大学物理-热学-复习题

大学物理热学试卷一、选择题：1、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2/122/122/12::CBAvvv＝1∶2∶4，则其压强之比Ap∶Bp∶Cp为：(A)1∶2∶4．(B)1∶4∶8．C)1∶4∶16．(D)4∶2∶1．［］(2、温度为T时，在方均根速率s/m50)(212v的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分子数的百分率相比较：则有（附：麦克斯韦速率分布定律：vvv222/32exp24kTmkTmNN，符号exp(a)，即ea.）(A)22NH//NNNN(B)22NH//NNNN(C)22NH//NNNN(D)温度较低时22NH//NNNN温度较高时22NH//NNNN[]3．气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程(A)一定都是平衡过程．(B)不一定是平衡过程．(C)前者是平衡过程，后者不是平衡过程．(D)后者是平衡过程，前者不是平衡过程．［］4．在下列说法(1)可逆过程一定是平衡过程．(2)平衡过程一定是可逆的．(3)不可逆过程一定是非平衡过程．(4)非平衡过程一定是不可逆的．中，哪些是正确的？(A)(1)、(4)．(B)(2)、(3)．(C)(1)、(2)、(3)、(4)．(D)(1)、(3)．［］5．一定量的理想气体，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．［］6．有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：(A)6J.(B)5J.(C)3J.(D)2J.［］7．理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S1和S2，则二者的大小关系是：(A)S1S2．(B)S1=S2．(C)S1S2．(D)无法确定．［］8、一定量理想气体经历的循环过程用V－T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)A→B．(B)B→C．(C)C→A．(D)B→C和B→C．［］9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的10、热量全部用来对外作功．”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？(A)不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律．(B)不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律．(C)不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律．(D)违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律．［］pOVab(1)(2)VpS1S2OTVOABC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．［］二、填空题11、某容器内分子数密度为1026m-3，每个分子的质量为3×10-27kg，设其中1/6分子数以速率v＝200m/s垂直地向容器的一壁运动，而其余5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的．则(1)每个分子作用于器壁的冲量ΔP＝_______________；(2)每秒碰在器壁单位面积上的分子数0n＝________________；(3)作用在器壁上的压强p＝___________________．12、一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比热cV=0.314kJ·kg1·K1，则氩原子的质量m=__________．(波尔兹曼常量k=1.38×1023J/K)13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用________________分布律来描述．如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．14、一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的_______倍．15、水的定压比热为KJ/g2.4．有1kg的水放在有电热丝的开口桶内，如图所示．已知在通电使水从30℃升高到80℃的过程中，电流作功为4.2×105J，那么过程中系统从外界吸收的热量Q=______________．16、常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外作功为W，内能增加为E，则IW/Q=_____________．QE/_____________．17、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为W，则传递给气体的热量为__________．18、有摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，ba为等压线，pc=2pa．令气体进行ab的等压过程时吸热Qab，则在此循环过程中气体净吸热量Q_______Qab．(填入：＞，＜或＝)19、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空．如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度__________(升高、降低或不变)，气体的熵__________(增加、减小或不变)．三、计算题20．水蒸气分解为同温度T的氢气和氧气H2O→H2＋21O2时，1摩尔的水蒸气可分解成1摩尔氢气和21摩尔氧气．当不计振动自由度时，求此过程中内能的增量．21．当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比eHH2MM和内能比eHH2EE．（将氢气视为刚性双原子分子气体）22．一氧气瓶的容积为V，充了气未使用时压强为p1，温度为T1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p2，试求此时瓶内氧气的温度T2．及使用前后分子热运动平均速率之比21/vv．23．有1mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0atm，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16atm．试求：(1)气体内能的增量；(2)在该过程中气体所作的功；(3)终态时，气体的分子数密度．pVOVaVbpapcabc(1atm=1.013×105Pa，玻尔兹曼常量k=1.38×10-23J·K-1,普适气体常量R=8.31J·mol-1·K-1)氦气的温度改变多少？24．气缸内贮有36g水蒸汽(视为刚性分子理想气体)，经abcda循环过程如图所示．其中a－b、c－d为等体过程，b－c为等温过程，d－a为等压过程．试求：(1)d－a过程中水蒸气作的功Wda(2)a－b过程中水蒸气内能的增量ab(3)循环过程水蒸汽作的净功W(4)循环效率(注：循环效率＝W/Q1，W为循环过程水蒸汽对外作的净功，Q1为循环过程水蒸汽吸收的热量，1atm=1.013×105Pa大学物理热学答卷一、选择题：CCBABCBACB二、填空题11、1.2×10-24kgm/s31×1028m-2ｓ-14×103Pa12、6.59×1026kg13、麦克斯韦玻尔兹曼14、215、－2.1×105J参考解：如果加热使水经历同样的等压升温过程，应有Q′=ΔE+W′=mc(T2－T1)可知ΔE=mc(T2－T1)－W′现在通电使水经历等压升温过程，则应有p(atm)V(L)Oabcd255026∵Q=ΔE+W′－W电∴Q=mc(T2－T1)－W电=－2.1×105J16．22i2ii17．W2718．19．不变增加三、计算题20．解：当不计振动自由度时，H2O分子,H2分子,O2分子的自由度分别为6,5,5．1分∴1molH2O内能E1=3RT1molH2或O2的内能RTE252．2分E＝25)211(RT3RT=(3/4)RT．2分21．解：由pV=mol22HHMMRT和pV=moleHeHMMRT2分得eHH2MM=molmol2eHHMM=42=21．2分由E(H2)=mol22HHMM25RT和RTMME23)He()He()He(mol4分得e2HEHE=molmol22eH/He3H/H5MMMM∵mol22HMHM=moleHMeHM(p、V、T均相同)，∴eHEHE2=35．2分22．解：p1V=RT1p2V=21RT2∴T2=2T1p2/p12分2121212PPTTvv3分23．解：(1)∵刚性多原子分子i=6，3/42ii1分∴600)/(11212ppTTK2分3121048.7)(21)/(TTiRMMEmolJ2分(2)∵绝热W=－ΔE=－7.48×103J(外界对气体作功)2分(3)∵p2=nkT2∴n=p2/(kT2)=1.96×1026个/m33分24．解：水蒸汽的质量M＝36×10-3kg水蒸汽的摩尔质量Mmol＝18×10-3kg，i=6(1)Wda=pa(Va－Vd)=－5.065×103J2分(2)ΔEab=(M/Mmol)(i/2)R(Tb－Ta)=(i/2)Va(pb－pa)=3.039×104J2分(3)914)/(RMMVpTmolabbKWbc=(M/Mmol)RTbln(Vc/Vb)=1.05×104J净功W=Wbc+Wda=5.47×103J3分(4)Q1=Qab+Qbc=ΔEab+Wbc=4.09×104Jη=W/Q1=13％3分