大学物理规范作业解答29单元测试热学完整

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历届大学物理热学试题解答

历届大学物理热学试题解答

r R2时, T T2
T1


Q
2k
ln
R1

C
T2


Q
2k
ln
R2

C
解得:
Q

2k(T1

T2
)
/
ln
R2 R1
C

T1

(T2

T2
)
ln ln
R1 R2
R1
所以r处的温度为:
ln R1
T

T1

(T1
T2 ) ln
r R2
R1
13.隔板C把绝热材料包裹的容器分为A、B两室。如图所示, A室内充以真实气体,B室为真空。现把C打开,A室气体充 满整个容器,在此过程中,内能应___不__变_____。
(a)由范德瓦尔斯方程
(
p

a V2
)(V

b)

RT
p

RT V b

a V2
所以对外界作的功为
A
V2 pdV
V1
V2 RT dV V1 V b
V2 V1
a V2
dV
RT lnV2 b a( 1 1 ) V1 b V2 V1
(时b)气d一E体摩k 的尔0内气。压体强分子p热i 运Va动2 。的气动体能膨为胀E时k 2pi iR作T 负。功作,等气温体膨分胀
解:x过程曲线向下平移p0后,恰好与温 度为T0的等温曲线重合,由此可给出
( p p0 )V vRT0
p p0
x过程
状态方程为 pV vRT
x过程的过程方程为

(完整版)大学物理热学习题附答案

(完整版)大学物理热学习题附答案

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) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v2.一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) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 03.温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w都相等 (B) ε相等,w 不相等 (C) w 相等,ε不相等 (D) ε和w 都不相等4.在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ,则其内能之比E 1 / E 2为:(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35.水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)?(A) 66.7% (B) 50% (C) 25% (D) 06.两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量ρ,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ不同 (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ相同(C) n 相同,(E K /V )相同,ρ不同 (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ相同7.一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8.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。

大学物理(第四版)答案热学

大学物理(第四版)答案热学

题6.1:如果将1.0⨯103kg 的水均匀地分布在地球表面上,则单位面积上将约有多少个水分子?题6.1分析:l mol 的任何物质均含有相同的分子个数,即阿伏伽德罗常数 N A 。

由此,可以求出kg 100.13-⨯水的水分子数。

而地球表面积可视为球面作近似计算,通常取地球半径R =6.37⨯106 m 。

解:水的摩尔质量1m ol kg 018.0-⋅=M ,则kg 100.13-⨯=m 水中所含分子数M mN N A /=,则单位面积上的水分子数为272A m 1056.64//-⨯===MR mN S N n π题6.2:设想太阳是由氢原子组成的理想气体,其密度可当作是均匀的。

若此理想气体的压强为Pa 1035.114⨯。

试估计太阳的温度。

(已知氢原子的质量kg 1067.127H -⨯=m ,太阳半径m 1096.68S ⨯=R ,太阳质量kg 1099.130S ⨯=m )题6.2分析:本题可直接运用物态方程nkT p =进行计算。

解:氢原子的数密度可表示为()⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==3S H S S H S 34R m m V m m n π根据题给条件,由nkT p =可得太阳的温度为)K 1016.1347S 3SH ⨯===k m R pm nk p T π 说明:实际上太阳结构并非本题中所设想的理想化模型。

因此,计算所得的太阳温度与实际的温度相差较大。

题6.3:一容器内储有氧气,其压强为1.01⨯105 Pa ,温度为27 ℃,求:(l )气体分子的数密度;(2)氧气的密度;(3)分子的平均平动动能;(4)分子间的平均距离。

(设分子间均匀等距排列)题6.3分析:在题中压强和温度的条件下,氧气可视为理想气体。

因此,可由理想气体的物态方程、密度的定义以及分子的平均平动动能与温度的关系等求解。

又因可将分子看成是均匀等距排列的,故每个分子占有的体积为30d V =,由数密度的含意可知d n V ,10=即可求出。

(完整版)大学物理热学习题附答案

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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) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v2.一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) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 03.温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w都相等 (B) ε相等,w 不相等 (C) w 相等,ε不相等 (D) ε和w 都不相等4.在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ,则其内能之比E 1 / E 2为:(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35.水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)?(A) 66.7% (B) 50% (C) 25% (D) 06.两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量ρ,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ不同 (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ相同(C) n 相同,(E K /V )相同,ρ不同 (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ相同7.一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8.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。

大学物理热学练习题及答案

大学物理热学练习题及答案

大学物理热学练习题及答案第一题:一个物体的质量是1 kg,温度从20°C升高到30°C,如果物体的比热容是4200 J/(kg·°C),求物体吸收的热量。

解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。

代入数据得:Q = 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × (30°C - 20°C)= 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × 10°C= 42,000 J所以物体吸收的热量为42,000 J。

第二题:一块金属材料的质量是0.5 kg,它的比热容是400 J/(kg·°C),经过加热后,材料的温度升高了60°C。

求该金属材料所吸收的热量。

解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。

代入数据得:Q = 0.5 kg × 400 J/(kg·°C) × 60°C= 12,000 J所以金属材料吸收的热量为12,000 J。

第三题:一个热容为300 J/(kg·°C)的物体,吸收了500 J的热量后,温度升高了多少摄氏度?解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。

