期末测试题 (振动和波动、热学).doc

大 学 物 理 期 末 测 试 题专业_班级_学号_姓名_一、选择题 （一）振动和波动部分1 一弹簧振子，当把它水平放置时，它作简谐振动。若把它竖直放置或放在光滑斜面上，试判断下列情况正确的是 （ C ）（A）竖直放置作简谐振动，在光滑斜面上不作简谐振动；（B）竖直放置不作简谐振动，在光滑斜面上作简谐振动；（C）两种情况都作简谐振动；（D）两种情况都不作简谐振动。提示：两种情况都作简谐振动，平衡位置会变化。2 两个简谐振动的振动曲线如图所示，则有 （ A ）（A）A超前/2； （B）A落后/2；（C）A超前； （D）A落后。提示：由图可知，时A位移达最大值，B位移为零，在时，旋转矢量如图A超前B/2相位3 一个质点作简谐振动，周期为T，当质点由平衡位置向x轴正方向运动时，由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需要的最短时间为： （ B ）（A）T/4； （B）T/12； （C）T/6； （D）T/8。提示：旋转矢量如图，由图可知，时，质点由平衡位置向x轴正方向运动（），点是时质点所在位置，由平衡位置到二分之一最大位移时，由图可知，将代人，得：4 分振动方程分别为和（SI制）则它们的合振动表达式为： （ D ） （A）； （B）；（C）； （D）。提示：合振动：5 两个质量相同的物体分别挂在两个不同的弹簧下端，弹簧的伸长分别为和，且=2，两弹簧振子的周期之比T1：T2为 （ B ）（A）2； （B）； （C）； （D）。提示：两个物体质量相同，有而，6 一个平面简谐波沿x轴负方向传播，波速=10m/s。x=0处，质点振动曲线如图所示，则该波的表式为 ( B )（A）m；（B）m；（C）m；（D）m。提示：由x=0处，质点振动曲线可知，时另用矢量图法判断：由x=0处，质点振动曲线可知，在时刻质点位于平衡位置处，只可能点或点又当时，此时质点正向轴正向运动，即可可确定此时刻质点必位于点，有7 一个平面简谐波沿x轴正方向传播，波速为u=160m/s，t=0时刻的波形图如图所示，则该波的表式为 ( C ) （A）m；（B）m；（C）m；（D）m。提示：因是右行波（A）、（B）选项不满足。由图可知，当x=0时Y=0,方程比为形式，考擦时刻各质点的位移：当x=0时Y=0时（1）当x=2时Y=-3时（2）综合（1）（2）得，8 一个平面简谐波在弹性媒质中传播，媒质质元从最大位置回到平衡位置的过程中 ( C )（A）它的势能转化成动能；（B）它的动能转化成势能；（C）它从相邻的媒质质元获得能量，其能量逐渐增加；（D）把自己的能量传给相邻的媒质质元，其能量逐渐减小。提示：质元从最大位置回到平衡位置的过程中，质元相位处于第一象限，据，随着的增加也增加，增大，其能量逐渐增加。9 一平面简谐波在弹性媒质中传播时，在传播方向上某质元在某一时刻处于最大位移处，则它的 ( B )（A）动能为零，势能最大；（B）动能为零，势能也为零；（C）动能最大，势能也最大；（D）动能最大，势能为零。提示：平面简谐波动能、势能表达式：体元达最大位移时，振动速度为零，且不发生位移，这时体元动能为零，势能也为零。10 电磁波在自由空间传播时，电场强度与磁场强度 ( C )（A）在垂直于传播方向上的同一条直线上；（B）朝互相垂直的两个方向传播；（C）互相垂直，且都垂直于传播方向；（D）有相位差/2。提示：电磁波是横波，在自由空间传播时，电场强度与磁场强度都与传播方向垂直，且、又互相垂直。11 在同一媒质中两列相干的平面简谐波强度之比是，则两列波的振幅之比为 （ B ）（A） 4； （B） 2； （C） 16； （D） 1/4。提示：12 在下面几种说法中，正确的是： （ C ）（A）波源不动时，波源的振动周期与波动的周期在数值上是不同的；（B）波源振动的速度与波速相同；（C）在波传播方向上，任一质点的振动位相总是比波源的位相滞后；（D）在波传播方向上，任一质点的振动位相总是比波源的位相超前。提示：在波传播方向上，任一质点的振动位相总是比波源的位相滞后13 两相干平面简谐波沿不同方向传播，如图所示，波速均为，其中一列波在A点引起的振动方程为，另一列波在B点引起的振动方程为，它们在P点相遇，则两波在P点的相位差为： （ A ） （A）0； （B）/2； （C）； （D）3/2。提示：由波程差产生的相位差：因由原相位差：总的相位差：，即0的相位差。14 两个相干波源的位相相同，它们发出的波叠加后，在下列哪条线上总是加强的？ A （A）两波源连线的垂直平分线上；（B）以两波源连线为直径的圆周上；（C）以两波源为焦点的任意一条椭圆上；（D）以两波源为焦点的任意一条双曲线上。