DC D.AD=DE 4. 在△ABC 和△A /B /C /中,AB=A /B /,∠B=∠B /,补充条件后仍不一定能保证△ABC ≌△A /B /C /,则补充的这个条件是( )A .BC=B /C / B .∠A=∠A / C .AC=A /C /D .∠C=∠C / 5.如图所示,点B 、C 、E 在同一条直线上,△ABC 与△CDE都是等边三角形,则下列结论不一定成立的是( )A.△ACE ≌△BCDB.△BGC ≌△AFCC.△DCG ≌△ECFD.△ADB ≌△CEA6. 要测量河两岸相对的两点A,B 的距离,先在AB 的垂线BF 上取两点C,D ,使CD=BC ,再作出BF 的垂线DE ,使A,C,E 在一条直线上(如图所示),可以说明△EDC ≌△ABC ,得ED=AB ,因此测得ED 的长就是AB 的长,判定△EDC ≌△ABC 最恰当的理由是( ) 第3题图第5题图 第2题图第6题图AB C DA.边角边B.角边角C.边边边D.边边角7.已知:如图所示,AC=CD ,∠B=∠E=90°,AC ⊥CD ,则不正确的结论是( )A .∠A 与∠D 互为余角B .∠A=∠2C .△ABC ≌△CED D .∠1=∠28. 在△ABC 和△FED 中,已知∠C=∠D ,∠B=∠E ,要判定这两个三角形全等,还需要条件( ) A.AB=ED B.AB=FD C.AC=FD D.∠A=∠F 9.如图所示,在△ABC 中,AB=AC ,∠ABC 、∠ACB 的平分线BD ,CE 相交于O 点,且BD 交AC 于点D ,CE 交AB 于 点E .某同学分析图形后得出以下结论:①△BCD ≌△CBE ; ②△BAD ≌△BCD ;③△BDA ≌△CEA ;④△BOE ≌△COD ;⑤△ACE ≌△BCE ,上述结论一定正确的是( ) A.①②③ B.②③④ C.①③⑤ D.①③④10、下列命题中:⑴形状相同的两个三角形是全等形;⑵在两个三角形中,相等的角是对应角,相等的边是对应边;⑶全等三角形对应边上的高、中线及对应角平分线分别相等,其中真命题的个数有( ) A 、3个 B 、2个 C 、1个 D 、0个二、填空题(每题3分,共21分)11.如图6,AC=AD,BC=BD,则△ABC≌ ;应用的判定方法是 .12.如图7,△ABD≌△BAC,若AD=BC,则∠BAD的对应角为 .13.已知AD是△ABC的角平分线,DE⊥AB于E,且DE=3cm ,则点D到AC的距离为 .B C DA 图6 D O CBA 图8 A D CB图7 第9题图 第7题图14.如图8,AB与CD交于点O,OA=OC,OD=OB,∠AOD= ,根据 可得△AOD≌△COB,从而可以得到AD= .15.如图9,∠A=∠D=90°,AC=DB,欲使OB=OC,可以先利用“HL”说明 ≌ 得到AB=DC,再利用“ ”证明△AOB≌ 得到OB=OC. 16.如果两个三角形的两条边和其中一边上的高分别对应相等,那么这两个三角形的第三边所对的角的关系是 .17.如图10,某同学把一块三角形的玻璃打碎成三片,现在他要到玻璃店去配一块完全一样形状的玻璃.那么最省事的办法是带________去配,这样做的数学依据是是 . 三、解答题(共29分)18. (6分)如右图,已知△ABC 中,AB =AC ,AD 平分∠BAC ,请补充完整过程说明△ABD ≌△ACD 的理由.解: ∵AD 平分∠BAC∴∠________=∠_________(角平分线的定义)在△ABD 和△ACD 中⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∴△ABD ≌△ACD ( ) 19. (8分)如图,已知△≌△是对应角.(1)写出相等的线段与相等的角;(2)若EF=2.1 cm ,FH=1.1 cm ,HM=3.3 cm ,求MN和HG 的长度.第19题图图10 DCBA20.(7分)如图,A、B两建筑物位于河的两岸,要测得它们之间的距离,可以从B点出发沿河岸画一条射线BF,在BF上截取BC=CD,过D作DE∥AB,使E、C、A在同一直线上,则DE的长就是A、B之间的距离,请你说明道理.21.(8分)已知AB∥DE,BC∥EF,D,C在AF上,且AD=CF,求证:△ABC≌△DEF.四、解答题(共20分)22.(10分)已知:BE⊥CD,BE=DE,BC=DA,求证:①△BEC≌△DAE;②DF⊥BC.B C EF A23.