将已知数据代入公式:500 J = m × 300 J/(kg·°C) × Δθ解方程得:Δθ = 500 J / (m × 300 J/(kg·°C))= 500 J / (m/(kg·°C)) × (kg·°C/300 J)= (500/300) °C≈ 1.67°C所以温度升高了约1.67°C。

2020年大学物理 规范作业解答29单元测试热学

2020年大学物理 规范作业解答29单元测试热学

M mol1 m1 M mol2 m2
气体分子平均速率 v 8RT
M mol
v 1 M mol
v1 : v2 m2 : m1
6. 一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J,则 经历acbda过程时,吸热为_______ 。
根据热二定律 Q E A
由图可知
Eacb
于是得氦气的温度为

P RT M mol
T PM mol 105 4 10 3 401K
R 0.12 8.31
(2)该气体单位体积的内能
E i RT 3 p 3 105 1.5105 J / m3
V 2V 2 2
(3)气体分子的方均根速率
v2
解:(1)在气体体积膨胀过程中,压强随体积变化, 则气体作功
A V2 PdV V2 a2 dV a2 V2 a2 a2
V1
V V1
2
V V1
V1 V2
(2)由理想气体状态方程得
P1V1 P2V2
T1
T2
T1 T2

P1V1 P2V2

a2V1V22 V12a2V2

3 8.31 (600 300) 2

3739.5J
(2)2-3为绝热过程,则
内能增量为 Q23 0
E23

i RT
2

3 2
8.31 (455 600)

1807.425J
根据热力学第一定律有
A23 E23 1807 .425 J
(3)3-1为等压过程,则系统对外做功
3RT M mol
38.31 401 4 103

大学大学物理习题册答案-第单元 热力学基础

大学大学物理习题册答案-第单元 热力学基础

20XX年复习资料大学复习资料专业:班级:科目老师:日期:第20XXXX 单元 热力学基础一、选择题【C 】1.如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程(A)是平衡过程,它能用p-V 图上的一条曲线表示(B)不是平衡过程,但它能用p-V 图上的一条曲线表示(C)不是平衡过程,它不能用p-V 图上的一条曲线表示(D)是平衡过程,但它不能用p-V 图上的一条曲线表示【B 】2.两个相同的容器,一个盛氢气,一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体),开始时它们的压强和温度都相等。

现将6 J 热量传给氦气,使之升高到一定温度。

若使氢气也升高同样的温度,则应向氢气传递热量:(A) 6 J (B) 20XXXX J (C) 20XXXX (D) 5 J【C 】3. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n 倍,则理想气体在一次卡诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸取的热量的(A)n 倍 (B)n-1倍 (C)n 1倍 (D)n n 1+倍 【D 】4.如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为ab c da , 那么循环abcda 与ab c da 所作的功和热机效率的变化情况是: (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【A 】5.如图所示,一定量理想气体从体积1V 膨胀到体积2V 分别经历的过程是:A →B 等压过程;A →C 等温过程;A →D 绝热过程。

其中吸热最多的过程(A) 是A →B (B) 是A →C(C) 是A →D(D) 既是A →B ,也是A →C ,两过程吸热一样多【B 】6.一个绝热容器,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H 2和O 2。

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)。

《大学物理》热力学基础练习题及答案解析

《大学物理》热力学基础练习题及答案解析

《大学物理》热力学基础练习题及答案解析一、简答题:1、什么是准静态过程?答案:一热力学系统开始时处于某一平衡态,经过一系列状态变化后到达另一平衡态,若中间过程进行是无限缓慢的,每一个中间态都可近似看作是平衡态,那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。

2、从增加内能来说,做功和热传递是等效的。

但又如何理解它们在本质上的差别呢?答:做功是机械能转换为热能,热传递是热能的传递而不是不同能量的转换。

3、一系统能否吸收热量,仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量,而不使其内能变化?答:可以吸热仅使其内能变化,只要不对外做功。

比如加热固体,吸收的热量全部转换为内能升高温度;不能吸热使内能不变,否则违反了热力学第二定律。

4、有人认为:“在任意的绝热过程中,只要系统与外界之间没有热量传递,系统的温度就不会改变。

”此说法对吗? 为什么?答:不对。

对外做功,则内能减少,温度降低。

5、分别在Vp-图、Tp-图上,画出等体、等压、等温和绝热过程的曲线。

V-图和T6、 比较摩尔定体热容和摩尔定压热容的异同。

答案:相同点:都表示1摩尔气体温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。

不同点:摩尔定体热容是1摩尔气体,在体积不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。

摩尔定压热容是1摩尔气体,在压强不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。

两者之间的关系为R C C v p +=7、什么是可逆过程与不可逆过程答案:可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而且不引起其它变化;不可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过程能不重复正过程的每一状态,或者重复正过程时必然引起其它变化。

8、简述热力学第二定律的两种表述。

答案:开尔文表述:不可能制成一种循环工作的热机,它只从单一热源吸收热量,并使其全部变为有用功而不引起其他变化。

克劳修斯表述:热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。

9、什么是第一类永动机与第二类永动机?答案:违背热力学第一定律(即能量转化与守恒定律)的叫第一类永动机,不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的叫第二类永动机。

