N考核《大学物理学》（食品科学与工程）振动与热学部分（方保龙9

1、n考核大学物理学（食品科学与工程）振动与热学部分（方保龙9 合肥学院xxxx年第 2 学期 大学物理学课程 热学 阶段测试卷 13食品科学与工程 级 班 学号 姓名 成绩 一、选择题(每题3分，共24分) 1三个容器a、b、c中装有同种理想气体，其分子数密度n相同，而方均根速率之比为 12212212(v2):(v):(v?1:2:4，则其压强之比pa:pb:pc为 （ c ） abc) （a） l：2：4 （b） 1：4：8 （c） 1：4：16 （d） 4：2：l 2已知n为总的分子数，f(v)为maxwell速率分布函数，则nf(v)dv表示（a ） （a） 速率v附近，dv区间内的分子

2、数 （b） 单位体积内速率在vv?dv区间内的分子数 （c） 速率v附近，dv区间内分子数占总分子数的比率 （d） 单位时间内碰到单位器壁上，速率在vv?dv区间内的分子数 3一容器中装有一定质量的某种气体, 下面叙述中正确的是: （ c ） (a) 容器中各处压强相等, 则各处温度也一定相等 (b) 容器中各处压强相等, 则各处密度也一定相等 (c) 容器中各处压强相等, 且各处密度相等, 则各处温度也一定相等 (d) 容器中各处压强相等, 则各处的分子平均平动动能一定相等 4对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是（ a ） (a) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关

3、 (b) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (c) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高 (d) 以上说法都不对 5一台工作于温度分别为327和27的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历 一个循环吸热2 000 j，则对外作功（ b ） (a)2 000 j (b)1 000 j （c）4 000 j (d)400 j 6一弹簧振子，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

4、）两种情况都不作简谐振动。 7.一个质点作简谐振动，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： （ d ） （a）t/4； （b）t/6； （c）t/8； （d）t/12。 8一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。 二、填空题(每空2分，共36分) f(v) (1) 1 m3中氮气的分子数为_3.441020_； a 1容器中储有1 mol 的氮气，压强为1.33 p

5、a，温度为 7 ，则 b (2) 容器中的氮气的密度为_1.6 10?5 kg?m-3_； o?11000v(m?s)3 (3) 1 m中氮分子的总平动动能为_2 j _ 图1 2如图1所示氢气分子和氧气分子在相同温度下的麦克斯韦速率分布曲线 则氢气分子的最概然速率为_4000 m?s-1_， 氧分子的最概然速率为 1000 m?s-1 。 ； 3如图2所示，已知图中两部分的面积分别为s1和s2(1) 如果气体的膨胀过程为a?1?b，则气体对外做功w_s2_； p如果气体进行a?1?b?2?a的循环过程，则它对外做功w_ s1 _。 a4一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由v1膨胀到2v1

6、，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3) 绝热过程其中：_等压_过程气体对外做功最多；_等压_过程气体吸收的热量最多。 ?5一卡诺机(可逆的)，低温热源的温度为27c，热机效率为40%，其高温热 s12b o 1s2v图2 源温度为 500 k。今欲将该热机效率提高到50%，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加 100 k。 6.若简谐运动方程为x?0.10cos?20t?，式中x的单位为m，t的单位为s.则其频率= 10hz 、4?初相= 47. 产生机械波的必要条件是波源和传播机械振动的介质。 8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y?a

7、cos(bt?cx)，其中a、b、c皆为常数。此波的速度为 b2?2?；波的周期为；波长为； bcc三、计算题(共40分) 1.（10分）星际空间温度可达2.7k。试求温度为300.0k和2.7k的氢气分子的平均速率、方均根速率及最概然速率。 2解 掌握平均速率v、方均根速v及最概然速率vp的物理意义，并利用三种速率相应的公式求解。氢 气的摩尔质量m?2?10?3kg/mol，气体温度t1?300k，则有 v?8rt1?1.78?103m/s m3rt1?1.93?103m/s m v2? vp?气体温度t2?2.7k时，则有 2rt1?1.58?103m/s mv?8rt2?1.69?102

8、m/s ?m3rt2?1.83?102m/s mv2?vp?-3 2rt2?1.50?102m/sm 2 22 2.（10分）在容积为2.010m3的容器中，有内能为6.7510j的刚性双原子分子理想气体。（1）求气体的压强；（2）设分子总数为5.410个，求分子的平均平动动能及气体的温度。 解 （1）一定量理想气体的内能 e?mirt m2其中i为气体分子的自由度，对刚性双原子分子而言，i?5，代入气态方程 pv?mmrt 可得气体压强 p?2e(iv)?1.35?105pa （2）由分子数密度、气态方程 n?nv、p?nkt 求得该气体的温度为 t?p(nk)?pv(nk)?3.62?10

9、2k 则气体分子的平均平动动能为 ?k?3kt2?7.49?10?21j 3（10分）一定量的空气，吸收了1.71103j的热量，并保持在1.0105 pa下膨胀，体积从1.010-2 m3增加到1.510-2 m3，问空气对外作了多少功?它的内能改变了多少? 解 由于气体作等压膨胀，气体对外作功可由 w?pdv?p(v2?v1) v1v2得 w?p(v2?v1)?5.0?102j 取该空气为系统，根据热力学第一定律q?e?w可确定其内能的改变为 ?e?q?w?1.21?103j 4（10分）一可逆卡诺机的高温热源温度为127，低温热源温度为27，其每次循环对外做的净功为8000j。今维持低温热源温度不变，提高高温热源的温度，使其每次循环对外做的净功为10000j，若两个卡