Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Обучающие тесты по физике. Часть 3. Молекулярная Физика. Основы квантовой механики. Атомная физика. Физика твердого тела. Ядерная физика. Практикум дл
.pdf
Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики
Грищенко И.В. Пинегина Т.Ю.
ОБУЧАЮЩИЕ ТЕСТЫ ПО ФИЗИКЕ
часть 3
«МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ОСНОВЫ
КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. АТОМНАЯ ФИЗИКА.
ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА»
Практикум
для самостоятельной работы студентов
Новосибирск
2009
УДК 539(075.8)
Ст. преп. И.В.Грищенко, кф-мн, доцент Т.Ю. Пинегина
Обучающие тесты по физике. Часть 3. Молекулярная Физика. Основы
квантовой механики. Атомная физика. Физика твердого тела. Ядерная физика:
Практикум для самостоятельной работы студентов / СибГУТИ – Новосибирск,
2009. – 51 с.
Большинство из представленных тестов являются тесты с выбором ответа
(закрытые тесты). Небольшое количество тестов требуют введения числового
ответа, который должен быть рассчитан и внесен в ответ. Данные тесты являются обучающими, они могут использоваться студентами для самоконтроля по
курсу физики. Ко всем тестам приведены ответы, иногда с небольшими пояснениями хода решения. Использование обучающих тестов при аудиторной и внеаудиторной работе приучает студентов к тестовой форме контроля, которая
широко используется в школьном курсе (ЕГЭ) и в качестве интернет–экзамена
для проверки остаточных знаний студентов. Данные тесты предназначены для
студентов технических специальностей СибГУТИ.
Кафедра физики
Рисунков 190
Рецензент: доцент О.Г.Журавский
Утверждено редакционно–издательским Советом СибГУТИ в качестве методических указаний
© Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики, 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
Раздел 1.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА……………………………………………………4
Глава 1. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА ......................................................................... 4
1.1.1 НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА» ..................... 4
1.1.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА» .......... 14
Глава 2. ТЕРМОДИНАМИКА ........................................................................................ 17
1.2.1. НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «ТЕРМОДИНАМИКА. АГРЕГАТНЫЕ
СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА» ....................................................................................... 17
1.2.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «ТЕРМОДИНАМИКА. АГРЕГАТНЫЕ
СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА» ....................................................................................... 24
Раздел 2. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ............................................................ 28
2.1. НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ» ........ 28
2.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ» 32
Раздел 3. АТОМНАЯ ФИЗИКА .......................................................................................... 33
3.1. НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «АТОМНАЯ ФИЗИКА» ...................................... 33
3.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «АТОМНАЯ ФИЗИКА» .............................. 37
Раздел 4. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА .............................................................................. 38
4.1. НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА» .......................... 38
4.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА» .................. 45
Раздел 5. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА ........................................................................................... 47
5.1. НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ « ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ
ЧАСТИЦЫ» ................................................................................................................... 47
5.2. ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ ПО ТЕМЕ «ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА» ................................ 50
– 3 –
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
1.Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле:
Варианты ответа: 1)
kT
ghm
nn
0
0
exp
2)
kT
ghm
nn
0
0
exp
3)
kT
ghm
nn
0
0
ln
4)
RT
ghm
nn
0
0
exp
5)
hT
mgk
nn ln
0
2.Число подсистем в состоянии с энергией
i
и химическим потенциалом
определяет распределение Гиббса:
Варианты ответа: 1)
ТkNN
Б
i
i
exp
0
2)
Тk
N
Б
i
i
exp
3)
ТkNN
Б
i
i
exp
0
4)
Тk
NN
Б
i
i
ln
0
5)
Тk
N
Б
i
i
exp
3.На рисунке представлен график
функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распреде-
ление Максвелла), где
dN
dN
)(f
–
доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от
до
d
в расчете на единицу этого
интервала. Для этой функции при
уменьшении температуры верным является утверждение …
1) максимум кривой смещается
влево
2) максимум кривой смещается
вправо
3) величина максимума уменьшается
4) площадь под кривой уменьшается
4.Формула Больцмана для связи энтропии S и вероятности :
вер
d
f
РАЗДЕЛ 1. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Глава 1. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
1.1.1 НАБОР ТЕСТОВ ПО ТЕМЕ «СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА»
– 4 –
Варианты ответа: 1)
)ln(kS
Б
1
2)
lnRS
3)
R
lnkS
Б
1
4)
expRS
5)
lnkS
Б
5. Статистический вес ω наиболее вероятного распределения N =10 молекул во-
ды по двум одинаковым половинам сосуда равен .....(допишите числовой ответ).