大学物理热学课后测试题解答

大学物理热学课后测试题解答

大学物理热学课后测试题解答热学课后测试题解答一、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 ).[ B ]提示:本题测试的是理想气体状态方程的概念的外延,它可以有一些变化形式:RT RT M pV νμ==或nkT kT V N p ==。

在本题中,通过该式就可以得到 N= pV / (kT ).2. 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).[ B ]提示:本题测试的是气体温度的概念及其内涵。

其中(1)温度高,分子运动剧烈,22123v m kT w ==。

所以气体的温度是分子平均平动动能的量度.是正确的。

(2) Kw T 32=温度的统计意义:T 是气体分子平均平动动能的量度,T 越高,分子内部热运动越激烈,分子热运动的能量就越大,它是大量分子热运动的集体表现,具有统计意义。

所以也是正确的。

(3)同理,温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同.也是正确的。

(4)温度是统计量,它并不能反映单个分子的情况。

3. 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.[ C ]提示:本题测试的是气体的理想气体状态方程和平均平动动能的概念。

大学物理答案热学解答

大学物理答案热学解答

G1 − m
p1V
=
M1 μ
RT
=
g μ
RT
(1)
G2 − m
p2V
=
M2 μ
RT
=
g μ
RT
(2)
(1)、(2)相减
RT μg
(G1

G2 )
=
(
p2

p1 )V
得 μ = RT (G1 − G2 ) gV p2 − p1
p3 时ห้องสมุดไป่ตู้
ρ = M 3 = μp3 = p3 ⋅ G2 − G1 V RT gV p2 − p1
对应氢气的分布即 (v p ) H2 = 20XXm/s
I 曲线对应氧气的分布
(v p )O2 =
μ H2 μ O2
(v p ) H2
=
2 × 20XX = 500m/s 32
(2)由 v p =
2RT 得 μ
T = μ ⋅ v p 2 = 2 ×10−3 × (20XX2) = 4.81×102 K
6-4 解:标准状态下, T1 = 273K Vo,mol = 22.4 ×10−3 m −3
(1) 体积不变 A=0
∴ QV
= ΔE
=
M μ
i 2
R(T2
− T1 )
T2
= T1
+
QV Mi
R
=
273 +

500 5 × 8.31
=
285K
μ2
2
(2) 温度不变 ΔE = 0
∴ QT
=
A=
M μ
2R
2 × 8.31
5-13 解: ∵ Z = 2πd 2 vn

大学物理规范作业解答(全)

大学物理规范作业解答(全)
T2 T1
(D) > , Q>Q 。

'
A Q吸
又依题意:A A 知 Q Q'
20
A、B、C 2.下列所述,不可逆过程是( )。 (A)不能反向进行的过程; (B)系统不能回复到初态的过程; (C)有摩擦存在的过程或非准静态过程; (D)外界有变化的过程。 一个系统,由一个状态出发经过某一过程达到另 分析: 一状态,如果存在另一个过程,它能使系统和外界完 全复原(即系统回到原来状态,同时消除了原过程对 外界引起的一切影响)则原来的过程称为可逆过程; 反之,如果物体不能回复到原来状态或当物体回 复到原来状态却无法消除原过程对外界的影响,则原 来的过程称为不可逆过程。 在热现象中,可逆过程只有在准静态和无摩擦的 条件下才有可能。无摩擦准静态过程是可逆的。 21

v0 2
9
Байду номын сангаас 大学物理规范作业
总(18) 热力学第一定律
10
一、选择题 1. 1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B, 如果变化过程不知道,但A、B两态的压强、体积和温 度都知道,则可求出 ( ) B (A)气体所作的功 (C)气体传给外界的热量 (B)气体内能的变化 (D)气体的质量
解:根据热力学第一定律:Q E 2 E 1 A
2
v pN v pH
2

M M
molH molN
2
2
2
得 v pH 3741 ( m / s )
2
6
3.设容器内盛有质量为M1和质量为M2的二种不同的单 原子理想气体处于平衡态,其内能均为E,则此二种 M 2 M! 。 气体分子平均速率之比为 解: 单原子分子:

大学物理单元习题及答案(热学部分)

大学物理单元习题及答案(热学部分)

