高中物理气体动理论和热力学题库8370004

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气体动理论和热力学

卷面总分188 期望值0 入卷题数44 时间 分钟

第1大题: 选择题(57分) 1.1 (3分)

两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气,以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若他们的压强相同,则( )

(A )1E =2E (B )1E >2E (C )1E <2E (D )无法确定

1.2 (3分)

一瓶氮气和一瓶氦气密度相同,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 1.3 (3分)

不同种类的两瓶理想气体,它们的体积不同,但温度和压强都相同,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(V

E K /),单位体积内的气体质量

p ,分别有如下关系:( )

(A)n 不同,(V E K /)不同,p 不同 (B)n 不同,(V E K /)不同,p 相同 (C)n 相同,(V

E K /)相同,

p 不同 (D)n 相同,(V

E K /)相同,

p 相同

1.4 (3分)

设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,0N 为阿伏伽德罗常数,则下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?( )

(A)

pV M

m

23 (B)

pV M m mol 23 (C)

npV 2

3

(D)

pV N M M mol 023 1.5 (3分)

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

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 1.7 (3分)

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 上述说法中正确的是 ( )

(A)(1)、(2)、(4) (B)(1)、(2)、(3) (C)(2)、(3)、(4) 1.8 (3分)

设某热力学系统经历一个由b→c→a的准静态过程,如图所示,a、b两点在同一条绝热线上.该系统在b→c→a过程中:( )

(A)只吸热,不放热 (B)只放热,不吸热 (C)有的阶段吸热,有的阶段放热,净吸热为正值 (D)有的阶段吸热,有的阶段放热,净吸热为负值

1.9 (3分)

完全相同的两个气缸内盛有同类气体,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

p

一定量的理想气体,从

V p -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),问两过程中气体吸热还是放热?( ) (A)(1)过程吸热,(2)过程放热 (B)(1)过程放热,(2)过程吸热 (C)两种过程都吸热 (D)两种过程都放热.

1.11 (3分)

一定量的理想气体,沿着图中直线从状态a 压强atm 41=P ,体积L 21=V )变到状态b (压强atm 22=P ,

体积L 42

=V ).如图所示,则在此过程中:( )

(A)气体对外作正功,向外界放出热量 (B)气体对外作正功,从外界吸热 (C)气体对外作负功,向外界放出热量 (D)气体对外作正功,内能减少

1.12 (3分)

一定量的理想气体,经历某过程后,它的温度升高了.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)

p

V

atm (p )

(l V 4

1

34

一定量的理想气体,开始时处于压强,体积,温度分别为1P ,1V ,1T 的平衡态,后来变到压强,体积,温度分别为

2P ,2V ,2T 的终态.若已知12V V >,且12T T =,则以下各种说法中正确的是:( )

(A)不论经历的是什么过程,气体对外净作的功一定为正值 (B)不论经历的是什么过程,气体从外界净吸的热一定为正值

(C)若气体从始态变到终态经历的是等温过程,则气体吸收的热量最少 (D)如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断 1.14 (3分)

理想气体经历如图所示的abc 平衡过程,则该系统内能的增量E ?,从外界吸收的热量Q 和对外作功A 的正负情

况如下 ( ) (A)0,0,0<>>?A Q E (B)0,0,0>>>?A Q E (C)0,0,0<<>?A Q E

(D)0,0,0><

1.15 (3分)

关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:( )

(1)可逆过程一定是平衡过程 (2)平衡过程一定是可逆过程 (3)不可逆过程一定找不到另一过程使系统和外界同时复原. (4)非平衡过程一定是不可逆过程 以上说法,正确的是: (A)(1)、(2)、(3) (B)(2)、(3)、(4) (C)(1)、(3)、(4) (D)(1)、(2)、(3)、(4) 1.16 (3分)

在下列说法中,哪些是正确的? ( ) (1)可逆过程一定是平衡过程

V

p

(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

(A)(1)、(4) (B)(2)、(3) (C)(1)、(2)、(3)、(4) (D)(1)、(3) 1.17 (3分)

一物质系统从外界吸收一定的热量,则 ( ) (A)系统的温度一定升高 (B)系统的温度一定降低 (C)系统的温度一定保持不变 (D)系统的温度可能升高,也可能降低或保持不变 1.18 (3分)