6. Макроскопическая система при Т = 350 К для изотермического увеличения
статистического веса в n = 109 раз требует количество теплоты Q = ... Дж (до-
пишите числовой ответ)
Варианты ответа: 1) 2∙10-5 2) 3∙10
-23
3) 7∙10
-15
4) 1∙10-7 5) 1∙10
-19
7. Атмосферное давление при подъеме на некоторую высоту уменьшилось в 2
раза. На какой высоте это произошло? Считать температуру постоянной и равной 250 К, а массу молекулы воздуха примерно равной 30 а.е.м.
(1а.е.м.=1,67·10
–27
кг)
Варианты ответа:
1) 1,47∙104 м; 2) 1∙104 м 3) 2∙104 м 4) 3,5∙104 м 5) 4,8∙104 м
8.Газообразный азот находится при температуре
Сt00
и давлении
Пар
910
. Эффективный диаметр молекул азота при нормальных условиях
равен
d
0,37 нм. Средняя длина свободного пробега молекул равна
м.......
(допишите числовой ответ).
9.Температура газа увеличилась в 2 раза при неизменном давлении. Как изме-
нилась концентрация молекул газа?
Варианты ответа: 1) увеличилась в 2 раза; 2) увеличилась в 4 раза;
3) уменьшилась в 2 раза; 4) уменьшилась в 4 раза; 5) осталась неизменной.
10.Газ находится при температуре t=2700 С. Определить среднюю кинетиче-
скую энергию поступательного движения молекулы одноатомного газа. Постоянная Больцмана k = 1,38·10
-23
Дж/К., ответ привести в эВ.
Варианты ответа: 1) 3; 2) 1,5 3) 0,75 4) 0,5 5) 0,075
11.Имеется 1 моль идеального газа (
моль m1
). Из приведенных ниже ва-
риантов выберите для этого газа уравнение изотермического процесса.
Варианты ответа:
1) p1V1 = p2V2; 2) pV = RT; 3) p1T2 = p2T1; 4) V1T2 = V2T1; 5)
2
2
1
1
VpVp
12.В сосуде находится атомарный кислород О массой m = 10 г. Определить число молекул данного газа, в периодической системе массовое число кислорода
(А = 16).
Варианты ответа:
1) 7,5· 1023; 2) 4,28 ·1023; 3) 3,75 ·1023; 4) 2,14· 1023; 5) 2,07· 10
23.
13.В сосуде находится воздух массой m = 10 г. Определить число молекул дан-
ного газа, молярная масса воздуха равна μ = 29 кг/кмоль.
Варианты ответа:
1) 7,5· 1023; 2) 4,28 ·1023; 3) 3,75· 1023; 4) 2,14· 1023; 5) 2,07· 1023
– 5 –
14.В сосуде находится азот (N2) массой m = 10 г. Определить число молекул
данного газа, если в периодической системе массовое число азота (А = 14).
Варианты ответа:
1) 7,5 ·1023; 2) 4,28· 1023; 3) 3,75· 1023; 4) 2,14 ·1023; 5) 2,07· 1023.
15.В сосуде находится угарный газ СО массой m = 10 г. Определить число моле-
кул данного газа, если в периодической системе массовое число кислорода
(А = 16), углерода (А = 12).
Варианты ответа:
1) 7,5 ·1023; 2) 4,28 ·1023; 3) 3,75· 1023; 4) 2,14 ·1023; 5) 2,07· 10
23
.
16.В первом сосуде находится азот, во втором – водород. Отношение давлений
при одинаковых значениях концентрации молекул и температуры равно
2
2
H
N
p
р
=…….(допишите ответ).
17.При нагревании идеального газа его средняя квадратичная скорость его мо-
лекул увеличилась в 3 раза. Как изменилась при этом абсолютная температура
газа?
Варианты ответа: 1)увеличилась в 3 раза; 2) увеличилась в 9 раз; 3) осталась
неизменной; 4) уменьшилась в 3 раза; 5) уменьшилась в 9 раз.
