大学物理应考简答题

三、简答题：

热学部分：

1、等压摩尔热容和等容摩尔热容的物理含义是什么？它们分别决定于哪些因素？

答：等压摩尔热容：1mol物质在等压过程中温度升高1K时所吸收的热量，Cp=（i+2）R/2，只与气体的自由度有关；

等容摩尔热容：1mol物质在等容过程中温度升高1K时所吸收Cv=iR/2，只与气体的自由度有关。

2

答：等压过程中，热力学第一定律的三个量（热能，内能和功）都在变化。当气体等压膨胀时，气体体积增大，系统对外界做正功，同时温度升高，气体的内能增大，系统从外界吸收能量；当气体等压压缩时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，气体温度降低，系统内能减小，此时，系统向外界放出热量。

Qp= W= E=

3、理想气体等容过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？

答：等容过程中，理性气体对外做功为零热量等于内能的增量。当气体等容降压时，气体温度降低，内能减小，系统向外界放出热量。当气体等容升压时，气体温度升高，内能增大，系统从外界吸收热量。

Qv= W= E=

4、理想气体等温过程的特征是什么？在此过程中热量、作功和内能如何表示？

答：等温过程中，理想气体内能保持不变，内能增量为零，系统吸收的热量等于系统对外做的功。等温膨胀时，气体体积增大，气体对外界做正功，从外界吸收热量；等温压缩式时，气体体积减小，外界对系统做功，即系统对外界做负功，系统向外界放出热量。

Qt= W= E=

5、简述卡诺循环过程；提高热机效率的途径有哪些？

答：卡诺循环包括四个步骤：

一、等温膨胀，在这个过程中，系统从高温热源吸收热量，对外做功；

二、绝热膨胀，在这个过程中，系统对环境做功，温度降低；

三、等温压缩，在这个过程中，系统向环境放出热量，体积压缩；

四、绝热压缩，在这个过程中，系统恢复原来状态。

提高热机效率的途径：

一、提高高温热库的温度；

二、降低低温热库的温度。

6、给出热力学第二定律的两种以上叙述方式。证明能否用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程。

答：一、开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，，而不引起其他变化。

二、克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。，

证明：

若能用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程，即一条绝热线和一条等温线能相交两次，那么就可以设计一个循环按他们围成的闭合部分的边界来工作。方向取对了则在一个循环中对外做功，并只在等温过程中从单一热源吸热，违反了热力学第二定律，所以不能用一个等温过程和一个绝热过程构成一个循环过程。

7、一个容器气体体系中，在热平衡状态下气体分子运动遵循什么规律？

答：（1）理性气体处于平衡状态时气体分子出现在容器内任何空间位置的概率相等；

（2）气体分子向各个方向运动的概率相等。

8、简述理想气体的微观模型。

答：（1）分子本身的大小晕分子间距离相比可以忽略不计，即对分子可采用质点模型；

（2）除了碰撞的瞬间外，分子与分子之间、分子与容器壁之间的相互作用可以忽略不计，分子受到的重力也可以忽略不计；

（3）分子与容器壁以及分子与分子之间的碰撞属于牛顿力学中的完全弹性碰撞。

9、从宏观和微观的角度分析什么样的气体是理想气体。

答：宏观角度：在各种温度、压强条件下，其状态皆服从方程PV=nRT，在任何情况下都严格遵守气体三定律；

微观角度：气体分子本身的体积和气体分子之间的作用都可以忽略不计的气体，将分子看成质点。

10、实际应用当中，什么样的气体可视为理想气体？

答：实际应用当中，在温度不太低（与室温相比），压强不太大（与标准大气压相比）时都可近似地看成理想气体，在温度越高，压强越小时，近似的程度越高。

11、描述热力学第一定律，写出各物理量的含义，叙述能量的传递与转化规律。

答：Q=(E2-E1)+W Q：系统从外界吸收的热量系统内能从E1增加到E2 W:系统对外界做功

电学部分：

1、描述静电场有哪两个基本物理量？它们分别是如何定义的？单位是什么？

答：电场力：静电荷在电场中所受的力，单位牛顿（N）

电场强度：试验点电荷所受电场力F与试验点电荷电量q的比E=F/q，单位伏•米－¹（V/m）。

2、简述静电平衡条件，并用静电平衡条件和电势差的定义解释处于静电平衡状

态的导体是等势体，导体表面是等势面。

答：静电平衡条件：

（1）导体内部任意一点的电场强度处处为零。否则，其内部的自由电子在电场力的作用下将会产生定向移动，知道导体达到静电平衡。

（2）导体表面上任意一点的电厂强度处处垂直于表面。否则，电场强度在导体表面上的切向分量可使自由电子沿表面做定向移动，知道导体达到静电平衡。

①导体是等势体：由于导体内部任意一点的电场强度处处为零，导体上任

意点处的电势梯度为零，所以导体内部各点的电势相等。

②导体表面是个等势面：由于导体表面任意一点处的场强都垂直于导体表

面，无切向分量，导体表面上的电势没有变化，所以导体表面上各点电势相同，并与导体内的电势相等，即导体是一个等势体。

3、分别写出静电场的高斯定理和安培环路定理的表达式，这两个定理分别说明

了静电场的什么性质？

答：高斯定理：

环路定理：

4、电势的物理意义是什么？通常情况下如何选择电势零点？为什么感生电场

中不能引入电势的概念？

答：数值上等于把单位正电荷从点A经任意路径移到B点时，电场力做的功。

通常情况下选择无穷远处为零电势点。感生电场是非保守场，电荷在其中做功与路径有关，而电势并不限制路径，所以感生电场中不能引入电势的概念。

5、什么是电容器？写出电容器储存静电能量的公式，为什么说电场是能量的存

在形式之一？

答：电容器就是容纳电荷的“容器”，A=Q²/2C；从A=1/2εE²Sd看出，随着两极板之间静电场的建立，有A=1/2εE²Sd的能量储存在了静电场中，所以可以说静电场是能量的存在形式之一。

6、电场是如何产生的？电场因产生机理不同而具有哪些不同的性质？

答：单场是由电荷产生的；

性质：（1）处在电场中的带电体，都会受到电场力的作用；

（2）电场能使引入电场中的导体或电介质产生静电感应或极化现象；

（3）带电体在电场中移动时，电场力对电荷做功，这表明电场具有能量。

7、静电场的电场线如何描述静电场，静电场电场线有哪些特点？

答：（1）电场线上每一点的切线方向和该点的电场强度方向一致；

（2）在电场中任意一点通过垂直于电场单位面积上的电场线根数，等于该点的长强的大小。

8、论述静电场和涡旋电场的区别与联系。

答：区别:静电场是由恒定电流所激发的电场，涡旋电场是由涡电流产生的电场；

联系：都遵循电场的所有规律。

8、简述电场强度与电势的关系，请举例说明。

答：El=-dU/dl,El为场强E在dl方向上的分量。从式中表明，电场强度在某一方向上的分量等于电势沿该方向变化率的负值。

9、简述静电屏蔽效应，并举例说明其应用。

答：当导体壳内没有其他带电体时，在静电平衡下，导体壳内表面上处处无电荷，并且空腔内的场强处处为零。例如，为了使电子仪器中的电路不受外界电场的干扰，就用金属壳将它罩起来等。

10、简述尖端放电效应，举例说明其应用。

答：导体表面曲率很大的尖端处，电荷密度δ特别大，因而尖端附近的场强特别强。当电场强度超过空气的击穿场强时，就会发生空气被电离的放电现