某理想气体状态变化时,内能随压强的变化关系如图中的直线ab 所示,则a 和b 的变化过程一定是 ( ) (A) 等压变化 (B) 等体过程 (C) 等温过程 (D) 绝热过程

1.19 (3分)

分子总数相同的三种理想气体2O He,和4CH ,若三种气体从同一初始出发,各自独立地进行等压膨胀,且吸收的热量相等,则终态的体积最大的气体是( )

(A) He (B) 2O

(C)

4CH (D) 三种气体终态的体积相同

第2大题: 填空题(51分) 2.1 (3分)

在一密闭容器中,储有三种理想气体A、B、C,处于平衡状态.A种气体的分子数密度为1n ,它产生的压强为1p ,

B种气体的分子数密度为12n ,C种气体的分子数密度为13n ,则混合气体的压强p 为 _________________。

2.2 (3分)

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)______________。

2.3 (3分)

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

kg 0.1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质量为___________________。 2.4 (3分)

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 为玻耳兹曼常量,R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为_______________。

2.5 (3分)

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2/1/21 V V ,则其内能之比B

A E E /为:_____________。 2.6 (3分)

一容器内装有1N 个单原子理想气体分子和2N 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 ______________。

2.7 (3分)

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记为1p 和2p ,则两者的大小关

系是 _______________。 2.8 (3分)

mol 1刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为 (设R 为摩尔气体常量,k 为玻耳兹曼常量)___________________。

2.9 (3分) 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 。

2.10 (3分)

在相同的温度和压强下,各为单位体积的氢气(视为刚性双原子分子气体)和氦气的内能之比为 ,各为单位质量的氢气和氦气的内能之比为 。 2.11 (10分)

mol 1的单原子分子理想气体从状态A变为状态B,如果不知是什么气体,变化过程也不知道,但A、B两态的压强、

体积和温度都知道,则可求出 __________________。 2.12 (10分)

一定量的理想气体经历acb 过程时吸热J 200.则经历acbda 过程时,吸热为_________________。

2.13 (3分)

一氧气瓶的容积为V ,充足氧气的压强为1P ,用了一段时间后压强降为2P ,则瓶中剩余的氧气的内能与未用前氧气的内能之比为 。 2.14 (3分)

如图,一定量的理想气体,由平衡状态

A 变到平衡状态

B (B A P P =)

,则无论经过的是什么过程,系统内能必然______________。

2.15 (3分)

由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半,左边是理想气体,右边是真空,如果把隔板撤走,气体将进行自由膨胀,达到平衡后气体的温度 (升高,降低或不变) 2.16 (3分)

对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比Q A /等于

______________。 2.17 (3分)

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E ~V 图的原点 第3大题: 计算题(80分

)

)

m 10(3?V 141

p

T

A

B

E

O

17

4.2 (10分)

储有氧气(处于标准状态)的容器以速率m/s 100=v 作定向运动,当容器忽然停止运动,全部定向运动的动能都

变为气体分子热运动的动能,此时气体的温度和压强为多少?

4.3 (10分) 一容积为34

m 10

6.12-?的真空系统已被抽到mmHg

100.15-?的真空。为了提高其真空度,将它放到K 500的

烘箱内烘烤,使器壁释放出所吸附的气体。若烘烤后压强增为m m Hg

100.12

-?,试求器壁释放出的分子数。

4.4 (10分) 一容积为3m 0.1=V 的容器内装有241100.1?=N 个氧分子和242100.3?=N 个氮分子的混合气体,混合气

体的压强

pa 1058.24?=p 。试求:

(1)分子的平均平动动能; (2)混合气体的温度。

4.5 (10分)

一容器内某理想气体的温度为K 273=T ,压强为510013.1?=p Pa ,密度为3kg/m 25.1=ρ,试求:

(1)气体分子运动的方均根速率? (2)气体的摩尔质量,是何种气体? (3)气体分子的平均平动动能和转动动能? (4)单位体积内气体分子的总平动动能 (5)设该气体有0.3 mol ,气体的内能?