18.Температура, при которой средняя энергия молекул трехатомного газа равна
энергии фотонов, соответствующих λ =600 нм, равна
K.......T
.
Варианты ответа:
1)500 К; 2) 1000 К; 3) 3750 К; 4) 5600 К; 5) 6830 К; 6) 8000 К.
19.Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа в сосуде уменьши-
лась в 2 раза. Концентрация молекул увеличилась в 2 раза. Как изменилось давление газа?
Варианты ответа: 1)увеличилась в 2 раза; 2) увеличилась в 4 раз;
3) осталась неизменной; 4) уменьшилась в 2 раза; 5) уменьшилась в 4 раз.
20.Водород массой 2 г находиться в сосуде при температуре Т. Какова температура гелия массой 2 г в сосуде того же объёма и при том же давлении? Газы
считать идеальными. Молярная масса водорода 2
кмоль
кг
, а гелия 4
кмоль
кг
Варианты ответа: 1)Т; 2) 2Т, 3) 4Т; 4) 8Т; 5) 0,5T.
21.В сосуде находится кислород О2. Сколько молекул кислорода находится в
сосуде, если количество газа 2 моля?
Варианты ответа:
1) 7,5· 1024; 2) 3,2· 1024; 3) 8,2· 1023 4) 1,2 ·1024; 5) 3,75 ·10
22
.
22.В сосуде находится кислород О2. Сколько атомов кислорода находится в со-
суде, если масса газа m = 2 г?
Варианты ответа:
1) 7,5 ·1024; 2) 1,2 ·1024; 3) 9· 1023 4) 8,2 ·1023; 5) 7,5 · 1022
23.В сосуде, объем которого V, находится идеальный газ плотностью ρ. Масса
одной молекулы газа равна m0 . Выразить через заданные величины число молекул N газа в сосуде.
– 6 –
Варианты ответа: 1)
0
m
VN
; 2)
Vm
N
0
; 3)
V
m
N
0
; 4)
V
mN
0
;
5)
0
m
V
N
24.В сосуде находится идеальный газ плотностью ρ. Масса одной молекулы газа
m0. Концентрация молекул газа равна…….(допишите предложение)
25.В сосуде находится гелий, молярная масса которого μ
нe
= 4 кг/кмоль. Плот-
ность газа ρ = 10
– 2
кг/м3. Число Авогадро 6·1023 моль–1. Определить
концентрацию молекул газа.
Варианты ответа:
1) 0,5∙1024 м–3; 2) 1∙1024 м
–3
; 3) 1,5∙1024 м
–3
;4) 2,5∙1024 м–3; 5) 5∙1024 м–3
26.Найти молярную массу μ
смеси
смеси кислорода (
2
O
= 32 кг/кмоль) массой
m1 = 25 г и азота (
2
N
= 28 кг/кмоль) массой m2 = 75 г.
Варианты ответа: 1) 14,45 кг/кмоль; 2) 28,9 кг/кмоль; 3) 30 кг/кмоль;
4) 43,35 кг/кмоль; 5) 45 кг/кмоль
27.При разъединении молекулы на составляющие ее атомы необходимо затра-
тить энергию ...
Варианты ответа: 1) ионизации; 2) диссоциации; 3) активации; 4) генерации;
5) рекомбинации
28.При нагреве О2 от температуры Т1 до Т2=4∙Т1 молекулы диссоциировали на
атомы. Коэффициент вязкости
12
2
. Отношение коэффициентов диффузии
равно
1
2
D
D
=…….
Варианты ответа: 1) 2; 2) 4; 3)8; 4) 10; 5) 16.
29.Одна третья часть молекул азота массой m =10 г распалась на атомы. Опре-
делить полное число N частиц, находящихся в таком газе.
Варианты ответа:
1) 1,07∙1023; 2) 2,14∙1023; 3) 2,5∙1023; 4) 2,86∙1023; 5) 3,14∙1023.
30.Определить среднюю квадратичную скорость <Vкв> молекул водорода
(
2
H
= 2 кг/кмоль) при температуре Т = 300 К.
Варианты ответа:
1) 433
с
м
; 2) 733
с
м
; 3) 1133
с
м
; 4) 1533
с
м
; 5) 1933
с
м
.
