大学物理热学部分习题

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，系统必然对外作正功．(B)内能增加．(A)(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0，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)02．(B)0．(C)2/0．(D)0/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)2γp0．(D)p0/2γ．(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400K的高温热源吸热1800J，向300K的低温热源放热800J．同时对外作功1000J，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．7.1mol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．p0pOVABH2O2P(C)RT25．(D)kT25．（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E的正负情况如下：(A)E0，Q0，W0．(B)E0，Q0，W0．(C)E0，Q0，W0．(D)ΔE0，Q0，W0．9.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．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．10.一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．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)mkTx32v．(B)mkTx3312v．(C)mkTx/32v．(D)mkTx/2v．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pOVabcOEABVTVOABCpOVb12ac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：Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a'b'c'd'a')，且两个循环曲线所围面积相等．设循环Ｉ的效率为，每次循环在高温热源处吸的热量为Q，循环Ⅱ的效率为′，每次循环在高温热源处吸的热量为Q′，则(A)′,QQ′.(B)′,QQ′.(C)′,QQ′.(D)′,QQ′.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．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v100m·s-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为_________；VpOabcda'b'c'd'pOVab(1)(2)(2)速率v100m·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T0，2T0，3T0三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____________．4.1mol的单原子分子理想气体，在1atm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R＝8.31J·mol1·K1)5.如图所示，一定量的理想气体经历a→b→c过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化E，请在以下空格内填上0或0或=0：Q_____________，E___________．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2000J，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290g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＝______________．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29×10-3kg/mol，普适气体常量R＝8.3111KmolJ)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p－T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1－2中，气体__________．(2)过程2－3中，气体__________．(3)过程3－1中，气体__________．计算题1.容器内有11kg二氧化碳和2kg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8.1×106J．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Mmol＝44×10kg·mol,玻尔兹曼常量k＝1.38×10J·K摩尔气体常量R＝8.31J·mol1·K)[T＝300K;kT252＝1.04×10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=1.0×105Pa，体积为V0=4×10-3m3，温度为T0=300K的初态，后经等压膨胀过程温度上升到T1=450K，再经绝热过程温度降回到T2=300K，求气体在整个过程中对外作的功．[W=700J．]pOV3T02T0T0fadbceOpVabcpTO1233.温度为25℃、压强为1atm的1mol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R＝8.311KmolJ1，ln3=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=2.72×103J;W＝2.20×103J]4.容器内有M=2.66kg氧气，已知其气体分子的平动动能总和是EK=4.14×105J，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NA＝6.02×1023/mol，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K1)[211027.8wJ;kwT32＝400K]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=1.2×106Pa，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