大学物理-期中考试.doc

天津工业大学（2011-2012学年第二学期）-密封线-密封线-密封线-学院 专业班 学号 姓名 -装订线-装订线-装订线- 大学物理期中试卷（B）（2012.5理学院）特别提示：请考生在密封线左侧的指定位置按照要求填写个人信息，若写在其它处视为作弊。本试卷共有四道大题，请认真核对后做答,若有疑问请与监考教师联系。满分2467891010题目一18二910二1112二1314二1516三17三18得分评阅人 满分10106总分复核题目三19三20四21得分评阅人满分24得分一、 选择题（每小题3分,请将答案写在括号处）1玻尔兹曼分布律表明：在某一温度的平衡态， (1) 分布在某一区间(坐标区间和速度区间)的分子数，与该区间粒子的能量成正比； (2) 在同样大小的各区间(坐标区间和速度区间)中，能量较大的分子数较少；能量较小的分子数较多； (3) 在大小相等的各区间(坐标区间和速度区间)中比较，分子总是处于低能态的概率大些； (4) 分布在某一坐标区间内、具有各种速度的分子总数只与坐标区间的间隔成正比，与粒子能量无关。 以上四种说法中， (A) 只有(1)、(2)是正确的； (B) 只有(2)、(3)是正确的； (C) 只有(1)、(2)、(3)是正确的； (D) 全部是正确。 B 2速率分布函数f(v)的物理意义为： (A) 具有速率v的分子占总分子数的百分比； (B) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比； (C) 具有速率v的分子数； (D) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数。 B 3. 容积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子热运动的平均自由程为，平均碰撞频率为，若气体的热力学温度降低为原来的1/4倍，则此时分子平均自由程和平均碰撞频率分别为 (A) ，； (B) ，； (C) 2，2； (D) ，。 B 4. 关于可逆过程和不可逆过程的判断： (1) 可逆热力学过程一定是准静态过程； (2) 准静态过程一定是可逆过程； (3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程； (4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程。 以上四种判断，其中正确的是 (A) (1)、(2)、(3)； (B) (1)、(2)、(4)； (C) (2)、(4)； (D) (1)、(4)。 D 5. 某理想气体状态变化时，内能随体积的变化关系如图中AB直线所示。AB表示的过程是 (A) 等压过程； (B) 等体过程； (C) 等温过程； (D) 绝热过程。 A 6. 一质点作简谐振动，已知振动周期为T，则其振动动能变化的周期是 (A) T/4； (B) ； (C) T； (D) 2 T； (E) 4T。 B x t O A/2 -A x1x27. 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相为 (A) (B) (C) (D) 0 B 8. 图示一简谐波在t = 0时刻的波形图，波速 u = 200 m/s，则图中O点的振动加速度的表达式为 (A) (SI)； (B) (SI)； (C) (SI)； (D) (SI) 。 D 满分6得分二、填空题（共30分）9（本题3分）有一个电子管，其真空度（即电子管内气体压强）为 1.010-5 mmHg，则27 时管内单位体积的分子数为_ 。(玻尔兹曼常量k1.3810-23 J/K , 1 atm=1.013105 Pa =76 cmHg )。3.21017 /m3 3分10. （本题3分）有两瓶气体，一瓶是氦气，另一瓶是氢气(均视为刚性分子理想气体)，若它们的压强、体积、温度均相同，则氢气的内能是氦气的_倍。满分7得分5 / 3 3分11（本题3分）处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416 J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582 J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_。166 J 3分12（本题4分）一质点作简谐振动，其振动曲线如图所示。根据此图，它的周期T =_，用余弦函数描述时初相f =_。满分8得分3.43 s 2分 -2p/3 2分13. （本题4分）热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，开尔文表述指出了_的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了_的过程是不可逆的。功变热 2分热传导 2分14.（本题4分）一驻波表达式为，则处质点的振动方程是_；该质点的振动速度表达式是_。 或 2分 2分满分9得分15.（本题4分）某种气体（视为理气）在标态下密度=0.0894kg/m3，则常温下该气体的定压摩尔热容_,定容摩尔热容_。(普适气体常量R = 8.31 J mol-1 K-1) 2分 2分16.（本题5分）1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在400 K的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3，终止体积为V2 = 0.005 m3，此气体在每一循环中从高温热源吸收的热量Q1是_；气体所作的净功W是_。(1) J 2分(2) . J 3分 三、计算下列各题（共40分）17（本题10分）一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p0=1.2106 Pa，V0=8.31103m3，T0 =300 K的初态，后经过一等体过程，温度升高到T1 =450 K，再经过一等温过程，压强降到p = p0的末态。已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比Cp / CV =5/3。求： (1) 该理想气体的等压摩尔热容Cp和等体摩尔热容CV； (2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量。 (普适气体常量R = 8.31 Jmol1K1)满分10得分解：(1) 由 和 2分可解得 和 2分 (2) 该理想气体的摩尔数 4 mol 在全过程中气体内能的改变量为 E=n CV(T1T2)=7.48103 J 2分 全过程中气体对外作的功为 式中 p1 p0=T1 T0 则 J 2分全过程中气体从外界吸的热量为 Q = E+W =1.35104 J 2分18（本题10分）1 mol 氦气作如图所示的可逆循环过程，其中ab和cd是绝热过程， bc和da为等体过程，已知 V1 = 16.4 L，V2 = 32.8 L，pa = 1 atm，pb = 3.18 atm，pc = 4 atm，pd = 1.26 atm，试求：(1)在各态氦气的温度；(2)在态氦气的内能；(3)在一循环过程中氦气所作的净功。 (1 atm = 1.013105 Pa) ；(普适气体常量R = 8.31 J mol-1 K-1)满分10得分解：(1) Ta = paV2/R400 K Tb = pbV1/R636 K Tc = pcV1/R800 K Td = pdV2/R504 K 4分 (2) Ec =(i/2)RTc9.97103 J 2分 (3) bc等体吸热 Q1=CV(Tc-Tb)2.044103 J 1分 da等体放热 Q2=CV(Td-Ta)1.296103 J 1分 W=Q1-Q20.748103 J 2分19（本题10分）一振幅为 10 cm，波长为200 cm的一维余弦波沿x轴正向传播，波速为 100 cm/s，在t = 0时原点处质点在平衡位置向正位移方向运动。求 (1) 原点处质点的振动方程； (2) 在x = 150 cm处质点的振动方程。满分10得分解：(1) 振动方程： A = 10 cm， w = 2pn = p s-1，n = u / l = 0.5 Hz 初始条件： y(0, 0) = 0 得 2分故得原点振动方程： (SI) 3分(2) x = 150 cm处相位比原点落后， 所以 2分 (SI) 3分也可写成 (SI) 20（本题10分）图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图，求 (1) 该波的波动表达式； (2) P处质点的振动方程。 满分10得分解：(1) O处质点，t = 0 时 ， 所以 2分又 (0.40/ 0.