4.6 (10分)

某容器中装有Pa 10

013.1,L 505

?的氮气,若使容器中的压强增至Pa 10065.55?,则应向容器中充入多少升

Pa 10013.15?的氮气?(设气体系统始末两态的温度相同)

19

3.1 (10分)

如图所示,在刚性绝热容器中有一可无摩擦移动且不漏气的导热隔板,将容器分为A ,B 两部分,A ,B 各有1mol

的He 气和O 2气的温度分别为K 300=A T ,K 600=B T ,压强Pa 10013.15?==B A p p 。试求: 整个系

统达到平衡时的温度T 、压强p 。

3.5 (10分)

一绝热密封容器,体积为0V ,中间用隔板分成相等的两部分,如图所示。左边一半盛有一定量的氧气,压强为0p ,

右边一半为真空。若把中间隔板抽去,试求达到新的平衡后气体的压强。

3.6 (10分)

将1 mol 温度为T 的水蒸气分解为同温度的氢气和氧气。试求氢气和氧气的内能之和比水蒸气的内能增加了多少?(所有气体分子均视为刚性分子)

5

第1大题: 选择题 1.8 (3分)

下列几个说法中哪一个是正确的? ( )

(A)电场中某点场强的方向,就是将点电荷放在该点所受电场力的方向

(B)在以点电荷为中心的球面上 ,由该点电荷所产生的场强处处相同

(C)场强方向可由q

F E /ρ

ρ=定出,其中q 为试验电荷的电量,q 可正、可负,F ρ

为试验电荷所受的电场力

(D)以上说法都不正确 1.11 (3分)

同一束电力线穿过大小不等的两个平面1S 和2S ,如图所示。面1S 、2S 上场强大小是( ) (A)

21E E > (B) 21E E = (C) 21E E <

1.15 (3分)

P 0

M

S 1

S 2

B

A

电场强度定义式0

q F

E ρρ=

,适用范围是 ( )

(A) 点电荷产生的电场 (B) 静电场 (C) 匀强电场 (D) 任何电场

1.27 (3分)

真空中两块互相平行的无限大均匀带电平板,其中一块的电荷面密度为σ+,另一块的电荷面密度为σ2+,两板间的电场强度大小为( ) (A) 0 (B) 0

23εσ (C)

εσ (D)

2εσ

1.28 (3分)

一均匀带电球面,电荷面密度为σ球面内电场强度处处为零,球面上面元dS 的一个带电量为s d σ的电荷元,在球面内各点产生的电场强度 ( )

(A)处处为零 (B)不一定都为零 (C)处处不为零 (D)无法判定 1.29 (3分)

两个点电荷M、N处于真空中,相互间作用力为F ?

,当另一点电荷Q移近这两个点电荷时,M、N两点电荷之间的

作用力F ?

( )

(A)大小不变,方向改变. (B)大小改变,方向不变. (C)大小和方向都不变. (D)大小和方向都改变. 1.30 (3分)

一带电体可作为点电荷处理的条件是 ( ) (A)电荷必须呈球形分布 (B)带电体的线度很小 (C)带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计 (D)电量很小 第2大题: 填空题(60分) 2.11 (3分)

半径为R 的均匀带电球面,若其电荷面密度为σ,则在距离球面R 处的电场强度大小为___________________。 2.16 (3分)

如图所示,两个同心均匀带电球面,内球面半径为1R 、带电量1Q ,外球面半径为2R 、带电量2Q ,则在内球面里面、距离球心为r 处的P点的场强大小E 为 。

2.17 (3分)

两个同心均匀带电球面,内球面半径为1R 、带电量1Q ,外球面半径为2R 、带电量2Q ,如图所示,则在外球面外

面、距离球心为r 处的P点的场强大小E 为_______________。

6

第1大题: 选择题 1.8 (3分) 高斯定理

??

∑=

S

q S E 0

1d .ερρ,说明了静电场的哪些性质( )

(1) 电力线不是闭合曲线 (2) 库仑力是保守力 (3) 静电场是有源场 (4) 静电场是保守场 (A) (1)(3) (B) (2)(3) (C) (1)(2) (D) (1)(4) 1.9 (3分)

根据高斯定理

??

