电气工程师-公共基础-普通物理-热学.docx

电气工程师-公共基础-普通物理-热学单选题1.有两种理想气体，第一种的压强为P1，体积为V1，温度为T1，总质量为M1，摩尔质量为1；第二种的压强为P2，体积为V2，温度为（江南博哥）T2，总质量为M2，摩尔质量为2，当V1V2，T1T2，M1M2时，则1/2为()。2017年真题A.B.1/2P1/P2C.D.1/2P2/P1 正确答案：D参考解析：理想气体状态方程为：pV（M/）RT。式中，R为气体常量。当V1V2，T1T2，M1M2时，P11P22，即1/2P2/P1。单选题2.设代表气体分子运动的平均速率，vp代表气体分子运动的最概然速率，代表气体分子运动的方均根速率，处于平衡状态下理想气体，三种速率关系为()。2019年真题A.B.C.D. 正确答案：C参考解析：，因此。单选题3.1mol理想气体（刚性双原子分子），当温度为T时，每个分子的平均平动动能为()。2018年真题A.3RT/2B.5RT/2C.3kT/2D.5kT/2 正确答案：C参考解析：能量按自由度均分原理的内容是：在温度为T的平衡态下，每个分子的每个自由度都具有相同的平均能量，其值为kT/2。刚性双原子分子具有三个平动自由度，对应平均平动动能为3kT/2。单选题4.在标准状态下，当氢气和氦气的压强与体积都相等时，氢气和氦气的内能之比为()。2014年真题A.5/3B.3/5C.1/2D.3/2 正确答案：A参考解析：分子内能方程为：E内（m/M）·（iRT/2）ipV/2。注意到氢为双原子分子，氦为单原子分子，即i（H2）5，i（He）3；又p（H2）p（He），V（H2）V（He），故E内（H2）/E内（He）i（H2）/i（He）5/3。单选题5.一瓶氦气和一瓶氮气它们每个分子的平均平动动能相同，而且都处于平衡态，则它们()。2013年真题A.温度相同，氦分子和氮分子的平均动能相同B.温度相同，氦分子和氮分子的平均动能不同C.温度不同，氦分子和氮分子的平均动能相同D.温度不同，氦分子和氮分子的平均动能不同 正确答案：B参考解析：分子平均动能（平均平动动能平均转动动能）ikT/2，其中，分子平均平动动能k3kT/2。若平均平动动能相同，则温度相同。由于氦分子为单原子分子，没有转动动能，i3；氮分子为双原子分子，i5，根据分子平均动能公式，氦分子和氮分子的平均动能不同。单选题6.一定量的刚性双原子分子理想气体储于一容器中，容器的容积为V，气体压强为p，则气体的动能为()。2010年真题A.3pV/2B.5pV/2C.pV/2D.pV 正确答案：B参考解析：单个分子的平均动能是kikT/2，刚性双原子分子的自由度i5。根据理想气体的微观模型，理想气体是指分子间没有相互作用和分子可以看成没有大小的质点，因此分子间的势能不计，这样理想气体的内能就是所有分子的各种动能之和。设分子总数是N，则动能EiNkT/2imN0kT/（2M）imRT/（2M）。由理想气体状态方程：pV（m/M）RT可得EipV/25pV/2。单选题7.一密闭容器中盛有1mol氦气（视为理想气体），容器中分子无规则运动的平均自由程仅决定于()。2018年真题A.压强PB.体积VC.温度TD.平均碰撞频率 正确答案：B参考解析：分子平均自由程为：式中，d是分子有效直径；n为分子数密度。因为气体为氦气，即有效直径一定，则分子平均自由程仅取决于分子数密度，而在气体总量一定的情况下，分子数密度取决于气体体积V。单选题8.在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率与温度T的关系为()。2017年真题A.与T无关B.与成正比C.与成反比D.与T成正比 正确答案：C参考解析：由压强pnkT，得np/（kT）。分子平均碰撞频率为：其中代入得到：其中压强p恒定，其余都是常数，故与成反比。单选题9.容积恒定的容器内盛有一定量的某种理想气体，分子的平均自由程为0，平均碰撞频率为0。若气体的温度降低为原来的1/4倍时，此时分子的平均自由程和平均碰撞频率为()。2016年真题A.0，0B.0，0/2C.20，20D.，40 正确答案：B参考解析：气体的平均速率公式为：温度降为原来1/4倍，则平均速率为原来的1/2倍。