31.Капелька воды плотностью ρ при температуре Т, диаметром d находится в
воздухе во взвешенном состоянии. Средняя квадратичная скорость капельки
равна
кв
...
Варианты ответа:
1)
3
2
3
d
kT
; 2)
3
2
3
Тd
k
; 3)
3
2
8
d
kT
; 4)
3
2
3
dRT
; 5)
3
8
3
dkT
.
32.Средняя квадратичная скорость молекул водорода при некоторой температу-
ре больше их наиболее вероятной на
=400 м/с. Температура газа равна
– 7 –
а
б
0
2Т1
Т1
V, м3
Т, К
К........Т
(дополните числовым ответом).
33.В закрытом сосуде находится кислород (
2
O
= 32 кг/кмоль) под давлением
105 Па при температуре t = 5700 С. Определить плотность газа.
Варианты ответа: 1)
3
3
10240
м
кг
,
; 2)
3
3
10360
м
кг
,
; 3)
3
3
10480
м
кг
,
;
4)
3
3
10720
м
кг
,
; 5)
3
3
10960
м
кг
,
∙
34.Как изменится давление идеального газа при увеличении его объема в 2 раза
и уменьшении абсолютной температуры в 2 раза?
Варианты ответа: 1) увеличится в 2 раза; 2) увеличится в 4 раза;
3) не изменится; 4) уменьшится в 4 раза; 5) уменьшится в 2 раза.
35.Удельная теплоемкость молекулы О2 при постоянном объёме при не очень
высокой температуре равна без учета колебательных степеней свободы
V
с
=.......
Варианты ответа:
1)
2
3R
Ккг
Дж
; 2)
2
5R
Ккг
Дж
; 3)
R5
Ккг
Дж
;4)
2
7R
Ккг
Дж
; 5)
R
3
∙
36.На рисунке 1.1 приведен график
изопроцесса для идеального газа в координатах VТ. Какой из графиков на
рисунке 1.2 соответствует этому изопроцессу в координатах рТ?
Варианты ответов:
1) №1; 2) №2; 3) №3; 4) №4; 5) среди
ответов 1 – 4 нет верного
Рисунок 1.1.
– 8 –
б
а
р
1
р1/2
2р
1
б а б
а
б
Т
1
2Т
1
Т
Т
1
2Т
1
Т1
Т, К
р, Па
р, Па
р, Па
р, Па
Т, К
Т, К
Т, К
2Т
1
№1 №2 №3 №4
р, Па
V, м
3
1
Рисунок 1.2. к тесту 36.
37.На рисунке изображен график изо-
термического процесса для идеального
газа при температуре Т1. Изобразите на
этом же рисунке для этого же газа график изотермического процесса при Т
2
> Т
1
.
38.На рисунке приведены графики для
трех процессов. Назовите изопроцессы
1, 2, 3. Нарисуйте графики этих процессов в рV –координатах.
р
р
2р
Т 2Т
1
2
3
Т, К
1
– 9 –
α1 α
2
T 1 2
0
P
39.На рисунке приведены графики для
трех процессов. Назовите изопроцессы 1, 2, 3. Нарисуйте графики этих
процессов в VT – координатах.
40. 1 и 2– изохоры для газа одной и той
же массы.
Отношение объемов
1
2
V
V
равно:
Варианты ответов:
1)
2
1
tg
tg
; 2)
2
1
sin
sin
; 3)
1
2
sin
sin
;
4)
1
2
tg
tg
; 5)
2
1
ctg
ctg
.
41.На рисунке представлен процесс
1–2–3–4.Как протекает этот процесс?
Варианты ответа:
1) без изменения объёма;
2) объём в процессе растет;
3) объём в процессе уменьшается;
4) объём сначала увеличивается,
потом уменьшается;
5) объём сначала уменьшается,
потом увеличивается.
42.На рисунке представлен график из-
менения состояния идеального газа.
Какой точке на графике соответствует
максимальное значение внутренней
энергии?
Варианты ответа: 1) точка 1;
2) точка 2; 3) точка 3; 4) точка 4.
р
2р
Т, К
2
4
3T
T
р, Па
р, Па
1 2
3
4
Т, К
0
р
Р
2р
Т 2Т
1
2
3
Т, К
1
2Т
– 10 –
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]