(10分)如图,在四边形ABCD 中,E 是AC 上的一点,∠1=∠2,∠3=∠4,求证: ∠5=∠6.12章·全等三角形(详细答案)一、选择题 CBDCD BDCDC二、填空题 11、△ABD SSS 12、∠ABC 13、3cm 14、∠COB SAS CB 15、△ABC △DCB AAS △DOC 16、相等 17、○3 两角和它们的夹边分别相等的两个三角形全等三、解答题18、AD CAD AB=AC ∠BAD=∠CAD AD=AD SAS19、B 解:(1)EF=MN EG=HN FG=MH ∠F=∠M ∠E=∠N ∠EGF=∠MHN (2)∵△EFG ≌△NMH ∴MN=EF=2.1cm∴GF=HM=3.3cm ∵FH=1.1cm ∴HG=GF -FH=3.3-1.1=2.2cm 20、解:∵DE ∥AB ∴∠A=∠E在△ABC 与△CDE 中∠A=∠E BC=CD∠ACB=∠ECD∴△ABC ≌△CDE(ASA)∴AB=DE21、证明:∵AB ∥DE∴∠A=∠EDF∵BC ∥EFCA∴∠ACB=∠F∵AD=CF∴AC=DF在△ABC与△DEF中∠A=∠EDFAC=DF∠ACB=∠F△ABC≌△DEF(ASA)四、解答题22、证明:①∵BE⊥CD∴∠BEC=∠DEA=90°在Rt△BEC与Rt△DEA中BC=DABE=DE∴Rt△BEC≌Rt△DEA(HL)②∵Rt△BEC≌Rt△DEA∴∠C=∠DAE∵∠DEA=90°∴∠D+∠DAE=90°∴∠D+∠C=90°∴∠DFC=90°∴DF⊥BC23、证明:在△ABC与△ADC中1=∠2AC=AC3=∠4∴△ABC≌△ADC(ASA)∴CB=CD在△ECD与△ECB中CB=CD∠3=∠4CE=CE∴△ECD≌△ECB(SAS)∴∠5=∠6第十二章全等三角形一、填空题(每小题4分,共32分).1.已知:///ABC A B C ∆∆≌,/A A ∠=∠,/B B ∠=∠,70C ∠=︒,15AB cm =,则/C ∠=_________,//A B =__________.2.如图1,在ABC ∆中,AB=AC ,AD ⊥BC 于D 点,E 、F 分别为DB 、DC 的中点,则图中共有全等三角形_______对.图1 图2 图33. 已知△ABC ≌△A ′B ′C ′,若△ABC 的面积为10 cm 2,则△A ′B ′C ′的面积为______ cm 2,若△A ′B ′C ′的周长为16 cm ,则△ABC 的周长为________c m . 4. 如图2所示,∠1=∠2,要使△ABD ≌△ACD ,需添加的一个条件是________________(只添一个条件即可).5.如图3所示,点F 、C 在线段BE 上,且∠1=∠2,BC =EF ,若要使△ABC ≌△DEF ,则还需补充一个条件________,依据是________________.6.三角形两外角平分线和第三个角的内角平分线_____一点,且该点在三角形______部. 7.如图4,两平面镜α、β的夹角 θ,入射光线AO 平行于β,入射到α上,经两 次反射后的出射光线CB 平行于α,则角θ等于________.8.如图5,直线AE ∥BD ,点C 在BD 上,若AE =4,BD =8,△ABD 的面积为16,则ACE △ 的面积为______.二、选择题(每小题4分,共24分) 9.如图6,AE =AF ,AB =AC ,E C 与B F 交于点O ,∠A =600,∠B =250,则∠E OB 的度数为( )A 、600B 、700C 、750D 、85010.△ABC ≌△DEF ,且△ABC 的周长为100 cm ,A 、B 分别与D 、E 对应,且AB =35 cm ,DF =30 cm ,则EF 的长为( ) A .35 cm B .30 cm C .45 cm D .55 cm11.图7是一个由四根木条钉成的框架,拉动其中两根木条后,它的形状将会改变,若固定其形状,下列有四种加固木条的方法,不能固定形状的是钉在________两点上的木条.( )A .A 、FB .C 、E C .C 、AD .E 、F12.要测量河两岸相对的两点A 、B 的距离,先在AB 的垂线BF 上取两点C 、D ,使CD= BC ,再定出BF 的垂线DE ,使A 、C 、E 在一条直线上,可以证明△EDC ≌△ABC , 得到ED=AB ,因此测得ED 的长就是AB 的长(如图8),判定△EDC ≌△ABC 的理由是( )NAMC B图7 图8 图9 图10A.边角边公理 B.角边角公理; C.边边边公理 D.斜边直角边公理13.如图9,在△ABC中,∠A:∠B:∠C=3:5:10,又△MNC≌△ABC,则∠BCM:∠BCN等于()A.1:2 B.1:3C.2:3 D.1:414.如图10,P是∠AOB平分线上一点,CD⊥OP于F,并分别交OA、OB于CD,则CD_____P点到∠AOB两边距离之和.( )A.小于B.大于C.等于D.不能确定三、解答题(共46分)中,∠ACB=90°,延长BC至B',使15.已知如图11,ABCC B'=BC,连结A B'.求证:△AB B'是等腰三角形.图11第十二章全等三角形。
高中生物-第十二章 消化系统课件及习题解析
食物的消化和吸收
1
消化过程
食物在消化系统中经历一系列的化学和物理变化,如口腔中的淀粉酶作用、胃酸 的分泌、小肠中的蛋白水解等。
2
吸收过程
消化后的食物分子通过小肠壁的细胞摄取,并进入血液循环,以供给身体各个组 织和器官。
3
重要营养物质
碳水化合物、蛋白质和脂肪是人体所需的主要营养物质,在消化系统中被分解和 吸收。
高中生物-第十二章 消化 系统课件及习题解析
通过本课件,我们将深入研究消化系统的组成、构造和功能,探究食物的消 化和吸收过程,以及消化系统与健康的关系。让我们一起来探索人体内神奇 而复杂的消化过程!