单元习题热学模块一、 判断题: 1、 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数来表述。

( √ ) 2、温度是标志分子热运动激烈程度的物理量,所以某个分子运动越快,说明该分子温度越高。

( × ) 3、某理想气体系统内分子的自由度为i ,当该系统处于平衡态时,每个分子的能量都等于kT i2。

( × )4、单原子分子的自由度为3,刚性双原子分子的自由度为5,刚性多原子分子的自由度为6。

( √ ) 5、 理想气体物态方程nkT p =中,n 代表物质的量。

( × ) 6、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们的温度、压强都相同。

( √ ) 7、两种理想气体温度相等,则分子的平均平动动能不一定相等。

( × ) 8、 对给定理想气体,其内能只是温度的函数。

( √ ) 9、热力学第一定律是能量转换和守恒定律,所以凡是满足热力学第一定律的热力学过程都能够实现。

( × ) 10、 可逆过程一定是准静态过程,反之亦然。

( × )11、 热力循环过程中只要给出高温热源的温度和低温热源的温度,都可以用公式121T T -=η来计算热机效率。

( × )12、 循环输出净功越大,则热效率越高。

( × ) 13、 可逆循环的热效率都相等。

( × )14、 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。

( × ) 15、 从增加内能的角度来说,作功和热传递是等效的,在本质上无差别。

( × )16、 不可逆过程是不能回到初态的热力过程。

( × ) 17、 热机的循环效率不可能大于1。

( √ ) 18、 气体膨胀一定对外做功。

( × ) 二、 计算题1、 一容器内储有氧气,其压强为atm p 0.1=,温度为27℃。

求:(1)分子数密度; (2)氧分子质量; (3)氧气密度;(4)分子的平均平动动能; (5)分子间的平均距离。

大学物理热学试题题库及答案

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大学物理热学试题题库及答案一、 选择题:(每题3分)1、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n 1,它产生的压强为p 1,B 种气体的分子数密度为2n 1,C 种气体的分子数密度为3 n 1,则混合气体的压强p 为(A) 3 p 1. (B) 4 p 1.(C) 5 p 1. (D) 6 p 1. [ ]2、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 ). [ ]3、有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞分隔成两边,如果其中的一边装有0.1 kg 某一温度的氢气,为了使活塞停留在圆筒的正中央,则另一边应装入同一温度的氧气的质量为:(A) (1/16) kg . (B) 0.8 kg .(C) 1.6 kg . (D) 3.2 kg . [ ]4、在标准状态下,任何理想气体在1 m 3中含有的分子数都等于(A) 6.02×1023. (B)6.02×1021.(C) 2.69×1025 (D)2.69×1023.(玻尔兹曼常量k =1.38×10?23 J ·K ?1 ) [ ]5、一定量某理想气体按pV 2=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. [ ]6、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p 1和p 2,则两者的大小关系是:(A) p 1> p 2. (B) p 1< p 2.(C) p 1=p 2. (D)不确定的. [ ]7、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大. (D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. [ ]8、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. [ ]9、温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w 都相等. (B) ε相等,而w 不相等.(C) w 相等,而ε不相等. (D) ε和w 都不相等. [ ]10、1 mol 刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为 (A) RT 23. (B)kT 23. (C)RT 25. (D)kT 25. [ ] (式中R 为普适气体常量,k 为玻尔兹曼常量)11、两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量?,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,??不同.(B) n 不同,(E K /V )不同,??相同.(C) n 相同,(E K /V )相同,??不同.(D) n 相同,(E K /V )相同,??相同. [ ]12、有容积不同的A 、B 两个容器,A 中装有单原子分子理想气体,B 中装有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(A) 为(E / V )A <(E / V )B .(B) 为(E / V )A >(E / V )B .(C) 为(E / V )A =(E / V )B .(D) 不能确定. [ ]13、两个相同的容器,一个盛氢气,一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体),开始时它们的压强和温度都相等,现将6 J 热量传给氦气,使之升高到一定温度.若使氢气也升高同样温度,则应向氢气传递热量(A) 12 J . (B) 10 J(C) 6 J . (D) 5 J . [ ]14、压强为p 、体积为V 的氢气(视为刚性分子理想气体)的内能为: (A)25pV . (B) 23pV . (C) pV . (D) 21pV . [ ] 15、下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?(式中M 为气体的质量,m 为气体分子质量,N 为气体分子总数目,n 为气体分子数密度,N A 为阿伏加得罗常量)(A) pV Mm 23. (B) pV M M mol 23. (C)npV 23. (D)pV N M M A 23mol . [ ] 16、两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则:(A) 两种气体分子的平均平动动能相等.(B) 两种气体分子的平均动能相等.(C) 两种气体分子的平均速率相等.(D) 两种气体的内能相等. [ ]17、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为(A) (N 1+N 2) (23kT +25kT ). (B) 21(N 1+N 2) (23kT +25kT ). (C) N 123kT +N 225kT . (D) N 125kT + N 223kT . [ ] 18、设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率,则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比22H O /v v 为(A) 1 . (B) 1/2 .(C) 1/3 . (D) 1/4 . [ ]19、设v 代表气体分子运动的平均速率,p v 代表气体分子运动的最概然速率,2/12)(v 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(A) p v v v ==2/12)( (B) 2/12)(v v v <=p (C) 2/12)(v v v <<p (D)2/12)(v v v >>p [ ]20、已知一定量的某种理想气体,在温度为T 1与T 2时的分子最概然速率分别为v p 1和v p 2,分子速率分布函数的最大值分别为f (v p 1)和f (v p 2).若T 1>T 2,则(A) v p 1 > v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(B) v p 1 > v p 2, f (v p 1)< f (v p 2).