∑=

S

q S E 0

1d .ερρ,下面说法正确的是( )

(A) 通过闭合曲面的总通量仅由面内的电荷决定 (B) 通过闭合曲面的总通量为正时,面内一定没有负电荷 (C) 闭合曲面上各点的场强仅由面内的电荷决定 (D) 闭合曲面上各点的场强为零时,面内一定没有电荷 1.22 (3分)

如图所示,电量为Q 的均匀带电球体位于半径为R 的同心球面S 内,在球面S 外有一点电荷q 。下面式子中哪些成立( )

(1)

???E S ρd S ?=0

εQ (2)

=

?2π4R E 0

εQ

(3)

=

s φ0

εQ

(4)

=

s φ)(1

q Q +ε

(A) (2)(3)(4) (B) (1)(3)(4) (C) (1)(2)(4) (D) (1)(2)(3)

1.33 (3分)

关于电场强度定义式0/q F E

ρ

ρ

=,下列说法中正确的是( )

(A)场强E ρ

的大小与试探电荷0q 的大小成反比 (B)对场中某点,试探电荷受力F ρ

与0q 的比值不因0q 而变 (C)试探电荷受力F ρ的方向就是场强E ρ

的方向 (D)若场中某点不放试探电荷0q ,则F ρ=0,从而E ρ

=0

1.34 (3分)

关于高斯定理的理解有下面几种说法,其中正确的是:( )

(A)如果高斯面上E ρ处处为零,则该面内必无电荷 (B)如果高斯面内无电荷,则高斯面上E ρ

处处为零

(C)如果高斯面上E ρ

处处不为零,则高斯面内必有电荷

(D)如果高斯面内有净电荷,则通过高斯面的电通量必不为零 (E)高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场

1.35 (3分)

根据高斯定理的数学表达式?∑=?s

q s d E 0/ε?

?可知下列说法中,正确的是( )

(A)闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强一定为零

(B)闭合面内的电荷代数和不为零时,闭合面上各点场强一定处处不为零

(C)闭合面内的电荷代数和为零时,闭合面上各点场强不一定处处为零 (D)闭合面上各点场强均为零时,闭合面内一定处处无电荷

第2大题: 填空题(33分) 2.1 (3分)

一电场强度为E ?的均匀电场,E ?

的方向与X 轴正向平行,如图所示.则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度

通量为

2.4 (3分)

如下图左所示,两个同心球壳.内球壳半径为1R ,均匀带有电量Q ;外球壳半径为2R ,壳的厚度忽略,原先不带电,但与地相连接.设地为电势零点,则在内球壳里面、距离球心为r 的P 点处电场强度的大小为_______________,电势为_______________。

E ?

2.5 (3分)

两个同心的均匀带电球面,内球面带电量1Q ,外球面带电量2Q ,如上图右所示,则在两球面之间、距离球心为r 处的P点的场强大小E 为_______________。

2.8 (3分)若匀强电场的场强为E ρ

,其方向平行于半径为R 的半球面的轴,如图所示.则通过此半球面的电通量e

φ为 ________________。

14

第1大题: 选择题(170分) 1.10 (10分)

在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路1L 、2L ,圆周内有电流1I 、2I ,其分布相同,且均在真空中,但在(b)图中2L 回路外有电流3I ,1P 、2P 为两圆形回路上的对应点,则:( ) (A)

??=?=?1

2

2

1,L L P P B B l d B l d B ρ

ρρρ

(B)

??=?≠?1

2

2

1,L L P P B B l d B l d B ρ

ρρρ.

(C)

??≠?=?1

2

2

1,L L P P B B l d B l d B ρ

ρρρ.

(D)

?

?≠?≠?1

2

2

1,L L P P B B l d B l d B ρ

ρρρ.

