大學(xué)物理下期中考試試卷

1、北京交通大學(xué)北京交通大學(xué)大學(xué)物理期中考試試卷一.選擇題 1.一定質(zhì)量和溫度的氦氣(可視為剛性理想氣體，氦氣的摩爾質(zhì)量為4gmol-1)裝在容 積為1 m3的密閉且隔熱的容器中，容器以200ms-1的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若容器突然停止，定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，則達(dá)到平衡態(tài)后氦氣溫度增大【】 。(普適氣體常量R=8.31Jmol-1K-1) A. 600 K B. 642 K C. 6.42K D. 3.85K E.385K 【C】 2.關(guān)一于熱容，以下說法正確是【】 A.熱容不可能為零 B.物體吸收的熱量越多，熱容越大 C.物體溫度越高，熱容越人 D.物體吸熱但同時(shí)降溫，熱容為

2、負(fù) E.同一物質(zhì)經(jīng)歷不同的過程，熱容是一樣的 【D】 3.如圖所示，絕熱容器被隔板分成容積相等的A、 B兩部分，A內(nèi)盛有壓強(qiáng)為P0的理想氣體，B為真空。設(shè)此理想氣體的比熱容比為。抽去隔板，氣體膨脹到整個(gè)容器，達(dá)到平衡態(tài)時(shí)氣體壓強(qiáng)為【】 A. P0 B. P0 /2 C. P0 / 2r D. P0 2r 【B】 4.某理想氣體狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)能E隨壓強(qiáng)P的變化關(guān)系如圖中的直線ab所示，則a到b的變化過程一定是【】 。 A.等壓過程 B.等容過程 C.等溫過程 D.絕熱過程【B】 5.某設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)了一熱機(jī)循環(huán)，該循環(huán)的工作物質(zhì)從溫度為900K的熱源中吸熱Q1，向溫度為600K的熱源放出熱量Q2，并

3、向外界做功A。每經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，工質(zhì)回到初狀態(tài)。試問以下哪項(xiàng)描述是止確的【 】A.若Q1 =10000J，Q2=0， A=10000J，則該熱機(jī)是可能被制造成功的B.若Q1= 10000J， Q2=5000J， A=5000J，則該熱機(jī)是可能被制造成功的C.使該循環(huán)逆向，工作物質(zhì)從600K的熱源吸取的熱量Q2必等于向溫度為900K的熱源放出熱量Q1 ，外界對(duì)工作物質(zhì)做功A=0，這是有可能實(shí)現(xiàn)的。D.使該循環(huán)逆向，若Q1 =11000 J ，Q2=6000J， A=5000J，則該致冷機(jī)是可能被制造成功的E.使該循環(huán)逆向，若Q1=10000J，Q2=3000J， A=13000J，則該致冷機(jī)是可能

4、被制造成功的【D】 6.一千克50攝氏度的氧氣與一千克20攝氏度的氮?dú)庠谝唤^熱性能良好的密閉容器中混 合，最終達(dá)到平衡狀態(tài)，則混合氣體的熵與混合前兩種氣體的熵之和相比【】。 A.大些 B.一樣 C.小些 D.無法判斷【A】7.對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，如果分子平均碰撞次數(shù)變小，但分子平均自由程不變，以下氣體的哪種變化是可能的? 【】A.容積不變，壓強(qiáng)降低B.溫度不變，壓強(qiáng)增大C.容積不變，溫度升高 D溫度不變，體積減小E.壓強(qiáng)不變，溫度減小【A】 8.一質(zhì)量為m的物體，掛在勁度系數(shù)為k的輕彈簧下面，振動(dòng)角頻率為0，若將此彈 簧分割成相同的兩等份，并把分割后的兩彈簧按照如圖所示的方法連接，則振動(dòng)頻率是

5、【】 A.2 0 B.4 0 C. 0/4 D. 0/2 E. 0/ F. /0 22【A】 9.一彈簧振子沿x軸作振幅為A的諧振動(dòng)，設(shè)平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)處，則其動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置是【】 A. x=0 B.x= C. D.2A22A32A【C】 10.如圖所示，左圖為一向右傳播的簡(jiǎn)諧波在t時(shí)刻的波形圖，MN為一介質(zhì)的反射面，波由P點(diǎn)反射，設(shè)反射波在t時(shí)刻的波形圖為右圖，則【】A.相對(duì)于MN左側(cè)，MN右側(cè)的介質(zhì)為波密介質(zhì)B.相對(duì)于MN左側(cè)，MN右側(cè)的介質(zhì)為波疏介質(zhì)C.反射波在P點(diǎn)的相位與入射波在P點(diǎn)的相位相差為/2【B】二、填空題（分）1.(共8分，每空2分)側(cè)面為絕熱壁的汽缸內(nèi)存有理想氣體，