(C) v p 1 < v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(D) v p 1 < v p 2, f (v p 1)< f (v p 2). [ ]21、 两种不同的理想气体,若它们的最概然速率相等,则它们的(A) 平均速率相等,方均根速率相等.(B) 平均速率相等,方均根速率不相等.(C) 平均速率不相等,方均根速率相等.(D) 平均速率不相等,方均根速率不相等. [ ]22、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. [ ]23、 麦克斯韦速率分布曲线如图所示,图中A 、B 两部分面积相等,则该图表示(A) 0v 为最概然速率.(B) 0v 为平均速率.(C) 0v 为方均根速率.(D) 速率大于和小于0v 的分子数各占一半. [ ]24、速率分布函数f (v )的物理意义为:(A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比.(B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比.(C) 具有速率v 的分子数.(D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数. [ ]25、若N 表示分子总数,T 表示气体温度,m 表示气体分子的质量,那么当分子速率v 确定后,决定麦克斯韦速率分布函数f (v )的数值的因素是(A) m ,T . (B) N .(C) N ,m . (D) N ,T .(E) N ,m ,T . [ ]26、气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体),当温度不变而压强增大一倍时,氢气分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A)Z 和λ都增大一倍. (B)Z 和λ都减为原来的一半. (C)Z 增大一倍而λ减为原来的一半. (D) Z 减为原来的一半而λ增大一倍. [ ]27、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当体积增大时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是: (A) Z 减小而λ不变. (B)Z 减小而λ增大. (C) Z 增大而λ减小. (D)Z 不变而λ增大. [ ]28、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当压强降低时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 和λ都增大. (B) Z 和λ都减小.(C) Z 增大而λ减小. (D) Z 减小而λ增大. [ ]29、一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度降低时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 减小,但λ不变. (B) Z 不变,但λ减小.(C) Z 和λ都减小. (D) Z 和λ都不变. [ ]30、 一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度升高时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 增大,λ不变. (B) Z 不变,λ增大.(C) Z 和λ都增大. (D) Z 和λ都不变. [ ]31、 在一个体积不变的容器中,储有一定量的理想气体,温度为T 0时,气体分子的平均速率为0v ,分子平均碰撞次数为0Z ,平均自由程为0λ.当气体温度升高为4T 0时,气体分子的平均速率v ,平均碰撞频率Z 和平均自由程λ分别为:(A) v =40v ,Z =40Z ,λ=40λ.(B) v =20v ,Z =20Z ,λ=0λ.(C) v =20v ,Z =20Z ,λ=40λ.(D) v =40v ,Z =20Z ,λ=0λ. [ ]32、在一封闭容器中盛有1 mol 氦气(视作理想气体),这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A) 压强p . (B) 体积V .(C) 温度T . (D) 平均碰撞频率Z . [ ]33、一定量的某种理想气体若体积保持不变,则其平均自由程λ和平均碰撞频率Z 与温度的关系是:(A) 温度升高,λ减少而Z 增大.(B) 温度升高,λ增大而Z 减少.(C) 温度升高,λ和Z 均增大.(D) 温度升高,λ保持不变而Z 增大. [ ]34、一容器贮有某种理想气体,其分子平均自由程为0λ,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)02λ. (B) 0λ. (C) 2/0λ. (D) 0λ/ 2. [ ]35、图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程,其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程,图(a)和(b)则为半径不等的两个圆.那么:(A) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为正.图(c)总净功为零.(B) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为正.(C) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为零.(D) 图(a)总净功为正.图(b)总净功为正.图(c)总净功为负.36、 关于可逆过程和不可逆过程的判断:(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程.(2) 准静态过程一定是可逆过程.(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.(4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程.以上四种判断,其中正确的是(A) (1)、(2)、(3).(B) (1)、(2)、(4).(C) (2)、(4).(D) (1)、(4). [ ]37、如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程(A) 是平衡过程,它能用p ─V 图上的一条曲线表示.(B) 不是平衡过程,但它能用p ─V 图上的一条曲线表示.(C) 不是平衡过程,它不能用p ─V 图上的一条曲线表示.(D) 是平衡过程,但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示. [ ]38、在下列各种说法(1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程.(2) 平衡过程一定是可逆过程.(3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接.(4) 平衡过程在p -V 图上可用一连续曲线表示.中,哪些是正确的?(A) (1)、(2). (B) (3)、(4).(C) (2)、(3)、(4). (D) (1)、(2)、(3)、(4). [ ]39、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).[]40、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).[]41、置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态(A) 一定都是平衡态.(B) 不一定都是平衡态.(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态.(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态.[]42、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.[]43、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:A→B 等压过程,A→C等温过程;A→D绝热过程,其中吸热量最多的过程(A) 是A→B.(B)是A→C.(C)是A→D.(D)既是A→B也是A→C, 两过程吸热一样多。

