大學物理（下）總復習2013-1-2

光學熱力學基礎

氣體動理論量子物理

專題1、考試范圍～10％～55％～30％5％2.考試時間2013-01-9(星期四)上午9：00—11：00地點：教6－教師休息室3.答疑時間：1月8日9：00—11：3012：30—17：004.其他答疑方式：QQ：911781852、Email:zyfghe@手機信：zhangyongseu2013一、知識結構熱學序

號內

容類別說明和建議1平衡態、態參量、熱力學第零定律A

對于中學物理介紹得比較多的氣體宏觀規律，如氣體的狀態方程、熱力學第一定律等應注意展開適度，減少不必要的重復。溫度是熱學的重要概念，除了說明溫度的統計意義外，還應講述為其提供實驗基礎的熱力學第零定律。注重講授大量粒子組成的系統的統計研究方法和統計規律，以及熱現象研究中宏觀量與微觀量之間的區別與聯系。通過理想氣體的壓強和氣體分子平均自由程等公式的建立以及氣體范德瓦耳斯方程的導出，進一步講授科學研究的建模方法。要強調熱力學第二定律的重要性，使學生理解和掌握熵和熵增加原理是自然界（包括自然科學和社會科學）最為普遍實用的定律之一。2理想氣體狀態方程A3準靜態過程、熱量和內能A4熱力學第一定律、典型的熱力學過程A5多方過程B6循環過程、卡諾循環、熱機效率、致冷系數A7熱力學第二定律、熵和熵增加原理、玻爾茲曼熵關系式A8范德瓦耳斯方程B9統計規律、理想氣體的壓強和溫度A10理想氣體的內能、能量按自由度均分定理A11麥克斯韋速率分布律、三種統計速率A12玻耳茲曼分布B13氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程A量子物理基礎序號內

容類別說

明

和

建

議1黑體輻射、光電效應、康普頓散射A

突出講授光的波粒二象性的物理思想，對中學已講解的光電效應可適當簡化，避免不必要的重復。

本部分重點介紹量子力學的基本原理，幫助學生建立物質波粒二象性和量子化的概念，這是從經典物理到量子物理過渡的重要階梯。理解微觀物質的描述方式和波函數的統計意義，并通過一維無限深勢阱的量子力學描述以及與經典駐波的比照，幫助學生理解波函數和薛定諤方程是量子力學狀態描述的手段。

注意通過幾個重要實驗和模型，給出量子力學作為新理論創立和發展的過程以及人們對物質世界認識不斷深化的過程，給學生以創新思維和探究精神的啟迪。2戴維孫-革末實驗、德布羅意的物質波假設A3玻爾的氫原子模型B4夫蘭克-赫茲實驗、原子里德堡態、對應原理B5波函數及其概率解釋A6不確定關系A7薛定諤方程A8一維無限深勢阱A9一維諧振子B10一維勢壘、隧道效應、電子隧道顯微鏡A11氫原子的能量和角動量量子化A12電子自旋：施特恩-蓋拉赫實驗A13泡利原理、原子的殼層結構、元素周期表Ahh二、典型題目分析評析：掌握熱力學第一定律；會計算等值和絕熱等準靜態過程的熱量、體積功和內能；會計算熱機效率（致冷機致冷系數）1.下圖為一循環過程的p-V曲線。該循環是由等溫、等容、等壓和絕熱四個過程構成，且其工作物質為剛性雙原子分子理想氣體。已知a點的壓強為p0，體積為V0，b點和c點的體積都為V1，而d點的體積為V2。在從a點到b點的過程中，系統從外界吸收的熱量為

，外界對系統作功為

；在從b點到c點的過程中，系統從外界吸收的熱量為

，外界對系統作功為

；在從c點到d點的過程中，系統從外界吸收的熱量為

，外界對系統作功為

；在從d點到a點的過程中，系統從外界吸收的熱量為

，外界對系統作功為

。2.下圖中為一次光電效應實驗中得出的遏止電壓與入射光頻率之間的函數曲線。（1）求證對不同材料的金屬，AB線的斜率相同；（2）由圖上數據求出普朗克常數h.評析：掌握光電效應實驗公式、愛因斯坦方程以及兩者關系。

3.

一如用能量為的電子轟擊基態氫原子時，可能產生哪些譜線？繪出能級躍遷的示意圖。并指出有幾條屬于可見光譜？評析：掌握氫原子能級公式、能級圖、能級躍遷條件基態激發態自由態

4.

粒子在一維無限深勢阱中運動，其波函數為評析：理解并掌握一維無限深勢阱的定態薛定諤方程求解過程和結論；理解波函數的統計意義。求：（1）該粒子的最低能量；（2）粒子處于第一激發態時的幾率最大位置及該幾率最大值；（3）粒子處以第一激發態時，在區間內找到粒子的概率是多少？答案1.兩個完全相同的氣缸內盛有同種氣體，且具有相同的初始狀態。今使它們分別作絕熱壓縮至相同的體積，其中氣缸1內的壓縮過程是非準靜態過程，而氣缸2內的壓縮過程是準靜態過程。比較兩種情況的溫度變化：（A）氣缸1內的氣體溫度更高一些；（B）氣缸2內的氣體溫度更高一些；（C）兩個氣缸中的氣體溫度一樣高；（D）無法確定；5.證明:（1）兩條絕熱線（等溫線）不相交。（2）熱力學第二定律的兩種表述等價。（1）反證法，假設相交，則能構成一循環過程，違背熱力學第一定律；（2）反證法，假設一種表述不成立，則通過構造一個復合熱機（復合致冷機），得到另一種表述也不成立。三、專題混沌是非線性系統特有的現象，是確定系統內在隨機性的體現，其運動