基础实验试题A-2和A-3:毛细管中液体的流动及风洞实验

介绍了第7届全国大学生物理实验竞赛基础实验试题A"流体的流动"中的第二部分"毛细管中液体的流动"和第三部分"风洞"的内容,并给出了参考答案及竞赛结果分析.第二部分试题包括基于泊肃叶定律的倾斜毛细管测量液体黏度及根据毛细管中液体流动的物理状态与雷诺数的关系进行的实验拓展.第三部分涵盖研究乒乓球在风洞内受到的摩擦阻力与风速...     

LaNiO3-δ 薄膜中的氧缺位及其对金属输运行为的影响

钙钛矿结构 LaNiO3 因其高电导的金属性输运行为, 有望作为电极材料在今后的氧化物器件工艺中发挥重要作用. 为了细致认识氧缺位对其金属输运的影响, 本文采用溶胶凝胶法在氧气、 空气和真空等气氛下烧结获得具有不同缺氧量的 LaNiO3 -δ 薄膜, 并利用 Mn3 + 的还原性进一步调整其缺氧量δ . 对这些样品的电阻率温度关系测量结果表明, 缺氧量δ > 0. 1 后薄膜的高温电阻率开始超过 Mott-Ioffe-Regel 极限, 变成“坏金属”; 增大δ 至0.2, 薄膜的低温剩余电阻率大幅度上升, 说明氧空位分布无序性导致的载流子局域化有明显作用. 以上样品的金属输运都呈非费米液体行为. 继续增加氧缺位浓度, 样品电阻率在低温a30 K 以下呈绝缘体温度关系, 同时高温金属态转变为费米液体行为, 说明钙钛矿结构镍酸盐的金属-绝缘体转变与费米液体输运之间或存在关联性.     

宽波段单色仪多级谱高精度波长定标

通常利用单色仪输出的单色光对空间遥感光谱仪进行波长定标。提出以空间遥感光谱仪的置信度为标准,来评价宽波段单色仪高精度波长定标精度的方法。通过对仪器精度的分析,分别求出单色仪的波长的重复性误差和偏差。应用高压汞灯的本征谱和光栅衍射多级谱作为定标谱线,避免更换灯源带来的误差。通过粗细定标相结合的方法,缩短扫描时间,并且运用高斯拟合对波峰进行精确定位,缩小误差。最后利用高次拟合得到的关系式,测出单色仪波长精度,计算出空间遥感光谱仪定标的置信度。以1.5 M单色仪为例,单色仪在200～840 nm波段内波长精度±0.016 nm,则空间遥感光谱仪的波长精度达到±0.050 nm的置信度为99.82%。     

拉伸法制备微纳光纤的设计与研究

微纳光纤通常采用光纤拉锥法制备.对原有装置进行改进,增加电机和控制器搭建火焰加热电机拉伸法制备微纳光纤的实验平台,实现了微纳光纤的自动化制备.探究了光纤直径与拉伸距离、拉伸速度、火焰高度等的关系.理论推导出单侧拉伸过程中锥区直径与拉伸长度的关系,通过对不同速度下锥区形状的测量,解释了拉伸速度影响光纤直径的原因.     

聚α烯烃光催化降解的机理研究

采用光催化微反应器对铜箔表面附着的聚α烯烃进行了光催化降解处理, 利用X射线光电子能谱(XPS)、 电子自旋共振谱(ESR)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等对光催化降解前后聚α烯烃的元素化学状态、 自由基和官能团进行了检测, 并探讨了光催化降解机理. 结果表明, 聚α烯烃光催化降解过程中发生了含氧基团的引入和CO₂脱附; 参加降解反应的自由基主要为羟基自由基·OH, 降解过程中—OH逐渐增多、 C—H键逐渐减少; 聚α烯烃光催化降解过程中, ·OH进攻聚α烯烃是从取代反应开始的, 首先取代的是末端的氢原子, 然后是末端羟基向醛基和羧基的转变, 最后是碳链断裂形成小分子有机物, 这一过程持续进行, 最终生成CO₂和H₂O等无机物.     

含左手材料对称五层平面波导模场特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程,且在考虑材料色散的条件下,画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加,模色散曲线左移,它们的截止频率变小.其次,发现零阶TE振荡模的存在.除此以外,TE振荡模有三类色散特性:正常色散;反常色散;双模简并.     

各向异性色散左手材料平面波导的导模特性(英文)

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的非对称三层平面波导TE振荡模进行了分析.在考虑左手材料色散和各向异性的情况下,从Maxwell方程组出发,得到了TE振荡模的色散方程和功率流分布,并且画出了相应的色散曲线.我们找到了8个TE振荡模,而且包括基模.随着模阶数的增加,模色散曲线右移,功率流曲线下移.但是,随着波导厚度的增加,色散曲线左移,功率流曲线上移.此外,TE振荡模有反常色散特性和负的群速,这正揭示了左手材料的本质特性.     

基础实验题A:液体的表面张力系数测量

介绍了第5届全国大学生物理实验竞赛基础实验题A的实验内容,给出了参考解答,并分析了竞赛结果.基础实验题A涵盖毛细管法和最大泡压法测量液体的表面张力系数2部分,分5道试题.毛细管法和最大泡压法在理论上具有相似性,毛细管法从液体的表面张力系数的定义出发,引导学生从最基础的层面上理解液体表面张力系数的定义,从而自拟实验方案,自组实验器材进行实验测量;最大泡压法考查学生举一反三的学习能力,在相似的理论下自拟、自组实验.试题整体考查了学生对理论知识的理解运用能力以及基本的实验操作能力.     

基于化学学科核心素养的解决问题关键能力测评框架的构建与应用

基于《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中化学学科核心素养水平和学业水平考试的命题建议,本研究以知识(Knowledge)输出水平和情境(Situation)加工水平相融合的视角分析描述学生在解决实际问题(Question)过程中所表现的关键能力(Ability),构建了“KS-Q-A”能力测评框架,并以该测评框架对2023年深圳市高三年级化学学科第一次调研考试的试题进行分析,测评诊断学生的能力水平,也进一步佐证了测评框架的合理性和科学性。     

遗传算法的一种改进进化策略

在现有文献研究的基础上,对传统遗传算法的进化策略又作了进一步研究,提出了一种改进的进化策略.进化策略克服了传统遗传算法中交又得到的优秀个体有可能在变异过程中遭到破坏而不能生存的不足.另外取消了遗传算法中难以确定的交叉、变异概率,使交叉产生的新个体数增多,这样可增大产生更优秀个体的可能性,因而可使遗传算法的性能得到更好的改善.通过4个测试函数的测试计算,结果表明,给出的改进进化策略比传统遗传算法进化策略的运算速度明显提高,迭代次数明显减少,从而验证了提出的改进进化策略的有效性.