《大学基础物理学》第四章

第二章 气体动理论

13 第二章 气体动理论

本章提要

1. 气体的微观图像与宏观性质

·气体是由大量分子组成的，1mol气体所包含的分子数为2310023.6。分子之间存在相互作用力。分子在做永不停息的无规则的运动，其运动程度与温度有关。

·在分子层次上，理想气体满足如下条件：

（1）分子本身的大小与分子之间平均距离相比可以忽略不计，分子可看作质点。

（2）除碰撞的瞬间以外，分子之间的相互作用力可以忽略不计，分子所受的重力也忽略不计。

（3）气体分子间的碰撞以及分子与器壁之间的碰撞为完全弹性碰撞。

2. 理想气体压强与温度

·理想气体的压强公式

nvnmp32312

其中， 221vm，称分子平均平动动能，它表征了分子运动的剧烈程度。。

·理想气体的温度公式

32kT

温度公式表明，温度是大量分子热运动剧烈程度的标志。

3. 阿伏伽德罗定律

在相同的温度和压强下，各种气体在相同体积内所包含的分子数相同。

4. 道尔顿分压定律

混合气体的压强等于各种气体的分压强之和。

5. 麦克斯韦速率分布

·在平衡态下，气体分子服从如下麦克斯韦速率分布规律 第二章 气体动理论

14 23222d4d2mvkTNmevvNkT

·麦克斯韦速率分布函数

23222d()4d2mvkTNmfvevNvkT

其表征了处于起点速率为v的单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比。

6. 分子速率的三种统计值

从麦克斯韦速率分布规律可以导出分子速率的三种统计值

·最概然速率

P2kTvm

Pv表明气体分子速率并非从小到大平均分配，速率太大或太小的分子数很少，速率在Pv附近的分子数最多。

·平均速率

8kTvm

平均速率v是描述分子运动状况的重要参量，为所有分子的速率之和除以总分子数。

·方均根速率

3kTvm

7. 能量均分定理

·描述一个物体空间位置所需的独立坐标数称该物体的自由度。单原子分子的自由度为3，刚性双原子分子的自由度为5，非刚性双原子分子的自由度为6。

第 1 页 共 5页

一、选择题（每小题3分，共30分）

1.一质点在某平面内作匀速率曲线运动，质点在曲线上某一位置的加速度（ ）

A. 为零； B 不为零，方向沿该点的切线方向；

C 不为零，方向沿该点的法线方向并指向该点的曲率中心；

D 不为零，方向指向曲线凹的一侧。

2. 一质点沿0x轴运动，其速度v =kt ,(其中k是常数)，质量为m，则此质点所受的合外力为（ ）

.0;;;22DmkCmktBtmkA

3. 一匀质细杆的一端和水平光滑轴连接，开始时细杆处于水平位置，然后细杆在铅垂面内下摆，在下摆的过程中重力对轴的力矩为（ ）

A 力矩的大小为常量，方向由Fr 确定；

B 力矩的大小为变量，方向由Fr 确定；

C 力矩的大小为常量，方向由rF 确定；

D 力矩的大小为变量，方向由rF 确定。

4. 一瓶氦气和一瓶氧气，它们的压强相同、温度相同，但体积不同，则（ ）

A 两种气体单位体积内的分子数相同； B 两种气体的质量密度相同；

第 2 页 共 5页 C 两种气体的方均根速率相同； D 以上三种说法都不对。

5．理想气体内能增量计算公式TRiMmE2的适用范围是

A 任何热力学系统； B 理想气体准静态过程；

C 理想气体的平衡态； D 仅用于理想气体等容过程。

6. 边长为a的正方形四顶角均放置一点电荷q, 则正方形中心点的电势为（ ）

A aq041； B 0； C )2(410aq； D aq02。

7. 两条平行的长直导线，通有强度为I的同向电流，两者之间的垂直距离为2r，那么在该距离的中点处的磁感应强度为

第六章 稳恒磁场

82 第六章 稳恒磁场

本章提要

1. 磁感应强度

描述磁场力的属性的物理量是磁感应强度，常用B来表示。其定义式为