消化系统的组成和概述
消化系统由各种器官组成,包括口腔、食道、胃、小肠、大肠和肝脏等。每 个器官都扮演着重要的角色,协同工作来消化和吸收食物,供应身体所需的 能量和营养物质。
胃的结构和功能
胃是一个具有弹性的胃袋,分为底部、体部和底部。它分泌胃酸、消化酶和黏液,将食物与消化液混合,形成 胃糜并杀灭细菌。
胃液的成分和作用
胃液主要由胃酸、消化酶和黏液组成。它的作用是杀菌、混合和分解食物成为半流体的胃糜。
小肠的结构和功能
小肠是一个非常长的、有细的管道,内壁覆盖着绒毛。它的结构提供了巨大 的表面积,以便更好地吸收消化后的食物分子。
消化道的构造和功能
口腔
牙齿和舌头帮助咀嚼和润湿食物,唾液中的酶 开始淀粉消化。
胃
分泌胃酸和消化酶,混合和分解食物成为半流 体的胃糜。
食道
将食物从口腔运送到胃,以蠕动的运动和重力 为推动力。
小肠
主要的消化和吸收场所,内壁有类似毛细血管 的细胞和绒毛。
唾液的成分和作用
唾液由水、酶和黏液组成。它的主要作用是润湿食物、帮助咀嚼ห้องสมุดไป่ตู้开始淀粉 消化。
三相电路习题与详解答案
第十二章 ( 三相电路)习题解答一、选择题1.对称三相Y联接负载,各相阻抗为Ω+j3)3(,若将其变换为等效Δ联接负载,则各相阻抗为C 。
A.Ω+j1)1(; B.3Ω45/2; C.Ω+j9)9(; D.Ω+j3)3(32.如图11—1所示电路中,S闭合时为对称三相电路,设00/UUA=&V(AU&为A相电源的电压),则S断开时,负载端C 。
A.00/UUNA='&V,0120/-='UUNB&V;B.00/UUNA='&,0180/UUNB='&V;C.030/23UUNA='&V,0150/23-='UUNB&V;D.030/23-='UUNA&V,030/23-='UUNB&V3.如图11—2所示对称三相电路中,线电流AI&为 D 。
A.NAZZU+&; B.NAZZU3+&; C.3NAZZU+&; D.ZUA&4.对称三相电路总有功功率为ϕ=cos3llIUP,式中的ϕ角是B 。
A.线电压与线电流之间的相位差角;B.相电压与相电流之间的相位差角;C.线电压与相电流之间的相位差角;D.相电压与线电流之间的相位差角5.如图11—3所示对称星形三相电路的线电流为2A,当S闭合后A I&变为A 。
A.6A;B.4A;C.34A;D.32 A解:设0/0UUA=&,则0120/-=UUB&,0120/UUC=&,0150/3303-=-=U/UUAABA&&&,0303/UUCCA&&=,开关闭合后CBAIII&&--=Z/U /U ZU U CA CABA 003031503&&&&+-=+=0000015015033012031503//ZU Z / /U /U A AA +-=+-=&&A 6233=⨯==ZU A二、填空题1.三相三线制电路中可用 二 瓦计法测量三相负载功率。
第十二章---压杆稳定(习题解答)
12-4 图示边长为a 的正方形铰接结构,各杆的E 、I 、A 均相同,且为细长杆。
试求达到临界状态时相应的力P 等于多少?若力改为相反方向,其值又应为多少?N BB CN B AB CC D解:(1)各杆的临界力222..222cr BD cr EI EI P P aaππ===外(2)求各杆的轴力与P 的关系。
由对称性可知,外围的四个杆轴力相同,AB BC CD DA N NN N ===。
研究C 、B 结点,设各杆都是受拉的二力杆,则与结点相联系的杆施与背离结点指向杆内的拉力,C 、B 结点受力如图所示。
第一种情况:C:)02450CB CB X P N cos N =→--=→=-∑ 压杆B:()02450BD BC BD BC Y N N cos N P =→--=→==∑拉杆 令2,.2=C B cr C B cr EI N P P P aaπ=-==↔外第二种情况: )C B P N =拉杆 ()-BD BC N P ==压杆22.22-==22BD BC cr BD EI EI N P P P aaππ===↔12-6 图示矩形截面松木柱,其两端约束情况为:在纸平面内失稳时,可视为两端固定;在出平面内失稳时,可视为上端自由下端固定。
试求该木柱的临界力.解:(1)计算柔度:①当压杆在在平面内xoz 内失稳,y 为中性轴。
0.57101.04xz xz yl i μλ⋅⨯===②当压杆在出平面内xoy 内失稳,z 为中性轴。
27242.490.200xy xy zli μλ⋅⨯===③λ越大,压杆越容易失稳,故此压杆将在在平面内先失稳。
m ax(.)242.49xz xy λλλ==(2)松木75242.49P λ=<,故采用欧拉公式计算P cr 222112(0.110)(0.1200.200)40.28242.49cr cr E P A Aπσλπ=⋅=⋅⨯⨯=⨯⨯=N kN12-7铰接结构ABC 由具有相同截面和材料的细长杆组成。
