大学物理下期中考试试卷.ppt

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1m3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 1K 1 A 600KB 642KC 6 42KD 3 85KE 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P0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 P0B P0 2C P0 2rD P02r 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Q1 向温度为600K的热源放出热量Q2 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Q1 10000J Q2 0 A 10000J 则该热机是可能被制造成功的B 若Q1 10000J Q2 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Q2必等于向温度为900K的热源放出热量Q1 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Q1 11000J Q2 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Q1 10000J Q2 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 0B 4 0C 0 4D 0 2E 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 0B 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T1和T2 T1 T2 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m1和m2 m1 m2 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 21 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 21 5或1 15 倍 5 3分 按照狭义相对论 光子的动能为 mc2 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 1km 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 Acos 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 12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T1 T2 T3和T4 计算各个过程的功 热量和内能的改变量 2 若已知P1 P2 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u1和u2 频率分别为 1和 2 振幅分别为A1和A2 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A1 A2 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u1 u2 其它各量相同 四 附