又平均碰撞频率的计算公式为：容积恒定，则分子数密度n不变，故平均碰撞频率为原来的1/2倍，0/2。则根据0·，、均变为原来的1/2，可知平均自由程为0不变。单选题10.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，则氧原子的平均速率是氧分子平均速率的()。2016年真题A.4倍B.2倍C.倍D.倍 正确答案：B参考解析：气体的平均速率计算公式为：若热力学温度提高一倍，即T提高一倍，且氧分子全部离解为氧原子，则氧原子的摩尔质量M为氧分子摩尔质量的一半。根据公式推算可知，氧原子的平均速率是氧分子平均速率的2倍。单选题11.最概然速率vp的物理意义是()。2013年真题A.vp是速率分布中最大速率B.vp是大多数分子的速率C.在一定的温度下，速率与vp相近的气体分子所占的百分率最大D.vp是所有分子速率的平均值 正确答案：C参考解析：概然速率是由麦克斯韦速率分布函数求导为零所得的速率，即df（v）/dv0，则最概然速率为：由分布函数含义可知，最概然速率是指在一定的温度下，速率与vp相近的气体分子所占的百分率最大。单选题12.一定量的理想气体对外做了500J的功，如果过程是绝热的，气体内能的增量为()。2017年真题A.0B.500JC.500JD.250J 正确答案：C参考解析：根据热力学第一定律：QUW，又绝热过程，系统热量不变，即Q0，所以U500J。单选题13.有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压过程中对外做功为W，则其温度变化T为()。2014年真题A.R/WB.W/RC.2R/WD.2W/R 正确答案：B参考解析：等压过程中，p恒量，WPV，利用状态方程pVRT，有：WRT，TW/R。单选题14.气体做等压膨胀，则()。2013年真题A.温度升高，气体对外做正功B.温度升高，气体对外做负功C.温度降低，气体对外做正功D.温度降低，气体对外做负功 正确答案：A参考解析：根据pVnRT，其他条件不变，等压膨胀时，压强不变，体积增大，温度升高，则气体对外做正功。单选题15.一定量的理想气体由a状态经过一过程到达b状态，吸热为335J，系统对外做功为126J；若系统经过另一过程由a状态到达b状态，系统对外做功为42J，则过程中传入系统的热量为()。2012年真题A.530JB.167JC.251JD.335J 正确答案：C参考解析：题中两过程都是由a状态到达b状态，内能是状态量，又因一定量理想气体的内能增量只取决于系统的初、终态，而与联系初、终态的过程无关，故该系统内能增量E相同。由热力学第一定律Q（E2E1）WEW，有：Q1W1Q2W2。代入相关参数得，335126Q242，解得：Q2251J。单选题16.一定量的理想气体，由一平衡态（P1，V1，T1）变化到另一平衡态（P2，V2，T2），若V2V1，但T2T1，无论气体经历怎样的过程()。2018年真题A.气体对外做的功一定为正值B.气体对外做的功一定为负值C.气体的内能一定增加D.气体的内能保持不变 正确答案：D参考解析：CD两项，理想气体内能仅取决于温度，故温度不变，内能不变。AB两项，体积膨胀时，气体对外界不一定做功。当该气体直接与外界有力的作用时，那么该气体体积变大时就一定对外界做功。而当该气体与外界没有力的作用时，那么气体体积增大时对外界不做功。（如一个气缸中间有一隔板，气缸一边有气体，另一边真空。当抽去隔板时（不漏气），气体是自由膨胀的，不会对外界做功）单选题17.1mol理想气体从平衡态2P1、V1沿直线变化到另一平衡态P1、2V1，则此过程中系统的功和内能的变化是()。2011年真题A.W0，E0B.W0，E0C.W0，E0D.W0，E0 正确答案：C参考解析：由于PV恒量，故该理想气体变化为等温变化过程。因T1T2，故内能的变化为：E（m/M）·（i/2）R（T2T1）0。又此过程中系统的功为：即体积单向增大，W0。单选题18.一定量的某种理想气体由初态经等温膨胀变化到末态时，压强为P1；若由相同的初态经绝热膨胀变到另一末态时，压强为P2。若两过程末态体积相同，则()。2016年真题A.P1P2B.P1P2C.P1P2D.P12P2 正确答案：B参考解析：绝热过程中，气体体积膨胀，对外界做功为正值，故最终温度降低。