工程热力学(第三版)习题答案全解可打印第十二章
循环制冷量中的冷量佣
T (25 + 273.15)K − 1 × 1060.7kJ/kg = 164.35kJ/kg ex ,Q = 0 − 1 qc = (−15 + 273.15)K Tc
循环佣效率
ηe =
x
ex ,Q 164.35kJ/kg = = 0.715 ′ 230kJ/kg wnet
T4,a = 300K − 0.8 × (300 − 219.18)K = 235.34K T4,b = 300K − 0.8 × (300 − 179.81)K = 203.85K
ηCS =
h2 − h1 T2 − T1 = h2′ − h1 T2′ − T1
T2′ = T1 + (T2 − T1 ) / ηcs
Pnet =
ψ c 10kW = = 2.63kW 3.80 ε act
10kW = 2.59" 冷吨 " 3.86
(3) 折合冷吨
ψc
3.86
=
12-2 一逆向卡诺制冷循环,其性能系数为 4,问高温热源与低温热源温度之比多少?若输入 功率为 1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”?如果将此系统改作热泵循环,高、低温热源温度 及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。 解: (1) ε c =
4 设该装置的制冷量ψ c = 4.2 ×10 kJ ,求氨的流量 qm ; (4)求该装置的佣效率。
h
解: (1)查 NH3 表, p1 = 0.236MPa;p2 = 1.003MPa (2)查 NH3 表
h1′ = 111.66kJ/kg h1′′ = 1424.6kJ/kg
h1 = xh1 + (1 − x)h1′ = 0.95 × 1424.6kJ/kg + (1 − 0.95) × 111.66kJ/kg = 1358.95kJ/kg ′ = 0.4538kJ/(kg ⋅ K) s1 ′ + x( s1 ′′ − s1 ′) s1 = s1 = 0.4538kJ/(kg ⋅ K) + 0.95 × (5.5397 − 0.4538)kJ/(kg ⋅ K) = 5.2854kJ/(kg ⋅ K)
第十二章 差错控制编码 习题解答
方法2:信息与典型生成矩阵G计算得到系统码 (不建议考试时使用,但是在实际中被使用)
1 0 0 1 0 1 [110] 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1
1 1 00 11
方法3:典型生成矩阵G的某些行进行模2加运算 (适合信息位中“1”的个数不多的场合) “110”
(3)写出信息码“110”所对应的系统码 方法1:由监督方程
a4 a3 a2 a0 0 a4 a3 a1 0 a5 a3 a0 0 可得 a0 a5 a3 =1 0=1 a1 a4 a3 =1 0=1 a2 a4 a3 a0 =1 0 1=0
由 g ( x) x x x 1 可以直接画出编码器
门2 D0
4
2
⊕
D1
⊕
D2
D3
⊕
输出
门1
⊕
码组
输入信息码元
将非典型监督矩阵转换为典型监督矩阵
非典型
H
0 0 1
1 1 0
1 1 1
1 0 0
0 1 0
1 0 1
① ② ③
利用线性代数的初等变换, ① ⊕ ③
典型
①
1 0 0
H
1 0 1
1 1 0
0 1 1
0 1 0
0 0 1
Prk I r
典型
H
1 0 1
1 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 0 1 0 1 ① ② 典型生成矩阵G 0 1 0 1 1 0 ③ 0 0 1 0 1 0
①
⊕
③
1 1 00 11
第十二章动能定理习题解答
动能定理
(1)
对式(1)求导
曲柄OA,定轴转动微分方程
12–26图12-46所示的三棱柱A沿三棱柱B的光滑斜面滑动,A和B的质量各为m1与m2,三棱柱B的斜面与水平面成 角。如开始时物体系静止,不计摩擦。试求运动时三棱柱B的加速度。
图12-46
动量守恒
,开始静止,
有
(1)
对时间求导
(2)
图12-30
动能定理
12–9图12-31所示链条传运机,链条与水平线的夹角为 ,在链轮B上作用一力偶矩为M的力偶,传运机从静止开始运动。已知被提升重物A的质量为m1,链轮B、C的半径均为r,质量均为m2,且可看成均质圆柱。试求传运机链条的速度,以其位移s表示。不计链条的质量。
图12-31
动能定理
12–10如图12-32所示,质量为m1的直杆AB可以自由地在固定铅垂套管中移动,杆的下端搁在质量为m2、倾角为 的光滑的楔块C上,楔块又放在光滑的水平面上。由于杆的压力,楔块向水平向右方向运动,因而杆下降,试求两物体的加速度。
图12-27