1.11 (10分)

取一闭合积分回路L ,使三根载流导线穿过它所围成的面.现改变三根导线之间的相互间隔,但不越出积分回路,则 ( )

(A)回路L 内的∑I 不变,L 上各点的B ρ不变 (B)回路L 内的∑I 不变,L 上各点的B ρ

改变

1P

L 2

3I

)

(a )

(b

(C)回路L 内的∑I 改变,L 上各点的B ρ

不变 (D)回路L 内的∑I 改变,L 上各点的B ρ

改变

1.12 (10分)

一铜条置于均匀磁场中,铜条中电子流的方向如图所示.试问下述哪一种情况将会发生? ( )

(A)在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且b a U U >

(B)在铜条上a 、b 两点产生一小电势差,且b a

U U <

(C)在铜条上产生涡流 (D)电子受到洛仑兹力而减速

1.13 (10分)

A、B两个电子都垂直于磁场方向射入一均匀磁场而作圆周运动.A电子的速率是B电子速率的两倍.设A R ,B R 分别为A电子与B电子的轨道半径;A T ,B T 分别为它们各自的周期.则 ( ) (A)A R ∶B R =2,A T ∶B T =2 (B)A R ∶B R =1/2,A T ∶B T =1 (C)A R ∶B R =1,A T ∶B T =1/2 (D)A R ∶B R =2,A T ∶B T =1 1.14 (10分)

如图所示,电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀分布的圆环,再由b 点沿半径方向流出,经长直导线2返回电源.已知直导线上电流为I ,圆环的半径为R ,且a 、b 与圆心O三点在一直线上.若载流直导线1、

2和圆环在O点产生的磁感应强度分别用1B ?,2B ?,3B ?

表示,则O点磁感应强度的大小为 ( )

(A)0=B ,因为0321===B B B .

(B)0=B

,因为虽然01

≠B ,02≠B ,但,021=+B B ?

ω03=B .

(C)0≠B ,因为虽然,021=+B B ?

ω,但03≠B .

(D)0≠B

,因为虽然03=B ,但,021=+B B ?

ω.

B ?

第2大题: 填空题

载流的圆形线圈(半径1a )与正方形线圈(边长2a )通有相同电流I .若两个线圈的中心1O 、2O 处的磁感应强

度大小相同,则半径1a 与边长2a 之比1a ∶2a 为 _______________。

2.8 (10分) 无限长直导线在

P

处弯成半径为

R

的圆,当通以电流

I

时,则在圆心O点的磁感应强度大小等于

__________________.

2.9 (10分)

两个半径为R 的相同的金属环在a 、b 两点接触(ab 连线为环直径),并相互垂直放置.电流I 沿ab 连线方向由

a 端流入,

b 端流出,如图所示,则环中心O 点的磁感应强度的大小为 _______________。

I

P

2.10 (10分)

图为四个带电粒子在O 点沿相同方向垂直于磁力线射入均匀磁场后的偏转轨迹的照片 . 磁场方向垂直纸面向外,

轨迹所对应的四个粒子的质量相等,电量大小也相等,则其中动能最大的带负电的粒子的轨迹是 ___________。

1.14 (10分)

如图所示,电流由长直导线1沿半径方向经a 点流入一电阻均匀分布的圆环,再由b 点沿半径方向流出,经长直导线2返回电源.已知直导线上电流为I ,圆环的半径为R ,且a 、b 与圆心O三点在一直线上.若载流直导线1、

2和圆环在O点产生的磁感应强度分别用1B ?,2B ?,3B ?

表示,则O点磁感应强度的大小为 ( )

(A)0=B

,因为0321===B B B .

(B)0=B ,因为虽然01≠B ,02≠B ,但,021=+B B ?

ω03=B .

(C)0≠

B

,因为虽然,021

=+B B ?

ω

,但03≠B .

(D)0≠B ,因为虽然03=B ,但,021=+B B ?

ω.

第3大题: 计算题 3.13 (10分)

如图所示,二同轴无限长的导体薄壁圆筒,内筒的半径为1R ,外筒的半径为2R ,二筒上均匀地流着方向相反的电流,电流强度皆为I 。试求二筒单位长度上的自感系数。

O

a

15

第1大题: 选择题(210分) 1.10 (10分)

流出纸面的电流为I 2,流进纸面的电流为I ,如图所示,则下述各式中哪一个是正确的( )

(A)I l H L -=??1

d ?? (B)I l H L -=??2

d ?

?

(C)I l H L -=??3

d ?? (D)I l H L -=??4

d ?

?