6、被底部的一電阻絲緩緩加熱并膨脹?；钊戏降拇髿鈮簭?qiáng)保持恒定不變。假設(shè)活塞絕熱且不漏氣，并且與氣缸間的摩擦可以忽略不計(jì),則該理想氣體的壓強(qiáng)將（），氣體的密度將（），氣體的內(nèi)能將（），氣體的熵將（）。不變、減少、增加、增加不變、減少、增加、增加 2.(共4分，每空2分)設(shè)氣體分子速率分布函數(shù)服從麥克斯韋速率分布律: 則氣體分子速率倒數(shù) 的半均值可以表達(dá)為（ ） 其值為( 或 )1V2mkT2uRT 3.(共4分，每圖2分)試在下面的左圖中畫出同一種理想氣體在兩個(gè)溫度T1和T2 (T1T2)下的麥克斯韋速率分布曲線;在下面的右圖中畫出氣體分子質(zhì)量分別為m1和m2 (m1m2)的兩種理想氣體在同一溫度

7、下的麥克斯韋速率分布曲線。 4.(共4分，每空2分)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱壓縮使汽缸內(nèi)理想氣體的體積減半，若氣體是單原子理想氣體，則氣體分子的平均速率變?yōu)樵瓉硭俾剩?1/3 或或1.26）倍;若為雙原子理想氣體，則氣體分子的平均速率變?yōu)樵瓉硭俾剩?1/5 或或1.15）倍。 5. (3分)按照狹義相對(duì)論，光子的動(dòng)能為 =mc2 ，則光子氣體的壓強(qiáng)可以用光子數(shù)密度n和光子的動(dòng)能表示為（ ） 13n 6. (3分)x軸原點(diǎn)O處質(zhì)元的振動(dòng)圖像如左圖所示，該振動(dòng)沿x軸正方向以速度v= 1 km/s傳播，試在右圖上畫出t=4s時(shí)的波形圖。 答案：答案： 7.(共4分，每空2分)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺如圖所示:若以左圖為計(jì)

8、時(shí)起點(diǎn)，且角位移以向右方向?yàn)檎瑒t單擺的初相為（0）;第一次達(dá)到右圖所示狀態(tài)的相位為（）。 8、(3分)一列機(jī)械橫波在t時(shí)刻的波形圖如圖所示， 則該時(shí)刻能量為最大值的介質(zhì)質(zhì)元的位置是（b,d,f, g ）(以a, b, c, d, e, f, g 點(diǎn)標(biāo)記)。 9. (3分)圖為t=T/4時(shí)刻一平面簡(jiǎn)諧波的波形圖，則其波函數(shù)的表達(dá)式應(yīng)為（ ）20.2(222)y=0.2cost3333yt或222（） 10. (3分)一揚(yáng)聲器相對(duì)地面以200m/s向觀察者運(yùn)動(dòng),觀察者以相對(duì)地面以100m/s遠(yuǎn)離揚(yáng)聲器運(yùn)動(dòng)，揚(yáng)聲器發(fā)射的聲波頻率為2MHz,則觀察者接收到的聲波頻率是(3.43MHZ) (設(shè)聲速為3

9、40m/s ) 11. (3分)位于A. B兩點(diǎn)的兩個(gè)波源，振幅相等，頻率都是100Hz，相位差為。若A,B相距30m，波速為400m/s，則A和B之間的連線上距離A為(1,3,5,.27,29)m 處的質(zhì)點(diǎn)因干涉而靜. 12.(5分)如圖在O點(diǎn)有一平面簡(jiǎn)諧波源，其振動(dòng)方程為：y=A cos t，產(chǎn)生的波沿x軸正、負(fù)方向傳播(設(shè)介質(zhì)無吸收)，波長(zhǎng)為。設(shè)在x= /2處反射，反射點(diǎn)為波節(jié), 則反射波的波函數(shù)為（ ）在x0的區(qū)域合成波的波函數(shù)為（ ）12或3. 0或該區(qū)域質(zhì)點(diǎn)因干涉而處處靜止22cos()y= cos()yAtAt 或22cos() cos()222y= 2cos() cos()22

10、yAtAt三、計(jì)算題 (15分)現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)和熱電站所用的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行的循環(huán)過程可以簡(jiǎn)化為下述布瑞頓循環(huán)(BraytonCycle) 1 -2 ：一定量空氣被絕熱壓縮到燃燒室內(nèi);2-3:在燃燒室內(nèi)燃料噴入燃燒，氣體等壓膨脹;3-4:高溫高壓氣體被導(dǎo)入輪機(jī)內(nèi)絕熱膨脹推動(dòng)葉輪做功;4-1:廢氣進(jìn)入熱交換器等壓壓縮，向冷卻劑(空氣或水)放熱。假設(shè)工作物質(zhì)為1mol空氣(可認(rèn)為剛性雙原子理想氣體)，求: 1)若己知狀態(tài)1, 2, 3和4的溫度分別為T1, T2, T3和T4，計(jì)算各個(gè)過程的功、熱量和內(nèi)能的改變量。 2)若已知P1/P2 = 10，則此循環(huán)效率是多少?(保留兩位有效數(shù)字) 2. (8分)有兩列簡(jiǎn)諧波在同一直線上，沿相同的方向傳播，它們的振動(dòng)方向相同，波速分別為u1和u2，頻率分別為1和2 ，振幅分別為A1和A2 ,在原點(diǎn)x= 0處的振動(dòng)初相位分別為10和 20 寫出下列幾種情況下合成波的表達(dá)式，并說明它們的特點(diǎn)，回答它們是否仍為簡(jiǎn)諧波。 l)振幅A1 A2 ，其它各量相同; 2)頻率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 ，