12–6椭圆规尺在水平面内由曲柄带动,设曲柄和椭圆规尺都是均质细杆,其质量分别为m1和2m1,且OC=AC=BC=l,如图12-28所示。滑块A和B的质量都等于m2。如作用在曲柄上的力偶矩为M,不计摩擦,试求曲柄的角加速度。
图12-28
动能定理
12–7曲柄导杆机构在水平面内,曲柄OA上作用有一力偶矩为M的常力偶,如图12-29所示。若初始瞬时系统处于静止,且∠AOB= ,试问当曲柄转过一圈后,获得多大的角速度?设曲柄质量为m1,长为r且为均质细杆;导杆质量为m2;导杆与滑道间的摩擦力可认为等于常值F,不计滑块A的质量。
12–28均质杆AB的质量为m=4kg,其两端悬挂在两条平行绳上,杆处在水平位置,如图12-48所示。设其中一绳突然断了,试求此瞬时另一绳的张力F。
(完整版)三相电路习题和详解答案解析(最新整理)
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IA
U AN ZY
2.2
2 / 450 A,
U AN (2 j2)IA U AN 228.8/ 00 V, U l 3U AN 396V
3.图 11—8 所示电路中,对称三相电源线电压为 380 V,单相负载阻抗 Z 38 ,对
称三相负载吸收的平均功率 P 3290 W,功率因数 0.5 (感性),求 IA 、 IB 、 IC 。
接在线电压为 380 V 的对称三相电源上。①.设负载中一相断路(S2断开时),求线电流
和相电流;②.设一条端线断路(S1 打开),求线电流和相电流。
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解:正常工作时,S1、S2 都闭合,相电流 I p
380 16 j24
380 28.84
13.2A ,线电流
Il 3 I p 22.82 A 。
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第十二章 ( 三相电路)习题解答
一、选择题
1.对称三相Y 联接负载,各相阻抗为 (3 j3) ,若将其变换为等效 Δ 联接负载,则
各相阻抗为 C 。
A. (1 j1) ; B.3 2 / 450 ; C. (9 j9) ; D. 3(3 j3)
2.如图 11—1 所示电路中,S 闭合时为对称三相电路,设U A U / 00 V(U A 为 A 相
平均功率为 26.06 kW。
解:(1).星形接法时,设U AB 380/ 300 V ,则U A 220/ 00 V,
IA
2200 6 j8
22/ 53.10
A
P 3 380 22 cos(53.10 ) 8.69 kW
(2).三角形接法时
《新闻理论》第十二章习题
第十二章:新闻道德一、选择题1. 新闻道德的内涵不包括以下哪项?A. 职业道德B. 社会道德C. 个人道德D. 媒体道德答案:D解析:新闻道德的内涵主要是指职业道德、社会道德和个人道德,而媒体道德属于新闻道德的范畴。
2. 新闻道德的发展不包括以下哪项?A. 职业道德的规范化和制度化B. 社会道德的多元化和个性化C. 个人道德的理性化和自律化D. 媒体道德的统一化和标准化答案:D解析:新闻道德的发展包括职业道德的规范化和制度化、社会道德的多元化和个性化、个人道德的理性化和自律化等,而媒体道德的统一化和标准化不属于新闻道德的发展。
3. 新闻道德与媒体社会责任的关系不包括以下哪项?A. 相互促进B. 相互制约C. 相互独立D. 相互影响答案:C解析:新闻道德与媒体社会责任的关系包括相互促进、相互制约、相互影响等,而相互独立不属于新闻道德与媒体社会责任的关系。
4. 新闻道德在新闻传播中的作用不包括以下哪项?A. 维护社会稳定B. 促进社会和谐C. 保障新闻传播权利D. 提升媒体公信力答案:C解析:新闻道德在新闻传播中的作用包括维护社会稳定、促进社会和谐、提升媒体公信力等,而保障新闻传播权利属于新闻法治的范畴。
5. 新闻道德对新闻工作者的要求不包括以下哪项?A. 坚持真实性原则B. 保持客观公正C. 尊重受众权益D. 追求经济效益答案:D解析:新闻道德对新闻工作者的要求包括坚持真实性原则、保持客观公正、尊重受众权益等,而追求经济效益不属于新闻道德对新闻工作者的要求。
二、简答题1. 简述新闻道德的内涵及其在新闻传播中的作用。
答案:新闻道德是指新闻工作者在新闻传播活动中应遵循的职业道德规范。
在新闻传播中,新闻道德对于维护社会稳定、促进社会和谐、提升媒体公信力等方面具有重要作用。
2. 新闻道德的发展体现在哪些方面?它们如何影响新闻道德的实践?答案:新闻道德的发展体现在职业道德的规范化和制度化、社会道德的多元化和个性化、个人道德的理性化和自律化等方面。
第十二章习题答案new讲解
1、分析电子衍射与X 衍射有何异同?答:相同点:① 都是以满足布拉格方程作为产生衍射的必要条件。
② 两种衍射技术所得到的衍射花样在几何特征上大致相似。