1.17 (10分)

如图所示.一个圆形导线环的一半放在一分布在方形区域的匀强磁场B ρ中,另一半位于磁场之外,磁场B ρ

的方向垂

直指向纸内.欲使圆线环中产生逆时针方向的感应电流,应使 ( ) (A)线环向右平移 (B)线环向上平移 (C)线环向左平移 (D)磁场强度减弱

1.18 (10分)

如图所示,有甲乙两个带铁芯的线圈.欲使乙线圈中产生图示方向的感生电流i ,可以采用下列哪一种办法?( )

I

4L

B ?

(A)接通甲线圈电. (B)接通甲线圈电源后,减少变阻器的阻. (C)接通甲线圈电源后,甲乙相互靠近 (D)接通甲线圈电源后,抽出甲中铁.

1.19 (10分)

尺寸相同的铁环与铜环所包围的面积中,通以相同变化率的磁通量,环中:( ) (A) 感应电动势不同. (B) 感应电动势相同,感应电流相同. (C) 感应电动势不同,感应电流相同. (D) 感应电动势相同,感应电流不同. 1.20 (10分)

一导体圆线圈在均匀磁场中运动,能使其中产生感应电流的一种情况是 ( ) (A)线圈绕自身直径轴转动,轴与磁场方向平行 (B)线圈绕自身直径轴转动,轴与磁场方向垂直 (C)线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移 (D)线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移 1.21 (10分)

两根平行的金属线载有沿同一方向流动的电流.这两根导线将:( ) (A)互相吸引 (B)互相排斥 (C)先排斥后吸引 (D)先吸引后排斥 第2大题: 填空题(120分)

2.4 (10分)

一金属棒ab 长为L ,绕O O '轴在水平面内旋转,外磁场方向与轴平行,如图所示,已知ac bc

2=,则金属棒ab 两端

的电位a U

b U 。(填“<,=,>”

)

i

甲乙

2.7 (10分)

如图,导体棒AB在均匀磁场B中绕通过C点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴O

O'转动(角速度ω

ρ

与B

ρ

同方向),BC的长度为棒长的3/1.则A点与B点比较电势较高的一点是

2.8 (10分)

三条无限长直导线等距地并排安放,导线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别载有1A,2A,3A同方向的电流.由于磁相互作用的结果,

导线Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ单位长度上分别受力

3

2

1

F

F

F和

、,如图所示.则

2

1

F

F与的比值是__________。

2.9 (10分)

M、N为水平面内两根平行金属导轨,如图,ab与cd为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线.外磁场垂直水平面向上.当外力使ab向右平移时,cd将_______________。

2.12 (10分)

产生动生电动势的非静电力是,其相应的非静电性电场强度

k

E

ρ

= ,产生感应电动势的非静

A B

B

ρ

C

O

O'

ω

a

b

d

c

M

B

?

高中物理气体动理论和热力学题库8370004

高中物理气体动理论和热力学题库8370004

气体动理论和热力学 卷面总分188 期望值0 入卷题数44 时间 分钟 第1大题: 选择题(57分) 1.1 (3分) 两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气,以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若他们的压强相同,则( ) (A )1E =2E (B )1E >2E (C )1E <2E (D )无法确定 1.2 (3分) 一瓶氮气和一瓶氦气密度相同,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 1.3 (3分) 不同种类的两瓶理想气体,它们的体积不同,但温度和压强都相同,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(V E K /),单位体积内的气体质量 p ,分别有如下关系:( ) (A)n 不同,(V E K /)不同,p 不同 (B)n 不同,(V E K /)不同,p 相同 (C)n 相同,(V E K /)相同, p 不同 (D)n 相同,(V E K /)相同, p 相同 1.4 (3分) 设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,0N 为阿伏伽德罗常数,则下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?( ) (A) pV M m 23 (B) pV M m mol 23 (C) npV 2 3 (D) pV N M M mol 023 1.5 (3分) 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