由理想气态方程PVnRT可知，末态经过等温、绝热过程体积相同，且两过程中分子总数并未发生变化，则绝热过程温度降低，压强减小，P1P2。单选题19.理想气体在等温膨胀过程中()。2014年真题A.气体做负功，向外界释放热量B.气体做负功，向外界吸收热量C.气体做正功，向外界释放热量D.气体做正功，向外界吸收热量 正确答案：D参考解析：系统吸收或放出的热量等于系统内能增量与系统对外做功之和。理想气体的内能是温度的单值函数，等温膨胀过程中内能不变，理想气体膨胀对外界做功，因此从外界吸收热量Q。由热力学第一定律可知，等温过程系统吸热全部用来对外做功A（A0）。单选题20.一定量理想气体由初态（P1，V1，T1）经等温膨胀到达终态（P2，V2，T1），则气体吸收的热量Q为()。2013年真题A.QP1V1ln（V2/V1）B.QP1V2ln（V2/V1）C.QP1V1ln（V1/V2）D.QP2V1ln（P2/P1） 正确答案：A参考解析：气体吸收的热量，一部分用来对外做功，一部分用来增加内能，即QEW，其中E（i/2）·（m/M）·RT。等温变化过程中，E0，单选题21.一定量的理想气体经过等体过程，温度增量T，内能变化E1，吸收热量Q1；若经过等压过程，温度增量也为T，内能变化E2，吸收热量Q2，则一定是()。2012年真题A.E2E1，Q2Q1B.E2E1，Q2Q1C.E2E1，Q2Q1D.E2E1，Q2Q1 正确答案：A参考解析：两过程温度增量均为T，又内能增量E（m/M）·（i/2）·RT，则E2E1。对于等体过程，Q1E1W1，等体过程不做功，W10，Q1E1（m/M）·（i/2）·RT。对于等压过程，Q2E2W2（m/M）·（i/21）·RT。所以Q2Q1。单选题22.体系与环境之间只有能量交换而没有物质交换，这种体系在热力学上称为()。2012年真题A.绝热体系B.循环体系C.孤立体系D.封闭体系 正确答案：D参考解析：根据系统与环境之间的物质和能量交换情况，系统分为三种：开放系统，系统和环境之间既有物质交换，又有能量交换；封闭系统，系统和环境之间没有物质交换，只有能量交换：孤立体系，系统和环境之间既没有物质交换，又没有能量交换。单选题23.在保持高温热源温度T1和低温热源温度T2不变的情况下，使卡诺热机的循环曲线所包围的面积增大，则会()。2011年真题A.净功增大，效率提高B.净功增大，效率降低C.净功和效率都不变D.净功增大，效率不变 正确答案：D参考解析：由于循环曲线所包围的面积增大，分析可得吸热减少，放热增大，此时净功增大。卡诺循环效率为：（Q1Q2）/Q1（T1T2）/T11T2/T1，故效率不变。单选题24.两个卡诺热机的循环曲线如图2-1-1所示，一个工作在温度为T1与T3的两个热源之间，另一个工作在温度为T2和T3的两个热源之间，已知两个循环曲线所围成的面积相等，由此可知()。图2-1-1A.两个热机的效率一定相等B.两个热机从高温热源所吸收的热量一定相等C.两个热机向低温热源所放出的热量一定相等D.两个热机吸收的热量与放出的热量（绝对值）的差值一定相等 正确答案：D参考解析：整个循环过程系统对外做的净功为循环过程曲线所包围的面积。题中，所围成的面积相等，因此两个热机吸收的热量与放出的热量（绝对值）的差值一定相等。单选题25.“理想气体和单一恒温热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外界做功。”对此说法，有以下几种讨论，其中正确的是()。2018年真题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 正确答案：C参考解析：热力学第一定律：QEA。其中，Q是过程中系统从外界吸收的热量，A是系统对外界做的功，E是系统内能增量。等温膨胀时理想气体内能不变，吸收的热量可全部用来做功，不违反热力学第一定律。热力学第二定律的开尔文表述为：不可能制造出一种循环工作的热机，它只从单一热源吸热使之完全转变为功而不使外界发生任何变化。等温膨胀时，吸收的热量全部用来做功，但是气体体积增大，所以不违反热力学第二定律。单选题26.热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述中()。2017年真题A.