不同点:① 电子波的波长比x 射线短的多,在同样满足布拉格条件时,它的衍射角很小,约为10-2rad 。
而X 射线产生衍射时,其衍射角最大可接近 2。
② 在进行电子衍射操作时采用薄晶样品,增加了倒易阵点和爱瓦尔德球相交截的机会,使衍射条件变宽。
③ 因为电子波的波长短,采用爱瓦尔德球图解时,反射球的半径很大,在衍射角θ较小的范围内反射球的球面可以近似地看成是一个平面,从而也可以认为电子衍射产生的衍射斑点大致分布在一个二维倒易截面内。
④ 原子对电子的散射能力远高于它对x 射线的散射能力,故电子衍射束的强度较大,摄取衍射花样时曝光时间仅需数秒钟。
2、倒易点阵与正点阵之间关系如何?倒易点阵与晶体的电子衍射斑点之间有何对应关系? 答:倒易点阵是与正点阵相对应的量纲为长度倒数的一个三维空间点阵,通过倒易点阵可以把晶体的电子衍射斑点直接解释成晶体相对应晶面的衍射结果,可以认为电子衍射斑点就是与晶体相对应的倒易点阵某一截面上阵点排列的像。
关系:① 倒易矢量g hkl 垂直于正点阵中对应的(hkl )晶面,或平行于它的法向N hkl② 倒易点阵中的一个点代表正点阵中的一组晶面③ 倒易矢量的长度等于点阵中的相应晶面间距的倒数,即g hkl =1/d hkl④ 对正交点阵有a *//a ,b *//b ,c *//c ,a *=1/a ,b *=1/b ,c *=1/c 。
⑤ 只有在立方点阵中,晶面法向和同指数的晶向是重合的,即倒易矢量g hkl 是与相应指数的晶向[hkl]平行⑥ 某一倒易基矢量垂直于正交点阵中和自己异名的二基矢所成平面。
3、用爱瓦尔德图解法证明布拉格定律。
证:如图,以入射X 射线的波长λ的倒数为半径作一球(厄瓦尔德球),将试样放在球心O 处,入射线经试样与球相交于O*;以O*为倒易原点,若任一倒易点G 落在厄瓦尔德球面上,则G 对应的晶面满足衍射条件产生衍射。
第十二章非正弦周期电流电路习题解答
第十二章(非正弦周期电流电路)习题解答、选择题1.在图12—1所示电路中,已知u s1 =[12 5.2cos( t)] V,u s2=5 2 cos(,t - 240°) V。
设电压表指示有效值,则电压表的读数为A. 12;解:设U如图12—1所示,根据KVL得u = u s1 u s2 = 12 5 2 cos( t) 5 2 cos( t 240°) 即u =12 52cos( t) 5 2cos( t -120°)=12 5.2cos( t -60°)根据U = u(2))・u2)得U = 12252 = 13A2.在图12—2所示的电路中,已知U s二2 cos(100t) V , i s =[3 •4、2cos(100t-600)]A,则u s发出的平均功率为丄一W。
B.解:由平均功率的计算公式得P =U(0)I(0) U(1)I(1) cos(0 600) = 0 3 1 4cos(600)=2W3•欲测一周期性非正弦量的有效值,应用_A_仪表。
A .电磁系;B .整流系;C.磁电系14.在图12—3所示的电路中,R = 20「,•丄=5门, 451,CU s二[100 276cos( t) 100cos(3 t)] V,现欲使电流i中含有尽可大的基波分量,Z应是C元件。
A .电阻;B .电感;C .电容CILJ3ZE12—3解:由图12 —3可见,此电路对基波的阻抗为Zj = R Z L— = 20 Z 5 45if=20 Z j458欲使电流i中含有尽可大的基波分量就是要使j5 - j 4 5乙的模最小,因此Z应为电容。
二、填空题1已知R = 501L=^ , ,豹CU s =[200 100cos(3 t)] V,则电压表的读数为70.7 V,电流表的读数为4 A。
R1 .图12 —4所示电路处于稳态。
图12—4解:由题目所给的条件可知,L、C并联电路对三次谐波谐振,因此,电压表的读数为100 =70.7V,而电流表的读数为2002 502.图12 —5 所示电路中,当u =200'2cos「t • V u = [ . 2U1cos( t 1) 、2U2 cos3 t 2)] V 时,测得UU1 105.83 V, U2 169.71 V。
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第12章 量子物理基础 2010-12-2419世纪末、二十世纪初,为克服经典物理在解释一系列物理实验(如黑体辐射、光电效应、康普顿散射等)时所遇到的巨大困难,人们创立了量子理论,量子理论与相对论理论一起共同构成了现代物理学的两大理论支柱。
本章介绍量子理论基础。
主要内容有:普朗克能量子假设;爱因斯坦光量子假设和光电效应方程;光子和自由电子互相作用的康普顿效应;氢原子的玻尔理论;德布罗意物质波假设;不确定关系;量子力学关于氢原子的主要结果;薛定谔方程以及薛定谔方程用于求解一维势阱和势垒问题等。
§12-1 黑体辐射 普朗克量子假设12-1-1热辐射 黑体任何物体在任何温度下都向外发射各种波长电磁波的性质称为热辐射。
