大学物理下期中考试试卷.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,北京交通大学,大学物理,期中考试试卷,一,.,选择题,1.,一定质量,和,温度的氦气,(,可视为刚性理想气体，氦气的摩尔质量为,4gmol,-1,),装在容 积为,1 m,3,的密闭且隔热的容器中，容器以,200ms,-1,的速率做匀速直线运动。若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，则达到平衡态后氦气温度增大,【】,。,(,普适气体常量,R=8.31Jmol,-1,K,-1,),A.600 K B.642 K C.6.42K D.3.85K E.385K,【C】,2.,关一于热容，以下说法正确是,【】,A.,热容不可能为零,B.,物体吸收的热量越多，热容越大,C.,物体温度越高，热容越人,D.,物体吸热但同时降温，热容为负,E.,同一物质经历不同的过程，热容是一样的,【D】,3.,如图所示，绝热容器被隔板分成容积相等的,A,、,B,两部分，,A,内盛有压强为,P,0,的理想气体，,B,为真空。设此理想气体的比热容比为,。抽去隔板，气体膨胀到整个容器，达到平衡态时气体压强为,【】,A,.,P,0,B.P,0,/2 C.P,0,/2r D.P,0,2r,【B】,4.,某理想气体状态变化时，内能,E,随压强,P,的变化关系如图中的直线,ab,所示，则,a,到,b,的变化过程一定是,【】,。,A.,等压过程,B.,等容过程,C.,等温过程,D.,绝热过程,【B】,5.,某设计者设计了一热机循环，该循环的工作物质从温度为,900K,的热源中吸热,Q,1,，向温度为,600K,的热源放出热量,Q,2,，并向外界做功,A,。每经过一个循环，工质回到初状态。试问以下哪项描述是止确的,【】,A.,若,Q,1,=10000J,，,Q,2,=0,，,A=10000J,，则该热机是可能被制造成功的,B.,若,Q,1,=10000J,，,Q,2,=5000J,，,A=5000J,，则该热机是可能被制造成功的,C.,使该循环逆向，工作物质从,600K,的热源吸取的热量,Q,2,必等于向温度为,900K,的热源放出热量,Q,1,，外界对工作物质做功,A=0,，这是有可能实现的。,D.,使该循环逆向，若,Q,1,=11000 J,，,Q,2,=6000J,，,A=5000J,，则该致冷机是可能被制造成功的,E.,使该循环逆向，若,Q,1,=10000J,，,Q,2,=3000J,，,A=13000J,，则该致冷机是可能被制造成功的,【D】,6.,一千克,50,摄氏度的氧气与一千克,20,摄氏度的氮气在一绝热性能良好的密闭容器中混 合，最终达到平衡状态，则混合气体的熵与混合前两种气体的熵之和相比,【】,。,A.,大些,B.,一样,C.,小些,D.,无法判断,【A】,7.,对于一定质量的气体，如果分子平均碰撞次数变小，但分子平均自由程不变，以下气体的哪种变化是可能的,?【】,A.,容积不变，压强降低,B.,温度不变，压强增大,C.,容积不变，温度升高,D,温度不变，体积减小,E.,压强不变，温度减小,【A】,8.,一质量为,m,的物体，挂在劲度系数为,k,的轻弹簧,下,面，振动角频率为,0,，若将此弹 簧分割成相同的两等份，并把分割后的两弹簧按照如图所示的方法连接，则振动频率是,【】,A.2,0,B.4,0,C.,0,/4 D.,0,/2,E.,0,/F./,0,【A】,9.,一弹簧振子沿,x,轴作振幅为,A,的谐振动，设平衡位置在坐标原点处，则其动能和势能相等的位置是,【】,A.x=0 B.x=C.D.,【C】,10.,如图所示，左图为一向右传播的简谐波在,t,时刻的波形图，,MN,为一介质的反射面，波由,P,点反射，设反射波在,t,时刻的波形图为右图，则,【】,A.,相对于,MN,左侧，,MN,右侧的介质为波密介质,B.,相对于,MN,左侧，,MN,右侧的介质为波疏介质,C.,反射波在,P,点的相位与入射波在,P,点的相位相差为,/2,【B】,二、填空题（分）,1.(,共,8,分，每空,2,分,),侧面为绝热壁的汽缸内存有理想气体，被底部的一电阻丝缓缓加热并膨胀。活塞上方的大气压强保持恒定不变。假设活塞绝热且不漏气，并且与气缸间的摩擦可以忽略不计,则该理想气体的压强将（），气体的密度将（），气体的内能将（），气体的熵将（）。,不变、减少、增加、增加,2.