开尔文表述指出了功热转换的过程是不可逆的B.开尔文表述指出了热量由高温物体传向低温物体的过程是不可逆的C.克劳修斯表述指出通过摩擦而使功变成热的过程是不可逆的D.克劳修斯表述指出气体的自由膨胀过程是不可逆的 正确答案：A参考解析：热力学第二定律表达的是能量传递的单向性。开尔文的表述是：不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用功，而其他物体不发生任何变化。克劳修斯的表述是：热量不能自动地从低温物体传向高温物体。开尔文表述的是功热转换过程中的不可逆性，克劳修斯表述则指出热传导过程中的不可逆性。单选题27.若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，每个分子的平均分子量为M，k为玻尔兹曼常数，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为()。A.pV/MB.pV/（kT）C.pV/（RT）D.pV/（MT） 正确答案：B参考解析：设质量为m的气体的分子数为N，1mol气体的分子数为N0（阿伏伽德罗常数），（m/M）mol气体的分子数N（m/M）N0，即m/MN/N0；把变量代入理想气体状态方程中得：pV（N/N0）·RTN·（R/N0）·T，即p（N/V）·（R/N0）·T。k为玻尔兹曼常数，有kR/N0，则上式为p（N/V）·kT，由此得出NpV/（kT）。单选题28.质量相同的氢气（H2）和氧气（O2），处在相同的室温下，则它们的分子平均平动动能和内能的关系为()。A.分子平均平动动能相同，氢气的内能大于氧气的内能B.分子平均平动动能相同，氧气的内能大于氢气的内能C.内能相同，氢气的分子平均平动动能大于氧气的分子平均平动动能D.内能相同，氧气的分子平均平动动能大于氢气的分子平均平动动能 正确答案：A参考解析：温度是气体分子平均平动动能大小的标志，气体分子处在相同的室温下分子平均平动动能3kT/2。内能E（M/）·（i/2）·RT，i为分子的自由度，M为物质的量，质量相同的情况下，氢气的物质的量与氧气物质的量之比为161，氢气的内能大于氧气的内能。单选题29.两种摩尔质量不同的理想气体，它们的压强、温度相同，体积不同，则它们的()。A.单位体积内的分子数不同B.单位体积内气体的质量相同C.单位体积内气体分子的总平均平动动能相同D.单位体积内气体内能相同 正确答案：C参考解析：C项，根据平动3kT/2，理想气体的平均平动动能只与温度相关，正确。A项，根据PVnkT，压强温度均相同，单位体积内分子数相同，错误；B项，根据PV（m/M）·RT，压强温度相同，单位体积，分子数相同，又摩尔质量不同，故质量不同，错误；D项，根据E内（i/2）·（m/M）·RTiPV/2，单位体积、压强相同，自由度不确定，内能不确定是否相同，错误。单选题30.在标准状态下，氧气和氦气气体温度相同，它们分子的平均动能k和平均平动动能kt的关系为()。A.k和kt都相等B.k相等而kt不相等C.kt相等而k不相等D.k和kt都不相等 正确答案：C参考解析：分子的平均动能包含平动动能、转动动能，即EikT。式中，k为玻尔兹曼常数，T为物质的温度，i为分子的自由度。根据能量均分定理，在温度为T的平衡状态下，物质（气体、液体或固体）分子的每一个自由度都具有相同的平均动能，其大小都等于kT/2。因此，如果某种气体的分子有t个平动自由度、r个转动自由度，即总自由度itr，则分子的平均平动动能、平均转动动能分别为tkT/2、rkT/2，而分子的平均动能即为（tr）kT/2。根据分子平动原理，分子平均平动动能kt3kT/2，因而在温度相同的条件下，O2和He的分子平均平动动能相等。又O2为双原子分子，自由度i5；He为单原子分子，自由度i3；而分子的平均动能kikT/2，因而二者的分子平均动能不相等。单选题31.压强为p、体积为V的水蒸气（H2O，视为刚性分子理想气体）的内能为()。A.7pV/2B.5pV/2C.pV/2D.3pV 正确答案：D参考解析：水蒸气分子运动的自由度数i6，由理想气体状态方程pV（m/M）·RT和内能公式E（i/2）·（m/M）·RT，联立可得EipV/23pV。单选题32.