实验表明:热辐射具有连续的辐射能谱,辐射能按波长的分布主要决定于物体的温度,温度越高,光谱中与能量最大的辐射所对应的波长越短 ,辐射的总能量越大。
温度为T 时,从物体表面单位面积上在单位波长间隔内所发射的功率称为单色辐出本领,用M λ(T )表示,单位是瓦/米2(W/m 2)。
温度为T 时,物体表面单位面积上所发射的各种波长的总辐射功率,称为物体的总辐射本领,用M (T )式表示,单位为W ⋅m -2。
一定温度下时,物体的辐出度和单色辐出度的关系为0()()M T M T d λλ∞=⎰. (12-1-1) 任何物体在任何温度下都发射热辐射,也吸收热辐射。
不同物体发射(或吸收)热辐射的本领往往是不同的。
1860年基尔霍夫研究指出,热辐射吸收本领大的物体,发射热辐射的本领也大。
白色表面吸收热辐射的能力小,在同温度下它发出热辐射的本领也小;表面越黑, 吸收热辐射的能力就越大,在同温度下它发出热辐射的本领也越大。
能完全吸收射到它上面的热辐射的物体叫做绝对黑体(简称黑体)。
黑体辐射热辐射的本领最大,研究黑体辐射的规律具有重要的理论意义。
绝对黑体是理想模型,自然界中绝对黑体是不存在的,但存在着近似的绝对黑体。
如不透明的空腔壁上开有一个小孔,小孔表面可以近似当作黑体。
这是因为射入小孔的电磁辐射,要被腔壁多次反射,每反射一次,空腔的内壁将吸收部分辐射能。
经过多次的反射,进入小孔的辐射几乎完全被腔壁吸收,由小孔穿出的辐射能可以略去不计则,故小孔可认为是近似的绝对黑体。
此外,当空腔处于某确定的温度时,有电磁辐射从小孔发射出来,相当于从面积等于小孔面积的温度为T 的绝对黑体表面射出。
图12-1空腔的小孔表面是近似的绝对黑体问题12-1白天,从远处看建筑物的窗户是黑暗的,这是为什么?问题12-2 把一块表面一半涂了煤烟的白瓷砖放到火炉内烧,高温下瓷砖的哪一半显得更亮些?12-1-2黑体辐射的实验规律黑体辐射实验的M (λ,T)-λ曲线如图15-2所示。
根据实验结果可总结出黑体辐射的两条实验规律。
首先对于给定温度的黑体,总辐射本领与温度的四次方成正比,即4()M T Tσ=(12-1-2)其中σ=5.67×10-8W/(m2·K4)为斯特藩-玻尔兹曼常数,此为斯特藩-玻尔兹曼定律。
其次黑体单色辐出度M(λ,T)最大值对应的波长λm与黑体温度成反比,即bT=mλ(12-1-3)式中b=2.898×10-3m·K。
(12-1-3)式表明,当黑体的温度升高时,(),M Tλλ-曲线上与单色辐出度的峰值相对应的波长mλ向短波方向移动,此规律称为维恩位移定律。
热辐射的规律在现代科学技术上具有广泛的应用,是高温测量、遥感、红外追综等技术的物理基础。
问题12-3 铁块在炉中加热,当升高到一定温度后,可以看到铁块的颜色随着温度的升高而变化。
请说明原因。
问题12-4人体也向外发出热辐射,为什么在黑暗中还是看不到人呢?问题12-5 将地球和太阳视为黑体,假设地球处于热辐射平衡状态,平均温度为285K,试据此估算太阳的温度。
(已知太阳半径、地球半径和日地距离分别是866.9610m, 6.3710mS ER R=⨯=⨯,111.49610md=⨯。
) 例12-1实验测得太阳辐射波谱的λm=490nm,若把太阳视为黑体,试计算太阳每单位表面上所发射的功率。
解:根据维恩位移定律λm T=b得,)K(109.51049010898.2393m⨯=⨯⨯==--λbT图12-2 黑体辐射的实验曲线又根据斯特藩-玻尔兹曼定律可求出总辐出度,即单位表面上的发射功率483472() 5.6710(5.910) 6.8710(W/m )M T T σ-==⨯⨯⨯=⨯12-1-3经典物理学的困难和普朗克量子假设黑体辐射实验规律的理论解释是一个涉及热力学、统计物理学和电磁学的重大理论问题,在19世纪末吸引了许多物理学家的注意,其中最有代表意义的研究结果是维恩、瑞利和金斯的工作。
1896年,维恩把辐射体上分子或原子看作线性谐振子,其辐射能谱分布类似于麦克斯韦速率分布,得到的黑体热辐射公式在波长较短处与实验结果符合得很好,但在波长很长处与实验结果相差较大。
1900年,瑞利和金斯把统计物理中的能量按自由度均分定理用到电磁辐射上来,假设每个线性谐振子的平均能量都为kT ,得到的黑体热辐射公式在波长很长处与实验结果比较接近,但在波长趋向零时得到辐射能趋向无穷大,这是荒谬的。
经典物理学在解释黑体辐射上的这个结果被科学界称为“紫外灾难”。
1900年,普朗克运用插值方法提出了一个与实验结果符合得很好的热辐射经验公式25/2π(,)(e 1)hc kT hc M T λλλ=- (12-1-4) 式中c 为光速, 346.62610J h s -=⨯⋅为一普适常量,称为普朗克常数。
(12-4)式叫做普朗克公式。
由普朗克公式可推导出维恩位移定律和斯特藩-玻尔兹曼定律。
