教师用习题解答第10章

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1、张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.10思考题10.1人体也向外发出热辐射，为什么在黑暗中还是看不见人呢？答：人体的辐射频率太低,远离可见光波段，在远红外波段,由于为非可见光,所以是看不到人体辐射的,在黑暗中也是如此。10.1刚粉刷完的房间从房外远处看，即使在白天，它的开着的窗口也是黑的。为什么？答：光线从窗户进去后经过多次反射，反射光的强度越来越弱，能再从窗户射出的光线非常少，窗户外的人看到的光线非常弱，因此觉得窗口很暗。10.3在光电效应实验中，如果（1）入射光强度增加一倍；（2）入射光频率增加一倍，各对实验结果有什么影响？答：（1）在光电效应中每秒从光阴极发射的光电子数与入

2、射光强成正比。入射光强度增加一倍时，饱和电流增加一倍。（2）当入射光的频率增大时，光电子的最大初动能增大，遏止电压也增大，但入射光的频率和遏止电压两者不是简单的正比关系。10.4若一个电子和一个质子具有同样的动能，哪个粒子的德布罗意波长较大？答：电子的德布罗意波长较大。10.5n=3的壳层内有几个次壳层，各次壳层都可容纳多少个电子？答：n=3的壳层内有3个次壳层，各次壳层可容纳的电子数分别为2、6、10。10.6完成下列核衰变方程。（1）（2）（3）（4）答：（1）（2）（3）（4）张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.10习题10.1夜间地面降温主要是由于地面的热辐射。如果晴天夜

3、里地面温度为－50C，按黑体辐射计算，每平方米地面失去热量的速率多大？解：依题意，可知地面每平方米失去的热量即为地面的辐射出射度10.2宇宙大爆炸遗留在空间均匀、各向同性的背景热辐射相当与3K的黑体辐射。（1）求此辐射的光谱辐射出射度的极大值出现在何波长处。（2）求地球表面接收此辐射的功率。解：（1）由维恩位移定律可得：（2）10.3在地球表面，太阳光的强度为。一太阳能水箱的涂黑面直对阳光。按黑体辐射计，热平衡时水箱内的水温可达几摄氏度？忽略水箱其它表面的热辐射。解：热平衡时，吸热和放热相等所以，张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.1010.4铝的逸出功是4.2eV，今用波长为2

4、00nm的光照射铝表面，求：（1）光电子的最大动能；（2）截止电压；（3）铝的红限波长。解：（1）（2）（3）10.5电子和光子各具有波长0.20nm。它们的动量和总能量各是多少？解：电子和光子的动量都是电子的总能量为光子的总能量为张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.1010.6室温（300K）下的中子称为热中子。求热中子的德布罗意波长。解：室温下的中子动能为中子静能为可以不考虑相对论效应10.7一电子显微镜的加速电压为40keV。经过这一电压加速的电子的德布罗意波长是多少？解：由于其动能比静能小很多，故不考虑相对论效应10.8用干涉仪确定一个宏观物体的位置的精确度为。如果我们以

5、此精度测得一个质量为0.50kg的物体的位置，根据不确定关系，它的速度的不确定量多大？解：。由不确定关系得：张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.1010.9一个细胞的线度为，其中一粒子质量为。按一维无限深方势阱计算，这个粒子的和的能级和它们的差各是多大？解：根据一维无限深方势阱能级公式，得：两个能级差为10.10一个氧分子被封闭在一个盒子内。按一维无限深方势阱计算，并设势阱宽度为10cm。（1）该氧分子的基态能量是多大？（2）设该分子的能量等于T=300K时的平均热运动能量，相应的量子数n的值是多少？这第n激发态和第n+1激发态的能量差是多少？解：氧分子质量为（1）基态能量为（2

6、）分子的能量等于T=300K时的平均热运动能量，即故有能级差为张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.1010.11求氢原子光谱莱曼系的最小波长和最大波长。解：莱曼系的最小波长为：最大波长10.12写出硼（B,Z=5），氩（Ar,Z=18），铜(Cu,Z=29)，溴(Br,Z=35)等原子在基态时的电子排布式。解：按常规排列B：Ar：Cu：Br：10.13CO2激光器发出的激光波长为10.6。（1）和此波长相应的CO2的能级差是多少?（2）温度为300K时，处于热平衡的CO2气体中在相应的高能级上的分子数是低能级上的分子数的百分之几？（3）如果此激光器工作时其中CO2分子在高能级上的

7、分子数比低能级上的分子数多1%，则和此粒子数反转对应的热力学温度是多少？解：（1）（2）﹪张文杰、曹阳主编《大学物理教程》习题解答2009.10（3）10.14,和原子的质量分别是16.006099u，15.994915u，16.011465u。试计算这些原子的核的结合能。解：根据结合能公式代入各种原子数据得：：：10.15有些核可以看成是由几个粒子这种“原子”组成的“分子”。例如，12C可看成是