大学物理热学部分习题(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上热学部分大作业选择题:1. 如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (pA = pB )，则无论经过的是什么过程，系统必然 (A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热 2. 设有以下一些过程： (1) 两种不同气体在等温下互相混合 (2) 理想气体在定体下降温 (3) 液体在等温下汽化. (4) 理想气体在等温下压缩 (5) 理想气体绝热自由膨胀 在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A) (1)、(2)、(3). (B) (2)、(3)、(4).(C) (3)、(4)、(5). (D) (1)、(3)、(5). 3. 一容器贮有某种理想气体，其分子平均自由程为，若气体的热力学温度降到原来的一半，但体积不变，分子作用球半径不变，则此时平均自由程为 (A) (B) (C) (D) / 2 4. 如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是 (A) p0 (B) p0 / 2 (C) 2p0 (D) p0 / 2 (Cp/CV) 5. 一绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分两边分别装入质量相等、温度相同的H2气和O2气开始时绝热板P固定然后释放之，板P将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是： (A) H2气比O2气温度高 (B) O2气比H2气温度高 (C)两边温度相等且等于原来的温度 (D) 两边温度相等但比原来的温度降低了 6. 人设计一台卡诺热机(可逆的)每循环一次可从 400 K的高温热源吸热1800 J，向 300 K的低温热源放热 800 J同时对外作功1000 J，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力学第一定律 (B) 可以的，符合热力学第二定律 (C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量 (D) 不行的，这个热机的效率超过理论值 7. 1 mol刚性双原子分子理想气体，当温度为T时，其内能为 (A) (B) (C) (D) （式中R为普适气体常量，k为玻尔兹曼常量）8. 理想气体经历如图所示的abc平衡过程，则该系统对外作功W，从外界吸收的热量Q和内能的增量的正负情况如下： (A)E>0，Q>0，W<0 (B)E>0，Q>0，W>0 (C)E>0，Q<0，W<0 (D) E<0，Q<0，W<0 9. 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 10. 一定量理想气体经历的循环过程用VT曲线表示如图在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是 (A) AB (B) BC (C) CA (D) BC和BC 11. 一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值 (A) (B) (C) (D) 12. 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) 全部是正确的 13. 两个完全相同的气缸内盛有同种气体，设其初始状态相同，今使它们分别作绝热压缩至相同的体积，其中气缸1内的压缩过程是非准静态过程，而气缸2内的压缩过程则是准静态过程比较这两种情况的温度变化： (A) 气缸1和2内气体的温度变化相同 (B) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化大 (C) 气缸1内的气体较气缸2内的气体的温度变化小 (D) 气缸1和2内的气体的温度无变化 14. 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的 (A) 热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体 (B) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功 (C) 气体能够自由膨胀，但不能自动收缩 (D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量 15. 如图，bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体作功与吸收热量的情况是: (A) b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功 (B) b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功 (C) b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功 (D) b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功 16. 热力学第二定律表明： (A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 (B) 在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功 (C) 摩擦生热的过程是不可逆的 (D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 17. 设有下列过程： (1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体(设活塞与器壁无摩擦)(2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升 (3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开 (4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动 其中是可逆过程的为 (A) (1)、(2)、(4) (B) (1)、(2)、(3) (C) (1)、(3)、(4) (D) (1)、(4) 18. 某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环：(abcda)和(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等设循环的效率为h，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，循环的效率为h，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，则 (A) h < h, Q < Q. (B) h < h, Q > Q. (C) h > h, Q < Q. (D) h > h, Q > Q. 19. 一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的内能一定增加 (B) 系统的内能一定减少 (C) 系统的内能一定保持不变 (D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变 20. 一定量的理想气体，从pV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)，则气体在 (A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热 (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热 (C) 两种过程中都吸热 (D) 两种过程中都放热 21. 气缸中有一定量的氮气(视为刚性分子理想气体)，经过绝热压缩，使其压强变为原来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ (A) 22/5 (B) 22/7 (C) 21/5 (D) 21/7 填空题1. 