提示：由波程差产生的相位差：两波源连线的垂直平分线上，15 平面简谐波与下面哪列波相干可形成驻波？ D （A）； （B）；（C）； （D）。提示：两列同振幅的相干简谐波分别沿x轴正方向和沿x轴负方向传播，在他们的交叠区域可形成驻波，（A）、（B）选项不满足。由已知： 与（D）选项满足形成驻波条件。16 设声波在媒质中的传播速度为，声源的频率为，若声源不动，而接收器相对于媒质以速度沿、连线向着声源运动，则接收器接收到的信号频率为： B （A）； （B）； （C）； （D）。提示：声源静止，观察者向着声源运动时：17 两列完全相同的平面简谐波相向而行形成驻波。以下哪种说法为驻波所特有的特征： C （A）有些质元总是静止不动； （B）迭加后各质点振动相位依次落后；（C）波节两侧的质元振动位相相反； （D）质元振动的动能与势能之和不守恒。提示：波节两侧的质元振动位相相反。（二）流体部分18理想流体作定常流动，流线上任一点切线方向表示： B A.位移方向 B.速度方向 C.加速度方向19天平的一端放一杯水，另一端放砝码，使之平衡。现用手提着下面悬有铝块的细线，将铝块全部侵入水中（铝块不能与杯底接触），为使天平仍能保持平衡，在天平的砝码盘中所加砝码的质量应等于 B A、零 B、与铝块同体积的水的质量 C、铝块的质量 D、铝块的质量与同体积水的质量之差20 形管将一大容器中的理想流体吸出，当大容器中液面与形管出口的高度差为h时， 形管出口液体的流速与 C A、h成正比 B、h成反比 C、成正比 D、成反比21水流由水箱流经管径d1=200mm，d2=100mm的管路后流入大气中，已知出口处v2=lm/s，则d1管段的断面平均流速v1为 A A. 0.25m/sB. 0.5m/sC. 1m/sD. 2m/s22静止液体中同一点各方向的压强 A A数值相等 B数值不等C仅水平方向数值相等 D铅直方向数值最大（三）分子运动论部分23 容器中储有一定量的处于平衡状态的理想气体，温度为T，分子质量为，则分子速度在x方向的分量平均值为：（根据理想气体分子模型和统计假设讨论） ( D )（A）=； （B）=；（C）=； （D）=0。24 若理想气体的体积为V，压强为P，温度为T，一个分子的质量为，为玻耳兹曼常量，为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为 （ B ）（A）； （B）； （C）； （D）。提示：由25根据气体动理论，单原子理想气体的温度正比于 （ D ）（A）气体的体积；（B）气体分子的平均自由程；（C）气体分子的平均动量；（D）气体分子的平均平动动能。提示：26有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气，如果两种气体分子的方均根速率相等，那么由此可以得出下列结论，正确的是 （ A ） C错误（A）氧气的温度比氢气的高；（B）氢气的温度比氧气的高；（C）两种气体的温度相同；（D）两种气体的压强相同。提示： 当时当选 A27如果在一固定容器内，理想气体分子速率都提高为原来的二倍，那么 （ D ）（A）温度和压强都升高为原来的二倍；（B）温度升高为原来的二倍，压强升高为原来的四倍；（C）温度升高为原来的四倍，压强升高为原来的二倍；（D）温度与压强都升高为原来的四倍。提示：由28 在一定速率附近麦克斯韦速率分布函数的物理意义是：一定量的气体在给定温度下处于平衡态时的 （ D ）（A）速率为的分子数；（B）分子数随速率的变化；（C）速率为的分子数占总分子数的百分比；（D）速率在附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比。提示：29 如果氢气和氦气的温度相同，摩尔数也相同，则 （ B ）（A）这两种气体的平均动能相同；（B）这两种气体的平均平动动能相同；（C）这两种气体的内能相等；（D）这两种气体的势能相等。提示：，当有30 在恒定不变的压强下，理想气体分子的平均碰撞次数与温度T的关系为 ( C )（A）与T无关； （B）与成正比； （C）与成反比； （D）与T成正比；（E）与T成反比。提示：， 而31 根据经典的能量按自由度均分原理，每个自由度的平均能量为 （ C ）（A）kT/4； （B）kT/3； （C）kT/2； （D）3kT/2； （E）kT。32 在时，单原子理想气体的内能为 （ D ）（A）部分势能和部分动能； （B）全部势能； （C）全部转动动能；（D）全部平动动能； （E）全部振动动能。