大学物理期末考试题
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密 封 线 内 不 要 答 题
关于上述两问题的正确答案是:[ A ] (A) (1)一定同时, (2)一定不同时; (B) (1)一定不同时, (2)一定同时; (C) (1)一定同时, (2)一定同时; (D) (1)一定不同时, (2)一定不同时。
6.质子在加速器中被加速,当其动能为静止能量的4倍时,其质量为静止质量的 [ A ]
(A) 5倍 (B) 6倍 (C) 4倍 (D) 8倍 7.关于温度的意义,有下列几种说法:
(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度.
(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义. (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同. (4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度. 这些说法中正确的是[ B ]
(A) (1)、(2) 、(4). (B) (1)、(2) 、(3). (C) (2)、(3) 、(4).
(D) (1)、(3) 、(4).
8.三个容器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
222A B C v :v :v 1:2:4=,其压强之比P A : P B : P C 为[ C ]
(A) 1:2:4 (B) 4:2:1
(C) 1:4:16 (D) 1:4:8
9.在容积V =4×10-3 m3的容器中,装有压强P =5×102 Pa 的理想气体,则容器中气体分子的平动动能为[ B ]
(A) 2 J . (B) 3 J . (C) 5 J . (D) 9 J .
10.一定量的理想气体,从p -V 图上初态a 经历(1)或(2)过程到达末态b ,已知a 、b 两
态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线),则气体 [ B ] (A) 在(1)过程中吸热,在(2) 过程中放热. (B) 在 (1)过程中放热,在(2) 过程中吸热. (C) 在两种过程中都吸热. (D) 在两种过程中都放热.
三、计算题(共50分)
1.(本题8分)如图所示,在光滑水平桌面上,一质量为m 原静止的物体,被一锤所击,锤的作用力沿水平方向,其大小为 )0(sin 0ττ
π<<=t t F F 。
求:(1)物体在任一时刻t 的速度。
(2)锤力在0—τ 时间内对物体所作的功;
1. (本题8分)解:
)
cos 1(sin )(sin 0000τ
ππττπτπt m F dt t
m F t v dt
dv
m
ma t F F t -=====⎰ 5分
由动能定理
2202
)(20)(21π
ττm F mv A =-= 3分
2.(本题10分) 一物体与斜面间的摩擦系数μ=0.20,斜面固定,倾角o
45=α.现给予物
体以初速率1
010-⋅=s m v ,使它沿斜面向上滑,如图所示.求:
(1) 物体能够上升的最大高度h ;
(2) 该物体达到最高点后,沿斜面返回到原出发点时速率
v .
解:⑴根据功能原理,有
mgh mv fs -=
2
021
mgh mv mghctg Nh fs -===
2
021sin αμαμ
2分
m ctg g v h 5.4)1(22
0=+=αμ
2分 ⑵根据功能原理有 fs
mv mgh =-221
1分 α
μmghctg mgh mv -=2
21 1分
得分
评卷人
p
O V
a
b
(1) (2)
F F
F 0
O τ/2 τ t
密 封 线 内 不 要 答 题
s m ctg gh v 16.8)]1(2[2
1
=-=αμ
2分
3.(本题12分) 如图所示,设两重物的质量分别为1m 和2m ,且21m m >,定滑轮的半径为r ,对转轴的转动惯量为J ,轻绳与滑轮间无滑动,滑轮轴上摩擦不计.设开始时系统静止,试求t 时刻滑轮的角速度.
(本题12分)解:作示力图.两重物加速度大小a 相
同,方向如图.
m 1g -T 1=m 1a 2分 T 2-m 2g =m 2a 2分
设滑轮的角加速度为β,则 (T 1-T 2)r =J β 2分 且有 a =r β 2分 由以上四式消去T 1,T 2得:
()()J
r m m gr
m m ++-=
22121β 2分
开始时系统静止,故t 时刻滑轮的角速度.
()()J
r m m grt
m m t ++-=
=2
2121 βω 2分
4.(本题8分)某理想气体的定压摩尔热容为11
2433--⋅⋅⋅K mol
J 。求它在温度为273K 时
的分子平均转动动能和分子平均平动动能。(玻尔兹曼常量123
1038.1--⋅⨯=K J k ,普适气
体常量1
1
318--⋅⋅⋅=K mol J R )
解:24.332
=+=
R R i
C P 2分 6=i 2分
J kT kr
21231065.52731038.12
3
23--⨯=⨯⨯⨯==ε 2分 J kT kt 21231065.52731038.12
323
--⨯=⨯⨯⨯==ε 2分
5.(本题12分)mol 1单原子分子的理想气体,经历如图所示的可逆循环,a 点的温度为0T 。
(1)试以a 点的温度0T 、普适气体常量R 表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程中气体吸收的热量。
(2)求此循环的效率。
解:(1) 0001212)(2
3
)(RT V P V P V P T T C E Q a a b b a b V ab ==-=
-=∆=γ 2分 0004545)(2
5
)(RT V P V P V P T T C Q b b c c b c P bc ==-=
-=γ 2分 0
0000000049493910)(2
3
2021)
())((2
1
RT V P V P V P V P V P V P T T C V V P P E A Q c c a a c a V a c c a ca ca -=-=--=-+⨯-=-+-+-=∆+=γ3分
(2)
%1457
49
11112=-=+-=-=bc ab ca Q Q Q Q Q η
m 2g
m 1g
r a
T 1T
2T 2T 1β
m 2
m 1
r