大学物理习题热学答案(上)

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第六章 气体分子运动论一. 选择题⒈(B )⒉(B )⒊(C )⒋(C )⒌(C )⒍(C )⒎(C )⒏(D )⒐(D )⒑(C )⒒(B )⒓(B )⒔(C )⒕(B )⒖(D )⒗(C )⒘(A )⒙(B )⒚(B ) 二. 填空题⒈(本题5分)4573⑴描述物体运动状态的物理量,称为状态参量(如热运动状态的参量为p 、V 、T )。

⑵表征个别分子状况的物理量(如分子的大小、质量、速度等)称为微观量。

⑶表征大量分子集体特性的物理量(如p 、V 、T 、C 等)称为宏观量。

⒉(本题5分)4083体积、温度和压强分子的运动速度(或分子运动速度、分子的动量、分子的动能) ⒊(本题5分)4002 ⑴m/s kg 102124⋅⨯-.⑵s m 1031228⋅⨯/ ⑶Pa 1045⨯ ⒋(本题3分)4029gM RT mol 2ln⒌(本题3分)4028 m 10323⨯. ⒍(本题5分)4018kT 23 kT 25 mol )25(M MRT ⒎(本题5分)401612.5 J 20.8 J 24.9 J⒏(本题5分)554535 310⒐(本题5分)4072⑴ 1 ⑵ 2 ⑶310 ⒑(本题3分)45721 4⒒(本题3分)5336 1:1:1⒓(本题3分)4282⑵ ⑴⒔(本题3分)4032氩 氦⒕(本题5分)4036⑴⎰∞)d (vv v Nf⑵⎰⎰∞∞)d ()d (vvv v f vv vf⑶⎰∞)d (vv v f⒖(本题3分)4459⑴⎰∞100)d (v v f ⑵⎰∞100)d (v v Nf⒗(本题5分)4034⑴分布在P v ~∞速率区间的分子数占总分子数的百分率 ⑵分子平动动能的平均值 ⒘(本题3分)4666降低⒙(本题5分)4040m/s 1000m/s 21000⒚(本题5分)4055-17s 105.42⨯cm 106-5⨯⒛(本题3分)4956221.(本题3分)45611 m o l2 m o l M M三. 计算题⒈(本题10分)4062解:据力学平衡条件,当水银滴刚好处在管的中央维持平衡,表明左、右两边氢气的体积相等,压强也相等。