33 1摩尔双原子刚性分子理想气体，在1atm下从0上升到100时，内能的增量为 （ C ）（A）23J； （B）46J； （C）2077.5J； （D）1246.5J； （E）12500J。（四）热力学部分34 如图所示为一定量的理想气体的pV图，由图可得出结论 ( C )（A）是等温过程；（B）；（C）；（D）。35 一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到初始状态的温度，可能实现的过程为 （ D ）（A）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强；（B）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强；（C）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀；（D）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。36 气体的摩尔定压热容大于摩尔定体热容，其主要原因是 （ C ）（A）膨胀系数不同； （B）温度不同；（C）气体膨胀需作功； （D）分子引力不同。37 压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为 （ C ）（A）1:1； （B）5:9； （C）5:7； （D）9:5。 提示： 38 一摩尔单原子理想气体，从初态温度、压强、体积，准静态地等温压缩至体积，外界需作多少功？ （ B ）（A）； （B）； （C）； （D）。39 一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为，右边为真空，今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 （ B ）（A）； （B）/2； （C）； （D）。 提示： 绝热：Q=0，自由膨胀：A=0 E=0T1=T0又 V1=2V0, 则 40 在图上有两条曲线abc和adc，由此可以得出以下结论： （ D ）（A）其中一条是绝热线，另一条是等温线；（B）两个过程吸收的热量相同；（C）两个过程中系统对外作的功相等；（D）两个过程中系统的内能变化相同。41 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小（图中阴影部分）分别为和，则两者的大小关系为：（ C ）（A）； （B）；（C）=； （D）无法确定。提示： 选B42 “理想气体与单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功。”对此说法，有如下几种评论，哪个是正确的？ （ C ）（A）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律；（B）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律；（C）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律；（D）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。43 一摩尔单原子理想气体从初态（、）准静态绝热压缩至体积为其熵（ C ）（A）增大； （B）减小； （C）不变； （D）不能确定。44 一定量的理想气体向真空作自由膨胀，体积由增至，此过程中气体的（ A ）（A）内能不变，熵增加； （B）内能不变，熵减少；（C）内能不变，熵不变； （D）内能增加，熵增加。 提示： 又这是一个不可逆的绝热过程 熵增加。 选A45 一热机由温度为727的高温热源吸热，向温度为527的低温热源放热，若热机在最大可能效率下工作、且吸热为2000焦耳，热机作功约为 （ A ）（A）400J； （B）1450J； （C）1600J； （D）2000J； （E）2760J。46 在功与热的转变过程中，下面的那些叙述是正确的？ （ D ）（A）能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功；（B）其他循环的热机效率不可能达到可逆卡诺机的效率，因此可逆卡诺机的效率最高；（C）热量不可能从低温物体传到高温物体；（D）绝热过程对外作正功，则系统的内能必减少。二、填空题（一）振动和波动部分1 一单摆的悬线长l，在顶端固定点的铅直下方l/2处有一小钉，如图所示。则单摆的左右两方振动周期之比T1/T2为 。