大学物理热学练习题.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流大学物理热学练习题.精品文档.热学（一）理想气体、压强公式一、 选择题1、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为： (A) pV / m (B) pV / (kT) (C) pV / (RT) (D) pV / (mT) 2、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) 3、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根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的平均值 (A) (B) (C) (D) 0 4、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124，则其压强之比为： (A) 124 (B) 148 (C) 1416 (D) 421 二、填空题1、质量一定的某种理想气体， (1) 对等压过程来说，气体的密度随温度的增加而_，并绘出曲线 (2) 对等温过程来说，气体的密度随压强的增加而_，并绘出曲线2、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) _3、A、B、C三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为nAnBnC421，而分子的平均平动动能之比为124，则它们的压强之比_ 三、 计算题两个相同的容器装有氢气，以一细玻璃管相连通，管中用一滴水银作活塞，如图所示当左边容器的温度为 0、而右边容器的温度为20时，水银滴刚好在管的中央试问，当左边容器温度由 0增到 5、而右边容器温度由20增到30时，水银滴是否会移动？如何移动？ 答案一、 选择题BDDC二、填空题1、成反比地减小 (图) 成正比地增加 (图) 2、(1) 沿空间各方向运动的分子数目相等 (2) 3、111 三、计算解：据力学平衡条件，当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时，左、右两边氢气的压强相等、体积也相等，两边气体的状态方程为： p1V1=(M1 / Mmol)RT1 ， p2V2=(M2 / Mmol)RT2 由p1= p2得：V1 / V2= (M1 / M2)(T1 / T2) 开始时V1= V2，则有M1 / M2= T2/ T1293/ 273 当温度改变为278 K，303 K时，两边体积比为 0.9847 <1 即 可见水银滴将向左边移动少许 热学（二）温度公式、能量均分原理、气体内能专业 班级 学号 姓名 一、 选择题1、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) 2、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 (A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同 (C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强 (D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强 3、温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能和平均平动动能有如下关系： (A) 和都相等 (B) 相等，而不相等 (C) 相等，而不相等 (D) 和都不相等 4、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）5、一定质量的理想气体的内能E随体积V的变化关系为一直线(其延长线过EV图的原点)，则此直线表示的过程为： (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 绝热过程二、 填空题1、1 mol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_；分子的平均总动能为_ (摩尔气体常量 R= 8.31 J·mol-1·K-1 玻尔兹曼常量 k= 1.38×10-23·K-1) 2、若i是气体刚性分子的运动自由度数，则ikT所表示的是_ _ 三、 计算题容器内有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 ) 答案一、 选择题BCCCB二、 填空题1、6.23×10 3 6.21×10 - 21 1.035×10 - 21 2、在温度为T的平衡态下，每个气体分子的热运动平均能量(或平均动能) 三、计算题解：(1) M / Mmol=N / NA N=MNA / Mmol J (2) 400 K 热学（三）热力学第一定律及应用一、 选择题1、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 2、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) 3、如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：AB等压过程，AC等温过程；AD绝热过程，其中吸热量最多的过程 (A) 是AB. (B)是AC. (C)是AD. (D)既是AB也是AC, 两过程吸热一样多。 