qvFBmax

在SI制中，B的单位为特斯拉（T）。B另一个单位为高斯(G)，两者的换算关系为

1T=104G

2. 毕奥—萨伐尔定律

（1） 毕奥—萨伐尔定律

 毕奥—萨伐尔定律的微分形式

电流元Idl在真空中任一点P所产生的磁感应强度dB的大小与电流元的大小成正比，与电流元Idl和r的夹角的正弦成正比，与电流元到P点的距离的平方

成反比。dB的方向垂直于Idl和r所组成的平面，指向与矢积Idl×0r的方向相同，即

002dd4IrlrBmp´=

其中， 7-20410NAmp-=醋，称真空磁导率。

 毕奥—萨伐尔定律的积分形式

002dd4llIrlrBB

（2）几种典型的磁场分布

 无限长直电流的磁场分布

02IBrmp=

 载流长直螺线管内的磁场分布

0BnIm=

 运动电荷的磁场分布

0024qrvrBmp´=

3. 磁高斯定理 第六章 稳恒磁场

83

 磁通量

穿过磁场中某一面积S的磁通量定义为

dBSmsΦ= 蝌

 磁高斯定理

通过空间中任意封闭曲面的磁通量必为零，即

d0SBS=蝌gÒ

4. 安培环路定理

在真空中的稳恒磁场内，磁感应强度B的环流等于穿过积分回路的所有传导电流强度代数和的0倍，即

0indLIBrm?åòÑ

5. 安培力与洛仑兹力

（1）安培力

载流导线在磁场中受到的宏观力称安培力。安培力服从安培定律。

 安培定律的微分形式

放在磁场中任一点处的电流元dIl所受到的磁场作用力dF的大小与电流元dIl的大小和该点的磁感应强度B的大小成正比，还与电流元dIl的方向和B的方向之间的夹角θ的正弦成正比，dF的方向为dIlB所确定的方向。即

WORD格式-专业学习资料-可编辑

学习资料分享 大学物理课程教学大纲

课程编号：B06111

适用专业：机械工程、电气电子、计算机、土木工程、汽车类各专业

学 时：120学时（其中理论102学时，习题18学时）

一、课程的性质与任务

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动方式及其相互转化规律的学科。物理学的研究对象具有极大的普遍性。它的基本理论渗透在自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，它是自然科学的许多领域和工程技术的基础。本课程所教授的基本概念、基本理论、基本方法和实验技能是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科技工作者所必备的物理基础。因此，大学物理课是高等工业学校各专业学生的一门重要的必修基础课。其教学目的与任务是：

1．通过该课程的学习，使学生树立正确的学习态度，对物理学的基本内容有较全面、较系统的认识，初步掌握学习科学的思想方法和研究问题的方法，培养独立获取知识的能力，对于开阔思路、激发探索和创新精神、增强适应能力、提高人文素质具有重要作用。

2．通过本课程的教学，使学生对课程中的基本概念、基本理论、基本方法能够有比较全面和系统的认识和正确的理解，并具有初步应用的能力。

3．培养学生实事求是的科学态度和辩证唯物主义的世界观，培养学生的爱国主义思想。了解各种理想物理模型并能根据物理概念、问题的性质和需要，能够抓住主要因素，略去次要因素，对所研究的对象进行合理的简化。

4．培养学生基本的科学素质，使之能够独立地阅读相当于大学物理水平的教材、参考书和文献资料。为学生进一步学习专业知识、掌握工程技术以及今后知识更新打下必要的物理学基础。

5．培养学生科学的思维方法和研究问题的方法，使其学会运用物理学的原理、观点和方法，研究、计算或估算一般难度的物理问题，并能根据单位、数量级和与已知典型结果，判断结果的合理性。

6．培养学生对所学知识的综合及运用能力，并打下在生命科学研究中或生产实践中运用物理学的原理、方法和手段解决问题的基础，增强学生毕业后对所从事工作的适应能力。