()提示：2若两个同方向不同频率的谐振动的表达式分别为和，则它们的合振动频率为 ，每秒的拍数为 。(5.5Hz，1)提示：求合振动:由合振动可知：合振动频率为：（）每秒的拍数为：（）3 一弹簧振子作简谐振动，其振动曲线如图所示。则它的周期T= ，其余弦函数描述时初相位= 。(，)提示：设振动方程的形式为：由图可得：当时，得由由判断，应为第二象限角，即得：当时，得由，初相，矢量图可知，完成周期的，剩余部分在内完成4两个同方向同频率的简谐振动，其合振动的振幅为20 cm，与第一个简谐振动的相位差为若第一个简谐振动的振幅为cm = 17.3 cm，则第二个简谐振动的振幅为_ cm，第一、二两个简谐振动的相位差f1为_ (0.1，)提示：（1）.(2). 5 有两个相同的弹簧，其倔强系数均为k，（1）把它们串联起来，下面挂一个质量为m的重物，此系统作简谐振动的周期为 ；（2）把它们并联起来，下面挂一质量为m的重物，此系统作简谐振动的周期为 。(，)6 质量为m的物体和一轻弹簧组成弹簧振子其固有振动周期为T，当它作振幅为A的自由简谐振动时，其振动能量E= ()。提示：7 产生机械波的必要条件是 (波源)和 (传播机械波的介质)。8 一平面简谐波的周期为2.0s，在波的传播路径上有相距为2.0cm的M、N两点，如果N点的位相比M点位相落后/6，那么该波的波长为 (24cm)，波速为 (12cm/s)。提示：设波函数以M点为参考点，如果N点的位相比M点位相落后/6，即有：（）9 处于原点（x=0）的一波源所发出的平面简谐波的波动方程为，其中A、B、C皆为常数。此波的速度为 ()；波的周期为 ()；波长为 ()；离波源距离为l处的质元振动相位比波源落后 ()；此质元的初相位为 ()。提示：与比较可得：,，离波源距离为l处的质元振动相位比波源落后: 10 一列强度为I的平面简谐波通过一面积为S的平面，波的传播方向与该平面法线的夹角为，则通过该平面的能流是 ()。11 一平面简谐波沿ox轴正向传播，波动方程为，则处质点的振动方程为 ()，处质点的振动和处质点的振动的位相差为 ()。提示：处质点的振动方程为 ,波程差造成的相位差：12 我们 不能 （填能或不能）利用提高频率的方法来提高波在媒质中的传播速度。提示：波在媒质中的传播速度与媒质的性质有关，与频率无关。13 一驻波的表达式为，两个相邻的波腹之间的距离为_()。提示：驻波两个相邻的波腹或波节之间的距离都是半波长。14 一驻波表式为（SI制），在x=1/6（m）处的一质元的振幅为 ()，振动速度的表式为 ()。提示：由，得在x=1/6（m）处质元的振幅为：在x=1/6（m）处质元的振动速度：15 （a）一列平面简谐波沿正方向传播，波长为。若在处质点的振动方程为，则该平面简谐波的表式为 ()。提示：（a）在=0处质点应比处质点超前相位，=0处质点振动方程： 波动方程： （b）如果在上述波的波线上（）处放一垂直波线的波密介质反射面，且假设反射波的振幅衰减为，则反射波的表式为 （）()。提示：（b）反向传播的波动方程：波在传到原点处由波程差引起的相位差：考虑到波在波密介质反射面有相位损失（半波损失）。反射波传到原点处总的相位差：波动方程：16 一驻波方程为，位于的质元与位于处的质元的振动位相差为 ( 0 )。提示：由驻波方程可得：波节点的位置：由此判断、不属于波节，属于两波节间同一波腹的两质元，其振动相位相同，振动位相差为0。17 一汽笛发出频率为700Hz的声音，并且以15m/s的速度接近悬崖。由正前方反射回来的声波的波长为（已知空气中的声速为330m/s） (0.45m)。提示：这属波源运动，观察者静止的情况，其中：观察频率：观察波长(反射回来的声波的波长)：18流体可视为理想流体的条件是 、 。提示：绝对不可压缩、完全没有黏性。19 佰努利方程的表达式为（ ）。提示：20 连续原理的表述为： 在理想流体的稳定流动中，通过流管任意两截面的流量相等 。其表达式为（ ）。提示：（二）分子运动论部分21质量为M，摩尔质量为，分子数密度为n的理想气体，处于平衡态时，状态方程为_，状态方程的另一形式为_，其中k称为_常数。答案:，玻尔兹曼22两种不同种类的理想气体，其分子的平均平动动能相等，但分子数密度不同，则它们的温度 ，压强 。 如果它们的温度、压强相同，但体积不同，则它们的分子数密度 ，单位体积的气体质量 ，单位体积的分子平动动能 。（填“相同”或“不同”）。 答案: 相同，不同；相同，不同，相同23理想气体的微观模型：（1）_；（2）_；（3）_。答案: 分子体积忽略不计，分子间的碰撞是完全弹性的，只有在碰撞时分子间才有作用24氢分子的质量为g，