大学物理第七章气体动理论

第七章 气体动理论 一.选择题 1[ C ]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 ),单位体积内气体的质量ρ的关系为: (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. 解答:1. ∵nkT p =,由题意,T ,p 相同∴n 相同; 2. ∵kT n V kT N V E k 2 323==,而n ,T 均相同∴V E k 相同 3. 由RT M m pV =得RT pM V M ==ρ,∵不同种类气体M 不同∴ρ不同 2[ C ]设某种气体的分子速率分布函数为f (v ),则速率分布在v 1~v 2区间内的分 子的平均速率为 (A) ?2 1d )(v v v v v f . (B) 2 1 ()d v v v vf v v ?. (C) ? 2 1 d )(v v v v v f /?2 1 d )(v v v v f . (D) ? 2 1 d )(v v v v v f /0 ()d f v v ∞ ? . 解答:因为速率分布函数f (v )表示速率分布在v 附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分率,所以 ? 2 1 d )(v v v v v f N 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子的速率总和,而 2 1 ()d v v Nf v v ? 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子数总和,因此 ? 2 1 d )(v v v v v f / ? 2 1 d )(v v v v f 表示速率分布在v 1~v 2区间内的分子的平均速率。 3[ B ]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. 解答:n d Z 22π= ,n d 2 21πλ= ,在温度不变的条件下,当体积增大时,n 减小,所以 Z 减小而λ增大。 4[ B ]若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃,而室内气压不变,则此时室内的分子数减少了

(完整word版)大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解

第12章 气体动理论 一、 填空题: 1、一打足气的自行车内胎,若在7℃时轮胎中空气压强为4.0×510pa .则在温度变为37℃,轮胎内空气的 压强是 。(设内胎容积不变) 2、在湖面下50.0m 深处(温度为4.0℃),有一个体积为531.010m -?的空气泡升到水面上来,若湖面的 温度为17.0℃,则气泡到达湖面的体积是 。(取大气压强为50 1.01310p pa =?) 3、一容器内储有氧气,其压强为50 1.0110p pa =?,温度为27.0℃,则气体分子的数密度 为 ;氧气的密度为 ;分子的平均平动动能为 ;分子间的平均 距离为 。(设分子均匀等距排列) 4、星际空间温度可达 2.7k ,则氢分子的平均速率为 ,方均根速率为 ,最概然速率 为 。 5、在压强为51.0110pa ?下,氮气分子的平均自由程为66.010cm -?,当温度不变时,压强 为 ,则其平均自由程为1.0mm 。 6、若氖气分子的有效直径为82.5910cm -?,则在温度为600k ,压强为21.3310pa ?时,氖分子1s 内的 平均碰撞次数为 。 7、如图12-1所示两条曲线(1)和(2),分别定性的表示一定量的 某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线 是 .若图中两条曲线定性的表示相同温 度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的 是 . 8、试说明下列各量的物理物理意义: (1) 12kT , (2)32 kT , (3)2i kT , (4)2 i RT , (5)32RT , (6)2M i RT Mmol 。 参考答案: 1、54.4310pa ? 2、536.1110m -? 3、25332192.4410 1.30 6.2110 3.4510m kg m J m ----???? 4、21 21121.6910 1.8310 1.5010m s m s m s ---?????? 图12-1

气体动理论和热力学 答案

图 2 (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. ( C )4、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. ( D )5、有人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1800 J ,向 300 K 的低温热源放热 800 J .同时对外作功1000 J ,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. 三、判断题(每小题1分,请在括号里打上√或×) ( × )1、气体的平衡态和力学中的平衡态相同。 ( √ )2、一系列的平衡态组成的过程是准静态过程。 ( × )3、功变热的不可逆性是指功可以变为热,但热不可以变为功。 ( × )4、热传导的不可逆性是指热量可以从高温物体传到低温物体,但不可以从低温物体传到高温物体。 ( × )5、不可逆循环的热机效率1 2 1Q Q bukeni - <η。 四、简答题(每小题5分) 1、气体动理论的研究对象是什么?理想气体的宏观模型和微观模型各如何? 答:气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统。(1分)是从物质的微观结构和分子运动论出发,运用力学规律,通过统计平均的办法,求出热运动的宏观结果,(1分)再由实验确认的方法。(1分) 从宏观看,在温度不太低,压强不大时,实际气体都可近似地当作理想气体来处理,压强越低,温度越高,这种近似的准确度越高。(1分)理想气体的微观模型是把分子看成弹性的自由运动的质点。(1分) 2、用热力学第一定律和第二定律分别证明,在V p -图上一绝热线与一等温线不能有两个交点,如图2所示。 解:(1)由热力学第一定律有 W E Q +?= 若有两个交点a 和b ,则经等温b a →过程有 0111=-=?W Q E (1分) 经绝热b a →过程