为了从理论上解释黑体辐射的实验规律,普朗克提出了能量子假设:辐射黑体表面带电粒子的振动可视作谐振子,谐振子可以发射和吸收辐射能,但是这些振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中。
对于频率为ν 的谐振子来说,谐振子的最小能量(称为能量子)为νεh =0 (12-1-5)谐振子的能量是最小能量的整数倍,即谐振子的能量为0n εε= (12-1-6)其中n=0,1,2,,3...是整数,称为量子数,这是物理学史上首次提出量子的概念。
普朗克根据能量子假设成功地导出了与黑体辐射实验结果相符合的普朗克公式。
能量子假设与经典物理学的概念是格格不入的,普朗克本人曾长期致力于用经典物理学来解释量子的概念,试图回到经典理论中,但都没有成功,直到1911年,他才真正认识到量子化是根本不可能从由经典理论导出的,量子化具有的全新的和基础性的重要意义 。
问题12-7 (1)在波长很短或温度较低的条件下,由普朗克公式可导出维恩公式()25,2πe kckT M T hc λλλ--=(2)在波长很长或温度很高的条件下,由普朗克公式可导出瑞利-金斯公式()4,2πM T kc T λλ-=试推导之。
例12-2 一质量为20g 的物体与一无质量的弹簧组成弹簧振子,弹簧的劲度系数为0.25N/m 。
将弹簧拉伸4cm 后自由释放。
(1) 用经典方法计算弹簧振子的总能量和振动频率;(2) 一个能量子具有的能量是多少?(3) 假设弹簧振子能量是量子化的,振子的量子数n 是多少?解:(1)弹簧振子的总能量为)J (100.2)104(25.021214222--⨯=⨯⨯⨯==kA E弹簧振子的频率为 )H (56.0102025.0π21π213z m k =⨯==-ν (2) 一个能量子的能量为 )J (107.356.010626.634340--⨯=⨯⨯==νεh(3)由E =nh ν,振子的量子数为29344104.556.010626.6100.2⨯=⨯⨯⨯==--νh E n 能量为2.0×10-4J 的振子有5.4×1029个能量状态,相邻两个状态的能量差是3.7×10-24J ,所以振子的能量几乎是连续的。
这表明宏观物体的量子化特性通常显示不出来。
例12-3设有一音叉尖端的质量为0.050kg ,将其频率调为ν=480Hz ,振幅A=1.0mm 。
求(1)尖端振动的量子数;(2)当量子数由n 增加到n+1时,振幅的变化是多少?解:(1)尖端振动的能量为222211(2)022722E m A m A J ωπν=== 量子数为 297.1310E n h ν==⨯ 音叉振动的量子数是非常大的。
(2)因为221(2)2Em A πν=,E =nh ν 所以有222nh A m πν= 取微分有222nh AdA dn m πν=取A dA ∆→,dn n →∆得2A n n A ∆=∆ 代入数据得m A 341001.7-⨯=∆。
如此微小的变化是难以觉察到的,表明宏观范围内,能量量子化效应是极不明显的,宏观物体的能量可认为是连续的。
§12-2 光电效应光子12-2-1 光电效应的实验规律光照射在金属表面上时有电子从金属中逸出的现象称为光电效应。
研究光电效应的实验装置如图15-2所示。
在一个抽空的玻璃泡内装有金属电极阴极(K)和阳极(A),用适当频率的光从石英窗口射入,照在阴极K上时,便有电子自其表面逸出,逸出的电子称为光电子。
光电子经电场加速后为阳极A所收集,形成光电流。
实验表明,对于一定的金属阴极,当照射光的频率v小于某个最小值v0时,不管光强多大,照射时间多长,都没有光电流,即阴极K不释放光电子,这个最小频率v0称为该金属的光电效应截止效率,也叫做红限,红限也常用对应的波长λ0表示。
红限决定于阴极材料的性质,与光强无关,多数金属的红限在紫外区,见表12.1。
表12.1 几种金属的逸出功和红限金属铯(Cs) 钾(K) 钠(Na) 锌(Zn) 钨(W) 银(Ag)逸出功/eV 1.94 2.25 2.29 3.38 4.54 4.63 红限v0/(1014Hz) 4.69 5.44 5.53 8.06 10.95 11.19 红限λ0/nm 639 551 541 372 273 267实验表明,保持光照射不变的情况下,改变电压U AK,发现当U AK=0时,仍有光电流,表明光电子逸出时具有一定的初动能。
如何测量光电子的初动能呢?改变电压极性,使U AK<0,当反向电压增大到某一定值时,光电流降为零,此时反向电压的绝对值称为遏止电压,用U a表示。
光电子的最大初动能和遏止电压U a与的间关系为2m12am eUυ=,(12-2-1)式中m和e分别是电子的质量和电量,mυ是光电子逸出金属表面时的最大速率。
图12-2 光电效应实验实验表明,遏止电压U a 与光强I 无关,与照射光的频率v 成线性关系00()()a U K v v v v =-≥ (12-2-2)式中K 为ν~a U 图线的斜率。