有容积不同的A、B两个容器内装有理想气体，A中是单原子分子理想气体，B中是双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么这两种气体的单位体积的内能（E/V）A和（E/V）B的关系为()。A.（E/V）A（E/V）BB.（E/V）A（E/V）BC.（E/V）A（E/V）BD.不能确定 正确答案：A参考解析：由理想气体压强公式pnkT可知，np/（kT），根据气体内能公式：E（i/2）·NkT（i/2）·nVkT，得E/Vn·（i/2）·kT，又np/（kT），故E/Vp/（kT）·（i/2）·kTip/2，p相同，单原子分子i3，双原子分子i5，故（E/V）A（E/V）B。单选题33.1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，气体未知，变化过程也未知，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出()。A.气体所做的功B.气体内能的变化C.气体传给外界的热量D.气体的质量 正确答案：B参考解析：四个选项中只有气体内能的变化E与过程无关，对于理想气体，内能只是温度T的单值函数，表达式为：E（m/M）·（i/2）·R（T2T1）。由公式可知E只与始末状态有关。而功和热都是过程量，是系统内能变化的量度，过程不同，功和热一般也不同。气体质量与气体的分子量有关，因气体种类未知，即分子量未知，故无法求得质量。单选题34.容器内储有一定量的理想气体，若保持容积不变，使气体的温度升高，则分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况为()。A.增大，但不变B.不变，但增大C.和都增大D.和都不变 正确答案：A参考解析：平均碰撞频率公式为：式中，d为分子有效直径；n为分子数密度。平均自由程公式为：式中，v为平均相对速率；与算术平均速率成正比。对于理想气体，温度升高时，气体平均平动动能增大，平均相对速率增大，而d、n都不变，故增大，不变。对于实际气体，由于要考虑分子间的相互作用力，实际上d随温度升高、速率增加而略有减小，从而略有增加，但本题不考虑。单选题35.在麦克斯韦速率分布律中，速率分布函数f（v）的意义为()。A.速率大小等于v的分子数B.速率大小在v附近的单位速率区间内的分子数C.速率大小等于v的分子数占总分子数的百分比D.速率大小在v附近的单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比 正确答案：D参考解析：速率分布函数的定义为：f（v）dN/（Ndv）。式中，dN表示速率在v到（vdv）区间内的分子数；N为理想气体分子总数。单选题36.三个容器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则其压强之比pApBpC为()。A.236B.321C.D.149 正确答案：D参考解析：由方均根速率：可知：由理想气体状态方程pV（m/M）·RT可知，pRT/M，则由上式可得p2。所以pApBpC149。单选题37.在一密闭容器中，储有A、B、C三种理想气体，处于平衡状态。A种气体的分子数密度为n1，它产生的压强为p1，B种气体的分子数密度为2n1，C种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强p为()。A.4p1B.5p1C.6p1D.7p1 正确答案：C参考解析：由道尔顿分压定律知：在一个容器中，有几种不发生化学反应的气体，当它们处于平衡态时，气体的总压强等于各气体压强之和。则混合气体的压强为：pnkT（n12n13n1）kT6n1kT6p1。单选题38.如图2-1-2所示，理想气体由初态a经acb过程变到终态b则()。图2-1-2A.内能增量为正，对外做功为正，系统吸热为正B.内能增量为负，对外做功为正，系统吸热为正C.内能增量为负，对外做功为正，系统吸热为负D.内能增量为正，对外做功为正，系统吸热为负 正确答案：C参考解析：该过程系统体积增加，气体对外做功；曲线acb与横轴所围面积比绝热线与横轴所围面积小，所以系统在做功的同时放热；根据热力学第一定律QEA可得，E0，所以内能增量为负。