4、一定量的理想气体，从a态出发经过或过程到达b态，acb为等温线(如图)，则、两过程中外界对系统传递的热量Q1、Q2是 (A) Q1>0，Q2>0 (B) Q1<0，Q2<0 (C) Q1>0，Q2<0 (D) Q1<0，Q2>0 5、一定量的理想气体，其状态在VT图上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b(如图) (A) 这是一个等压过程(B) 这是一个升压过程(C) 这是一个降压过程(D) 数据不足，不能判断这是哪种过程 6、1 mol理想气体从pV图上初态a分别经历如图所示的(1) 或(2)过程到达末态b已知Ta<Tb，则这两过程中气体吸收的热量Q1和Q2的关系是 (A) Q1> Q2>0 (B) Q2> Q1>0 (C) Q2< Q1<0 (D) Q1< Q2<0 (E) Q1= Q2>0 7、一定量的理想气体，分别经历如图(1) 所示的abc过程，(图中虚线ac为等温线)，和图(2) 所示的def过程(图中虚线df为绝热线)判断这两种过程是吸热还是放热 (A) abc过程吸热，def过程放热 (B) abc过程放热，def过程吸热 (C) abc过程和def过程都吸热 (D) abc过程和def过程都放热 二、 填空题1、某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体(1) 从外界吸收的热量Q = _(2) 内能增加了DE = _2、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 _ 三、计算题1、一定量的单原子分子理想气体，从初态A出发，沿图示直线过程变到另一状态B，又经过等容、等压两过程回到状态A (1) 求AB，BC，CA各过程中系统对外所作的功W，内能的增量DE以及所吸收的热量Q (2) 整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)2、0.02 kg的氦气(视为理想气体)，温度由17升为27若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功(普适气体常量R =8.31 )3、1 mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿p -V图所示直线变化到状态B(p2,V2)，试求： (1) 气体的内能增量(2) 气体对外界所作的功 (3) 气体吸收的热量(4) 此过程的摩尔热容 (摩尔热容C =，其中表示1 mol物质在过程中升高温度时所吸收的热量) 答案：一、DCAAC AA二、1、 2、>0 >0 三、1、解：(1) AB： =200 J E1=n CV (TBTA)=3(pBVBpAVA) /2=750 J Q=W1+E1950 J BC： W2 =0 E2 =n CV (TCTB)=3( pCVCpBVB ) /2 =600 J Q2 =W2+E2600 J CA： W3 = pA (VAVC)=100 J J Q3 =W3+E3250 J (2) W= W1 +W2 +W3=100 J Q= Q1 +Q2 +Q3 =100 J2、解：氦气为单原子分子理想气体， (1) 等体过程，V常量，W =0 据 QDE+W 可知 623 J (2) 定压过程，p = 常量， =1.04×103 J DE与(1) 相同 W = Q - DE417 J (3) Q =0，DE与(1) 同 W = -DE=-623 J (负号表示外界作功) 3、解：(1) (2) ， W为梯形面积，根据相似三角形有p1V2= p2V1，则 (3) Q =E+W=3( p2V2p1V1 ) (4) 以上计算对于AB过程中任一微小状态变化均成立，故过程中 Q =3(pV) 由状态方程得 (pV) =RT， 故 Q =3RT，摩尔热容 C=Q/T=3R热学（四） 循环过程 热二律专业 班级 学号 姓名 一、 选择题1、一定量的某种理想气体起始温度为T，体积为V，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V，(2)等体变化使温度恢复为T，(3) 等温压缩到原来体积V，则此整个循环过程中(A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功(C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 2、定质量的理想气体完成一循环过程此过程在VT图中用图线1231描写该气体在循环过程中吸热、放热的情况是 (A) 在12，31过程吸热；在23过程放热 (B) 在23过程吸热；在12，31过程放热 (C) 在12过程吸热；在23，31过程放热 (D) 在23，31过程吸热；在12过程放热 3、根据热力学第二定律可知： (A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功 (B) 热可以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 (C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 (D) 一切自发过程都是不可逆的 4、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. 二、 填空题1、一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27，热机效率为40，其高温热源温度为_ K今欲将该热机效率提高到50，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加_ K 2、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)三、 计算题1、一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程已知气体在状态A的温度为TA300 K，求 (1) 气体在状态B、C的温度； (2) 各过程中气体对外所作的功； (3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和) 2、1 mol单原子分子理想气体的循环过程如TV图所示，其中c点的温度为Tc=600 K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=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) 答案：一、ACDB二、1、500 100 2、< 三、1、解：由图，pA=300 Pa，pB = pC =100 Pa；VA=VC=1 m3，VB =3 m3 (1) CA为等体过程，据方程pA/TA= pC /TC得 TC = TA pC / pA =100 K BC为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC得 TB=TCVB/VC=300 K (2) 各过程中气体所作的功分别为 AB： =400 J BC： W2 = pB (VCVB ) = -200 J CA： W3 =0 (3) 整个循环过程中气体所作总功为 W= W1 +W2 +W3 =200 J 因为循环过程气体内能增量为E=0，因此该循环中气体总吸热 Q =W+E =200 J 2、