已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数，N为总分子数，则 (1) 速率v > 100 m·s-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为_； (2) 速率v > 100 m·s-1的分子数的表达式为_ 2. 当理想气体处于平衡态时，若气体分子速率分布函数为f(v)，则分子速率处于最概然速率vp至范围内的概率N / N_ 3. 如图，温度为T0，2 T0，3 T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) abcda，(2) dcefd，(3) abefa，其效率分别为 1_，2_，3 _4. 1 mol的单原子分子理想气体，在1 atm的恒定压强下，从0加热到100，则气体的内能改变了_J(普适气体常量R8.31 J·mol-1·K-1 ) 5. 如图所示，一定量的理想气体经历abc过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化DE，请在以下空格内填上>0或<0或= 0： Q_，DE _6. 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，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：_过程气体对外作功最多；_过程气体内能增加最多；_过程气体吸收的热量最多 7. 一热机从温度为 727的高温热源吸热，向温度为 527的低温热源放热若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000 J ，则此热机每一循环作功_ J 8. 在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是 (1) _； (2) _ 9. 有一卡诺热机，用290 g空气为工作物质，工作在27的高温热源与 -73的低温热源之间，此热机的效率h_若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所作的功为_(空气的摩尔质量为29×10-3 kg/mol，普适气体常量R8.31 ) 10. 从分子动理论导出的压强公式来看, 气体作用在器壁上的压强, 决定于_和_ 11. 已知一定量的理想气体经历pT图上所示的循环过程，图中各过程的吸热、放热情况为： (1) 过程12中，气体_ (2) 过程23中，气体_ (3) 过程31中，气体_ 计算题1. 容器内有11 kg二氧化碳和2 kg氢气(两种气体均视为刚性分子的理想气体)，已知混合气体的内能是8.1×106 J求： (1) 混合气体的温度； (2) 两种气体分子的平均动能 (二氧化碳的Mmol44×10-3 kg·mol-1 ,玻尔兹曼常量k1.38×10-23 J·K-1摩尔气体常量R8.31 J·mol-1·K-1 ) T300 K ; 1.04×10-20 J 2. 一定量的刚性双原子分子理想气体，开始时处于压强为 p0 = 1.0×105 Pa，体积为V0 =4×10-3 m3，温度为T0 = 300 K的初态，后经等压膨胀过程温度上升到T1 = 450 K，再经绝热过程温度降回到T2 = 300 K，求气体在整个过程中对外作的功 W =700 J 3. 温度为25、压强为1 atm的1 mol刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的3倍 (普适气体常量R8.31 ，ln 3=1.0986) (1) 计算这个过程中气体对外所作的功 (2) 假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍，那么气体对外作的功又是多少？ W= 2.72×103 J ; W2.20×103 J 4. 容器内有M = 2.66 kg氧气，已知其气体分子的平动动能总和是EK=4.14×105 J，求： (1) 气体分子的平均平动动能； (2) 气体温度 (阿伏伽德罗常量NA6.02×1023 /mol，玻尔兹曼常量k1.38×10-23 J·K-1 ) J ; 400 K 5. 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=1.2×106 Pa，V0=8.31×103m3，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 J·mol1·K1) 和 ; Q = E+W =1.35×104 J 6. 理想气体作卡诺循环，高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，求气体在一个循环中将由高温热源所得热量的多大部分交给了低温热源 7. 一超声波源发射超声波的功率为10 W假设它工作10 s，并且全部波动能量都被1 mol氧气吸收而用于增加其内能，则氧气的温度升高了多少？(氧气分子视为刚性分子，普适气体常量R8.31 J·mol-1·K-1 ) DT4.81 K 8. 1 kg某种理想气体，分子平动动能总和是1.86×106 J，已知每个分子的质量是3.34×10-27 kg，试求气体的温度 （玻尔兹曼常量 k1.38×10-23 J·K-1） = 300 K 9. 有n 摩尔的刚性双原子分子理想气体，原来处在平衡态，当它从外界吸收热量Q并对外作功A后，又达到一新的平衡态试求分子的平均平动动能增加了多少(用n、Q、A和阿伏伽德罗常数NA表示) kDT=3(Q-A) / (5n NA) 式中NA为阿伏伽德罗常数 10. 容积V1 m3的容器内混有N11.0×1025个氢气分子和N24.0×1025个氧气分子，混合气体的温度为 400 K，求： (1) 气体分子的平动动能总和 (2) 混合气体的压强 (普适气体常量R8.31 J·mol-1·K-1 ) 【 J ； p = n kT2.76×105 Pa】 11. 以氢(视为刚性分子的理想气体)为工作物质进行卡诺循环，如果在绝热膨胀时末态的压强p2是初态压强p1的一半，求循环的效率 12. 将1 kg氦气和M kg氢气混合，平衡后混合气体的内能是2.45×106 J，氦分子平均动能是 6×10-21 J，求氢气质量M kg 热学部分习题解答一、 选择题：1. B 2. D 3. B 4. B 5. B 6. D 7. C 8. B 9. A 10. A 11. D 12. B 13. B 14. C 15. B 16. C 17. D 18. B 19. D 20. B 21. D 二、 填空题：1. (1) (2) 2. 3. 33.3； 50；66.74. 25×1035. >0; >06. 等压；等压；等压7. 400J 8. (1) 沿空间各方向运动的分子数目相等; (2) 9. 33.3 ; 8.31×103 J 10. 单位体积内的分子数n ; 分子的平均平动动能 11. 吸热 ; 放热 ; 放热 三、 计算题：1. 解：(1) 300 K (2) 1.24×10-20 J 1.04×10-20 J 2. 解：等压过程末态的体积 等压过程气体对外作功 =200 J 根据热力学第一定律，绝热过程气体对外作的功为 W2 =E =nCV (T2T1) 这里 ， 则 J 气体在整个过程中对外作的功为 W = W1+W2 =700 J 3. 解：(1) 等温过程气体对外作功为 2分 =8.31×298×1.0986 J = 2.72×103 J 2分 (2) 绝热过程气体对外作功为 2分 2.20×103 J 2分 4. 解：(1) M / Mmol=N / NA N=MNA / Mmol J 3分 (2) 400 K 2分5. 解：(1) 由 和 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)=7.48×103 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 =1.35×104 J 2分 6. 解：理想气体卡诺循环的效率 1分 1分又据 1分得 2分7. 解： A= Pt = ， 2分 DT = 2Pt /(v iR)4.81 K 3分8. 解： N= M / m0.30×1027 个 1分 6.2×10-21 J 1分 = 300 K 3分9. 解：设两个平衡态的温度差为DT，则 Q-A=DE=nRDT=n NAkDT 3分 kDT=3(Q-A) / (5n NA) 2分式中NA为阿伏伽德罗常数 10. 解：(1) J J (2) p = n kT2.76×105 Pa 11. 解：根据卡诺循环的效率 1分由绝热方程： 1分得 氢为双原子分子， ， 由 1分得 1分 1分12. 解： K J 2分而 J又 kg 3分专心-专注-专业