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大学物理热学试题题库及答案一、 选择题:(每题3分)1、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n 1,它产生的压强为p 1,B 种气体的分子数密度为2n 1,C 种气体的分子数密度为3 n 1,则混合气体的压强p 为(A) 3 p 1. (B) 4 p 1.(C) 5 p 1. (D) 6 p 1. [ ]2、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 ). [ ]3、有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞分隔成两边,如果其中的一边装有0.1 kg 某一温度的氢气,为了使活塞停留在圆筒的正中央,则另一边应装入同一温度的氧气的质量为:(A) (1/16) kg . (B) 0.8 kg .(C) 1.6 kg . (D) 3.2 kg . [ ]4、在标准状态下,任何理想气体在1 m 3中含有的分子数都等于(A) 6.02×1023. (B)6.02×1021.(C) 2.69×1025 (D)2.69×1023.(玻尔兹曼常量k =1.38×10?23 J ·K ?1 ) [ ]5、一定量某理想气体按pV 2=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. [ ]6、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p 1和p 2,则两者的大小关系是:(A) p 1> p 2. (B) p 1< p 2.(C) p 1=p 2. (D)不确定的. [ ]7、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大. (D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. [ ]8、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. [ ]9、温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w 都相等. (B) ε相等,而w 不相等.(C) w 相等,而ε不相等. (D) ε和w 都不相等. [ ]10、1 mol 刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为 (A) RT 23. (B)kT 23. (C)RT 25. (D)kT 25. [ ] (式中R 为普适气体常量,k 为玻尔兹曼常量)11、两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量?,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,??不同.(B) n 不同,(E K /V )不同,??相同.(C) n 相同,(E K /V )相同,??不同.(D) n 相同,(E K /V )相同,??相同. [ ]12、有容积不同的A 、B 两个容器,A 中装有单原子分子理想气体,B 中装有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(A) 为(E / V )A <(E / V )B .(B) 为(E / V )A >(E / V )B .(C) 为(E / V )A =(E / V )B .(D) 不能确定. [ ]13、两个相同的容器,一个盛氢气,一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体),开始时它们的压强和温度都相等,现将6 J 热量传给氦气,使之升高到一定温度.若使氢气也升高同样温度,则应向氢气传递热量(A) 12 J . (B) 10 J(C) 6 J . (D) 5 J . [ ]14、压强为p 、体积为V 的氢气(视为刚性分子理想气体)的内能为: (A)25pV . (B) 23pV . (C) pV . (D) 21pV . [ ] 15、下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?(式中M 为气体的质量,m 为气体分子质量,N 为气体分子总数目,n 为气体分子数密度,N A 为阿伏加得罗常量)(A) pV Mm 23. (B) pV M M mol 23. (C)npV 23. (D)pV N M M A 23mol . [ ] 16、两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则:(A) 两种气体分子的平均平动动能相等.(B) 两种气体分子的平均动能相等.(C) 两种气体分子的平均速率相等.(D) 两种气体的内能相等. [ ]17、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为(A) (N 1+N 2) (23kT +25kT ). (B) 21(N 1+N 2) (23kT +25kT ). (C) N 123kT +N 225kT . (D) N 125kT + N 223kT . [ ] 18、设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率,则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比22H O /v v 为(A) 1 . (B) 1/2 .(C) 1/3 . (D) 1/4 . [ ]19、设v 代表气体分子运动的平均速率,p v 代表气体分子运动的最概然速率,2/12)(v 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(A) p v v v ==2/12)( (B) 2/12)(v v v <=p (C) 2/12)(v v v <<p (D)2/12)(v v v >>p [ ]20、已知一定量的某种理想气体,在温度为T 1与T 2时的分子最概然速率分别为v p 1和v p 2,分子速率分布函数的最大值分别为f (v p 1)和f (v p 2).若T 1>T 2,则(A) v p 1 > v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(B) v p 1 > v p 2, f (v p 1)< f (v p 2).(C) v p 1 < v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(D) v p 1 < v p 2, f (v p 1)< f (v p 2). [ ]21、 两种不同的理想气体,若它们的最概然速率相等,则它们的(A) 平均速率相等,方均根速率相等.(B) 平均速率相等,方均根速率不相等.(C) 平均速率不相等,方均根速率相等.(D) 平均速率不相等,方均根速率不相等. [ ]22、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. [ ]23、 麦克斯韦速率分布曲线如图所示,图中A 、B 两部分面积相等,则该图表示(A) 0v 为最概然速率.(B) 0v 为平均速率.(C) 0v 为方均根速率.(D) 速率大于和小于0v 的分子数各占一半. [ ]24、速率分布函数f (v )的物理意义为:(A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比.(B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比.(C) 具有速率v 的分子数.(D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数. [ ]25、若N 表示分子总数,T 表示气体温度,m 表示气体分子的质量,那么当分子速率v 确定后,决定麦克斯韦速率分布函数f (v )的数值的因素是(A) m ,T . (B) N .(C) N ,m . (D) N ,T .(E) N ,m ,T . [ ]26、气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体),当温度不变而压强增大一倍时,氢气分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A)Z 和λ都增大一倍. (B)Z 和λ都减为原来的一半. (C)Z 增大一倍而λ减为原来的一半. (D) Z 减为原来的一半而λ增大一倍. [ ]27、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当体积增大时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是: (A) Z 减小而λ不变. (B)Z 减小而λ增大. (C) Z 增大而λ减小. (D)Z 不变而λ增大. [ ]28、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当压强降低时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 和λ都增大. (B) Z 和λ都减小.(C) Z 增大而λ减小. (D) Z 减小而λ增大. [ ]29、一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度降低时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 减小,但λ不变. (B) Z 不变,但λ减小.(C) Z 和λ都减小. (D) Z 和λ都不变. [ ]30、 一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度升高时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 增大,λ不变. (B) Z 不变,λ增大.(C) Z 和λ都增大. (D) Z 和λ都不变. [ ]31、 在一个体积不变的容器中,储有一定量的理想气体,温度为T 0时,气体分子的平均速率为0v ,分子平均碰撞次数为0Z ,平均自由程为0λ.当气体温度升高为4T 0时,气体分子的平均速率v ,平均碰撞频率Z 和平均自由程λ分别为:(A) v =40v ,Z =40Z ,λ=40λ.(B) v =20v ,Z =20Z ,λ=0λ.(C) v =20v ,Z =20Z ,λ=40λ.(D) v =40v ,Z =20Z ,λ=0λ. [ ]32、在一封闭容器中盛有1 mol 氦气(视作理想气体),这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A) 压强p . (B) 体积V .(C) 温度T . (D) 平均碰撞频率Z . [ ]33、一定量的某种理想气体若体积保持不变,则其平均自由程λ和平均碰撞频率Z 与温度的关系是:(A) 温度升高,λ减少而Z 增大.(B) 温度升高,λ增大而Z 减少.(C) 温度升高,λ和Z 均增大.(D) 温度升高,λ保持不变而Z 增大. [ ]34、一容器贮有某种理想气体,其分子平均自由程为0λ,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)02λ. (B) 0λ. (C) 2/0λ. (D) 0λ/ 2. [ ]35、图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程,其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程,图(a)和(b)则为半径不等的两个圆.那么:(A) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为正.图(c)总净功为零.(B) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为正.(C) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为零.(D) 图(a)总净功为正.图(b)总净功为正.图(c)总净功为负.36、 关于可逆过程和不可逆过程的判断:(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程.(2) 准静态过程一定是可逆过程.(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.(4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程.以上四种判断,其中正确的是(A) (1)、(2)、(3).(B) (1)、(2)、(4).(C) (2)、(4).(D) (1)、(4). [ ]37、如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程(A) 是平衡过程,它能用p ─V 图上的一条曲线表示.(B) 不是平衡过程,但它能用p ─V 图上的一条曲线表示.(C) 不是平衡过程,它不能用p ─V 图上的一条曲线表示.(D) 是平衡过程,但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示. [ ]38、在下列各种说法(1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程.(2) 平衡过程一定是可逆过程.(3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接.(4) 平衡过程在p -V 图上可用一连续曲线表示.中,哪些是正确的?(A) (1)、(2). (B) (3)、(4).(C) (2)、(3)、(4). (D) (1)、(2)、(3)、(4). [ ]39、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).[]40、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).[]41、置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态(A) 一定都是平衡态.(B) 不一定都是平衡态.(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态.(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态.[]42、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.[]43、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:A→B 等压过程,A→C等温过程;A→D绝热过程,其中吸热量最多的过程(A) 是A→B.(B)是A→C.(C)是A→D.(D)既是A→B也是A→C, 两过程吸热一样多。

