大学物理-期中考试

《大学物理》第1页共8页天津工业大学（2011-2012学年第二学期）《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题目一1~8二9~10二11~12二13~14二15~16三17三18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满分24得分-------------------------------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》第2页共8页成正比，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0，平均碰撞频率为0Z，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Z分别为(A)＝0，Z＝0Z；(B)＝0，Z＝210Z；(C)＝20，Z＝20Z；(D)＝20，Z＝210Z。［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)；《大学物理》第3页共8页(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。A→B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)2/T；(C)T；(D)2T；(E)4T。［B］7.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)23．(B)．(C)21．(D)0［B］8.图示一简谐波在t=0时刻的波形图，波速u=200m/s，则图中O点的振动加速度的表达式为(A))21cos(4.02ta(SI)；(B))23cos(4.02ta(SI)；(C))2cos(4.02ta(SI)；(D))212cos(4.02ta(SI)。［D］二、填空题（共30分）OEABVx(m)1000.1uy(m)O200满分6得分xtOA/2-Ax1x2《大学物理》第4页共8页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1.0×10-5mmHg，则27℃时管内单位体积的分子数为_________________。(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J/K,1atm=1.013×105Pa=76cmHg)。3.2×1017/m33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。5/33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416J，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582J，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____________________。166J3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=_________________。xt(s)O4-22满分8得分满分7得分《大学物理》第5页共8页3.43s2分-2/32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txAycos)/2cos(2，则21x处质点的振动方程是___________________________________________；该质点的振动速度表达式是______________________________________。tAycos21或)cos(21tAy2分tAsin2v2分15.（本题4分）某种气体（视为理气）在标态下密度ρ=0.0894kg/m3，则常温下该气体的定压摩尔热容pc_____,定容摩尔热容vc_____。(普适气体常量R=8.31J·mol1·K1)2分满分9得分kgVMmolmol102104.220894.033111.292722KmolJRRiCp《大学物理》第6页共8页2分16.（本题5分）1mol理想气体在T1=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在400K的等温线上起始体积为V1=0.001m3，终止体积为V2=0.005m3，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)312111035.5)/ln(VVRTQJ2分(2)25.0112TT.311034.1QWJ3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=1.2×106Pa，V0=8.31×10－3m3，T0=300K的初态，后经过一等体过程，温度升高到T1=450K，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=8.31J·mol－1·K－1)满分10得分11820252KmolJ.RRiC-V《大学物理》第7页共8页解：(1)由35VpCC和RCCVp2分可解得RCp25和RCV232分(2)该理想气体的摩尔数000RTVp4mol在全过程中气体内能的改变量为△E=CV(T1－T2)=7.48×103J2分全过程中气体对外作的功为011lnppRTW式中p1∕p0=T1∕T0则30111006.6lnTTRTWJ．2分全过程中气体从外界吸的热量为Q=△E+W=1.35×104J．2分18．（本题10分）1mol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=16.4L，V2=32.8L，pa=1atm，pb=3.18atm，pc=4atm，pd=1.26atm，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。(1atm=1.013×105Pa)；(普适气体常量R=8.31J·mol1·K1)Op(atm)pcpapdpbabcdV(L)V1V2满分10得分《大学物理》第8页共8页解：(1)Ta=paV2/R＝400KTb=pbV1/R＝636KTc=pcV1/R＝800KTd=pdV2/R＝504K4分(2)Ec=(i/2)RTc＝9.97×103J2分(3)b－c等体吸热Q1=CV(TcTb)＝2.044×103J1分d－a等体放热Q2=CV(TdTa)＝1.296×103J1分W=Q1Q2＝0.748×103J2分19．（本题10分）一振幅为10cm，波长为200cm的一维余弦波．沿x轴正向传播，波速为100cm/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=150cm处质点的振动方程。解：(1)振动方程：)cos(0tAyA=10cm，=2=s-1，=u/=0.5Hz初始条件：y(0,0)=00)0,0(y得2102分故得原点振动方程：)21cos(10.0ty(SI)3分(2)x=150cm处相位比原点落后23，所以2分)2321cos(10.0ty)2cos(10.0t(SI)3分也可写成tycos10.0(SI)满分10得分《大学物理》第9页共8页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。解：(1)O处质点，t=0时0cos0Ay，0sin0Av所以212分又uT/(0.40/0.08)s=5s2分故波动表达式为]2)4.05(2cos[04.0xty(SI)4分(2)P处质点的振动方程为]2)4.02.05(2cos[04.0tyP)234.0cos(04.0t(SI)2分四、回答问题（共6分）21．（本题6分）设P点距两波源S1和S2的距离相等，若P点的振幅保持为零，则由S1和S2分别发出的两列简谐波在P点引起的两个简谐振动应满足什么条件？x(m)O-0.040.20u=0.08m/sy(m)P0.400.60满分10得分《大学物理》第10页共8页答：两个简谐振动应满足振动方向相同，振动频率相等，振幅相等，相位差为。6分满分6得分