大学物理--热学试题

一选择题1.一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)mkTx32v．(B)mkTx3312v．(C)mkTx/32v．(D)mkTx/2v．［］2一定量某理想气体按pV2＝恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度(A)将升高．(B)将降低．(C)不变．(D)升高还是降低，不能确定．［］3一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是：(A)p1p2．(B)p1p2．(C)p1＝p2．(D)不确定的．［］4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(A)(1)、(2)、(4)．(B)(1)、(2)、(3)．(C)(2)、(3)、(4)．(D)(1)、(3)、(4)．［］5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．［］61mol刚性双原子分子理想气体，当温度为T时，其内能为(A)RT23．(B)kT23．(C)RT25．(D)kT25．［］（式中R为普适气体常量，k为玻尔兹曼常量）7假定氧气的热力学温度提高一倍，氧分子全部离解为氧原子，则这些氧原子的平均速率是原来氧分子平均速率的(A)4倍．(B)2倍．(C)2倍．(D)21倍．［］8一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为p1，V1，T1的平衡态，后来变到压强，体积，温度分别为p2，V2，T2的终态．若已知V2V1，且T2=T1，则以下各种说法中正确的是：(A)不论经历的是什么过程，气体对外净作的功一定为正值．(B)不论经历的是什么过程，气体从外界净吸的热一定为正值．(C)若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少．(D)如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断．［］9一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．［］10一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定：(1)该理想气体系统在此过程中吸了热．(2)在此过程中外界对该理想气体系统作了正功．(3)该理想气体系统的内能增加了．(4)在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功．以上正确的断言是：(A)(1)、(3)．(B)(2)、(3)．(C)(3)．(D)(3)、(4)．(E)(4)．［］二填空题111mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27℃，这瓶氧气的内能为________________J；分子的平均平动动能为____________Ｊ；分子的平均总动能为_____________________Ｊ．(摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1玻尔兹曼常量k=1.38×10-23Ｊ·K-1）122g氢气与2g氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同．(氢气分子视为刚性双原子分子)(1)氢气分子与氦气分子的平均平动动能之比HeH/2ww＝__________．(2)氢气与氦气压强之比HeH2pp＝______________________．(3)氢气与氦气内能之比HeH/2EE＝______________________．13在平衡状态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为f(v)、分子质量为m、最概然速率为vp，试说明下列各式的物理意义：(1)pfvvvd表示_____________________________________________；(2)vvvd2102fm表示__________________________________________．14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____________________.15一定量理想气体，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．16右图为一理想气体几种状态变化过程的p－V图，其中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中：(1)温度升高的是__________过程；(3)气体吸热的是__________过程．17一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J．若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热_____________J；若为双原子分子气体，则需吸热______________J.18一定量理想气体，从A状态(2p1，V1)经历如图所示的直线过程变到B状态(2p1，V2)，则AB过程中系统作功W＝_________；内能改变E=_________．19压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体)，它们的质量之比为m1∶m2=__________，它们的内能之比为E1∶E2=__________，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为W1∶W2=__________．(各量下角标1表示氢气，2表示氦气)CBAQpVOMTpOVV12V1p12p1AB20如图，温度为T0，2T0，3T0三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η1____________，η2____________，η3____________．三计算题21容积为20.0L(升)的瓶子以速率v＝200m·s1匀速运动，瓶子中充有质量为100g的氦气．设瓶子突然停止，且气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，瓶子与外界没有热量交换，求热平衡后氦气的温度、压强、内能及氦气分子的平均动能各增加多少?(摩尔气体常量R＝8.31J·mol-1·K1，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K1)22一超声波源发射超声波的功率为10W．假设它工作10s，并且全部波动能量都被1mol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R＝8.31J·mol1·K1)23试计算由2mol氩和3mol氮(均视为刚性分子的理想气体)组成的混合气体的比热容比Cp/CV的值．24一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)25如图所示，AB、DC是绝热过程，CEA是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE所包围的面积为70J，EABE所包围的面积为30J，过程中系统放热100J，求BED过程中系统吸热为多少？261mol单原子分子的理想气体，经历如图所示的可逆循环，联结ac两点的曲线Ⅲ的方程为2020/VVpp,a点的温度为T0(1)试以T0,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。(提示：循环效率的定义式η=1-Q2/Q1，Q1为循环中气体吸收的热量，Q2为循环中气体放出的热量。)pOV3T02T0T0fadbcepVOABEDCp09p0apVOV0ⅡⅢⅠbc27如图所示，abcda为1mol单原子分子理想气体的循环过程，求：(1)气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；(2)气体循环一次对外做的净功；(3)证明在abcd四态,气体的温度有TaTc=TbTd．28一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外作净功8000J．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功10000J．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求：(1)第二个循环的热机效率；(2)第二个循环的高温热源的温度．291mol单原子分子理想气体的循环过程如T－V图所示，其中c点的温度为Tc=600K．试求：(1)ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量；(2)经一循环系统所作的净功；(3)循环的效率．(注：循环效率η=W/Q1，W为循环过程系统对外作的净功，Q1为循环过程系统从外界吸收的热量ln2=0.693)30单原子分子的理想气体作卡诺循环，已知循环效率η=20%，试求气体在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍？Oadcbp(×105Pa)V(×103m3)2312T(K)V(103m3)O12abc