(,共,4,分，每空,2,分,),设气体分子速率分布函数服从麦克斯韦速率分布律,:,则气体分子速率倒数 的半均值可以表达为（）,其值为,(,或,),3.(,共,4,分，每图,2,分,),试在下面的左图中画出同一种理想气体在两个温度,T,1,和,T,2,(T,1,T,2,),下的麦克斯韦速率分布曲线,;,在下面的右图中画出气体分子质量分别为,m,1,和,m,2,(m,1,m,2,),的两种理想气体在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线。,4.(,共,4,分，每空,2,分,),准静态绝热压缩使汽缸内理想气体的体积减半，若气体是单原子理想气体，则气体分子的平均速率变为原来速率（,2,1/3,或,1.26,）倍,;,若为双原子理想气体，则气体分子的平均速率变为原来速率（,2,1/5,或,1.15,）倍。,5.(3,分,),按照狭义相对论，光子的动能为,=mc,2,，则光子气体的压强可以用光子数密度,n,和光子的动能表示为（）,6.(3,分,)x,轴原点,O,处质元的振动图像如左图所示，该振动沿,x,轴正方向以速度,v=1 km/s,传播，试在右图上画出,t=4s,时的波形图。,答案：,7.(,共,4,分，每空,2,分,),做简谐运动的单摆如图所示,:,若以左图为计时起点，且角位移以向右方向为正，则单摆的初相为（,0,）,;,第一次达到右图所示状态的相位为（,）。,8,、,(3,分,),一列机械横波在,t,时刻的波形图如图所示，则该时刻能量为最大值的介质质元的位置是（,b,d,f,g,）,(,以,a,b,c,d,e,f,g,点标记,),。,9.(3,分,),图为,t=T/4,时刻一平面简谐波的波形图，则其波函数的表达式应为（）,10.(3,分,),一扬声器相对地面以,200m/s,向观察者运动,观察者以相对地面以,100m/s,远离扬声器运动，扬声器发射的声波频率为,2MHz,则观察者接收到的声波频率是,(3.43MHZ),(,设声速为,340m/s),11.(3,分,),位于,A.B,两点的两个波源，振幅相等，频率都是,100Hz,，相位差为,。若,A,B,相距,30m,，波速为,400m/s,，则,A,和,B,之间的连线上距离,A,为,(1,3,5,.27,29)m,处的质点因干涉而静,.,12.(5,分,),如图在,O,点有一平面简谐波源，其振动方程为：,y=A cos,t,，产生的波沿,x,轴正、负方向传播,(,设介质无吸收,),，波长为,。设在,x=,/2,处反射，反射点为波节,则反射波的波函数为（）在,x0,的区域合成波的波函数为（）,1,2,或,3.0,或该区域质点因干涉而处处静止,三、计算题,(15,分,),现代喷气式飞机和热电站所用的燃气轮机进行的循环过程可以简化为下述布瑞顿循环,(BraytonCycle)1-2,：一定量空气被绝热压缩到燃烧室内,;2-3:,在燃烧室内燃料喷入燃烧，气体等压膨胀,;3-4:,高温高压气体被导入轮机内绝热膨胀推动叶轮做功,;4-1:,废气进入热交换器等压压缩，向冷却剂,(,空气或水,),放热。假设工作物质为,1mol,空气,(,可认为刚性双原子理想气体,),，求,:,1),若己知状态,1,2,3,和,4,的温度分别为,T,1,T,2,T,3,和,T,4,，计算各个过程的功、热量和内能的改变量。,2),若已知,P,1,/P,2,=10,，则此循环效率是多少,?(,保留两位有效数字,),2.(8,分,),有两列简谐波在同一直线上，沿相同的方向传播，它们的振动方向相同，波速分别为,u,1,和,u,2,，,频率分别为,1,和,2,，振幅分别为,A,1,和,A,2,在原点,x=0,处的振动初相位分别为,10,和,20,写出下列几种情况下合成波的表达式，并说明它们的特点，回答它们是否仍为简谐波。,l),振幅,A,1,A,2,，其它各量相同,;,2),频率,1,2,，其它各量相同,;,3),初相位,10,20,，其它各量相同,;,4,波速,u,1,u,2,，其它各量相同。,四、附加题,1.(6,分,),如图所示，质量为,M,的平板两端用劲度系数均为,k,的相同的弹簧连到侧壁上，下垫有一对质量各为,m,的相同的圆柱。将此系统加以左右扰动后，圆柱都只滚不滑，试用能量微分法计算该简谐系统的周期。,2,、,(4,分,),在常温下将质量为,3,克的水蒸气与,3,克的氢气混合，则气体的定容比热为（）。,(,视水蒸气和氢气均为刚性理想气体,),