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福州大学10级大学物理规范作业(29)
单元测试一(热学)
一、填空题
1. 体积为4升的容器内装有理想气体氧气(刚性分子),测得其
压强为5×102Pa,则容器内氧气分子的平动动能总和为 3 J,
系统的内能为 5J。
i 5 V 4 10 3 m3
Et
3RT
2
3 2
PV
3 5102 2
4103
3J
E 5RT 5 PV 5 5102 4103 5J
0
0 v0
v0
2v0
2
av3 3v0
v0 0
( a 6v0
v3
3 av2 ) 3v0 4
v0
4 3 v0
5. 一可逆热机使1mol的单原子理想气体经历如图所示的循环过 程,其中T1=300K,T2=600K,T3= 455K。计算(1)各分 过程吸收的热量以及系统对外做功。(2)循环的效率。
解:对于单原子气体 i 3
3)气体分子的方均根速率 v2
解:(1)对氦气有 i 3
根据理想状态方程得压强与密度的关系:
M PV RT
M mol 于是得氦气的温度为
P
RT
M mol
T PM mol 105 4 10 3 401K
R 0.12 8.31
(2)该气体单位体积的内能
E i RT 3 p 3 105 1.5105 J / m3
气体分子平均速率 v 8RT
M mol
v 1 M mol
v1 : v2 m2 : m1
6. 一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J,则 经历acbda过程时,吸热为_______ 。
根据热二定律 Q E A
由图可知
Eacb
i RT
2
i 2
(
p2V2
p1V1 )
0
Qacb Aacb 500 J
(1)求a的大小(用N、vo表示);(2)求vo到3vo间的分子数;
(3)求粒子的平均速率 v
f (v)
解:首先写出速率分布函数
f
(v)
a v0
v
(0 v v0 )
f (v)
a
v 3a
2v0 2
(v0 v 3v0 )
a
o
V0
v
3V0
(1)根据归一化条件求解 3v0 f (v)dv 1 0
p(105 Pa)
4
a
d
c
1e
o1
b
V (10 3 m3 )
4
Qacbda Aacbda Aacb Abd Ada
500 0 (1200) 700J
7.一以理想气体为工作物质的卡诺热机工作于 227℃与 27℃
的高低温热源之间。若一次循环中,它从高温热源吸热6000J,
此热机在每次循环中做功A = _2_4__0_0_J,此热机的效率η= ___4_0_%。
4. 体积为V的容器中装有刚性双原子分子理想气体1mol,测

其 运压动强的为转动P,动该能气总体和的为摩尔质P量V为M,m分ol,子则的容最器概中然气速体率分子热
2PV

M mol .
刚性双原子分子的转动自由度 r 2
气体分子热运动的转动动能总和
Er
r RT
2Leabharlann PV分子的最概然速率
vp
2RT M mol
V 2V 2 2
(3)气体分子的方均根速率
v2
3RT M mol
38.31 401 4 103
1581m
/
s
2.一气缸内贮有10mol的单原子理想气体,在压缩过程中, 外力做功209J,气体温度升高1K。试计算气体内能增量 和所吸收的热量,在此过程中气体的摩尔热容是多少?
已知: 10mol A 209 T 1K
E i RT 3 108.31 124.65J
2
2
Q E A 124.65 209 84.35J
CV
|Q| V
84.35 10
8.435J
/ mol K
3.如果一定量的理想气体,其体积和压强依照 V a / p 的规律变化,其中a为已知常量。试求: (1)气体从体积V1膨胀到V2所作的功; (2)气体体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2的比值。
2
2
2
2.在压强为1×10-3atm,温度为200K时,
体积为1立方厘米的气体内有 3.66个10气16体分子。
根据理想气体状态方程 P nkT
得气体分子数密度 n P kT
1立方厘米的气体内分子数为
N
nV
PV kT
1.0110 2 10 6 1.38 1023 200
3.66 1016
v0 a vdv 3v0 ( a v 3 a)dv 1
0 v0
v0
2v0
2
积分求解得
av2 v0 (
a
v2
3
3v0
av)
1
2v0 0
4v0
2 v0
(2)求vo到3vo间的分子数
a 2 3v0
N
3v0 v0
Nf
(v)dv
Nav0
2 3
N
(3)求粒子的平均速率
v 3v0 vf (v)dv v0 a v2dv 3v0 ( a v2 3 av)dv
3. 图示两条速率分布曲线是相同温度下的氢气和氧气的速率
分布曲线,则该温度下氢气分子的最概然速率为__1__6_0_0_m__/_s__。
气体分子的最概然速率为
2RT vp M
1 vp M
已知 M H2 : M O2 1:16
则 vH2 : vO2 4 :1 vH2 1600 m / s
已知: T1 500 K T2 300 K
卡诺热机的效率为
1 T2 1 300 40%
T1
500
A A Q 0.4 6000 2400 J
Q
二、计算题 1. 一容器中装有刚性理想气体氦气(He),
测得其压强P=1.0×105Pa,其质量密度ρ=0.12 kg /m3。
求:1)氦气的温度T;2)该气体单位体积的内能;
解:(1)在气体体积膨胀过程中,压强随体积变化, 则气体作功
A V2 PdV V2 a2 dV a2 V2 a2 a2
V1
V V1
2
V V1
V1 V2
(2)由理想气体状态方程得
P1V1 P2V2
T1
T2
T1 T2
P1V1 P2V2
a2V1V22 V12a2V2
V2 V1
4. 由N个电子组成的电子气,其速率分布如图所示。
2PV M mol
5.设容器内盛有质量分别为m1和m2的两种不同的单原子理想气体
处于平衡态,其内能均为E,则这两种气体分子平均速率之比为
m2 : 。m1
理想气体状态方程为
E i RT im RT
2
2M mol
由两种气体内能相等得
m1 m2
M M mol1
mol 2
M mol1 m1 M mol2 m2
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