气体动理论知识点总结

气体动理论知识点总结 注意:本章所有用到的温度指热力学温度,国际单位开尔文。 T=273.15+t 物态方程 A N PV NkT P kT nkT V m PV NkT PV vN kT vRT RT M =→= =' =→===(常用) 一、 压强公式 11()33 P mn mn = =ρρ=22v v 二、 自由度 *单原子分子: 平均能量=平均平动动能=(3/2)kT *刚性双原子分子: 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=325222 kT kT kT += *刚性多原子分子: 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=3 332 2 kT kT kT +=

能量均分定理:能量按自由度均等分布,每个自由度的能量为(1/2)kT 所以,每个气体分子的平均能量为2 k i kT ε= 气体的内能为k E N =ε 1 mol 气体的内能22 k A i i E N N kT RT =ε== 四、三种速率 p = ≈v = ≈v = ≈ 三、 平均自由程和平均碰撞次数 平均碰撞次数:2Z d n =v 平均自由程: z λ= =v 根据物态方程:p p nkT n kT =?= 平均自由程: z λ==v

练习一 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热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。(错) 解:温度是个统计量,对个别分子说它有多少温度是没有意义的。 3.若室内升起炉子后温度从15℃升高到27℃,而室内气压不变,则此时室内的分子数减少了: 解:PV NkT = 211227315 0.9627327N T N T +===+ 1210.04N N N N ?=-= 则此时室内的分子数减少了4%. 4. 两容器内分别盛有氢气和氦气,若他们的温度和质量分别相等,则:(A ) (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。 任何气体分子的平均平动动能都是(3/2)kT ,刚性双原子分子: 平均能量=平均平动动能+平均平动动能=3 252 2 2 kT kT kT +=

气体动理论和热力学-答案

理工科专业 《大学物理B 》 气体动理论 热力学基础 答: 112 3 V p 0 p O V V 12V 1 p 12p 1A B 图1 4、 给定的理想气体(比热容比γ为已知),从标准状态(p 0、V 0、T 0)开始,作绝热膨胀,体积增大到三倍,膨胀后的温度T =____________,压强p =__________. 答: 1 ) 1 (T -γ , )1 (p γ

图2 (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. ( C )4、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. ( D )5、有人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1800 J ,向 300 K 的低温热源放热 800 J .同时对外作功1000 J ,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. 三、判断题(每小题1分,请在括号里打上√或×) ( × )1、气体的平衡态和力学中的平衡态相同。 ( √ )2、一系列的平衡态组成的过程是准静态过程。 ( × )3、功变热的不可逆性是指功可以变为热,但热不可以变为功。 ( × )4、热传导的不可逆性是指热量可以从高温物体传到低温物体,但不可以从低温物体传到高温物体。 ( × )5、不可逆循环的热机效率1 2 1Q Q bukeni - <η。 四、简答题(每小题5分) 1、气体动理论的研究对象是什么?理想气体的宏观模型和微观模型各如何? 答:气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统。(1分)是从物质的微观结构和分子运动论出发,运用力学规律,通过统计平均的办法,求出热运动的宏观结果,(1分)再由实验确认的方法。(1分) 从宏观看,在温度不太低,压强不大时,实际气体都可近似地当作理想气体来处理,压强越低,温度越高,这种近似的准确度越高。(1分)理想气体的微观模型是把分子看成弹性的自由运动的质点。(1分) 2、用热力学第一定律和第二定律分别证明,在V p -图上一绝热线与一等温线不能有两个交点,如图2所示。 解:(1)由热力学第一定律有 W E Q +?= 若有两个交点a 和b ,则经等温b a →过程有 0111=-=?W Q E (1分) 经绝热b a →过程

第四篇 气体动理论 热力学基础

第四篇 气体动理论 热力学基础 求解气体动理论和热力学问题的基本思路和方法 热运动包含气体动理论和热力学基础两部分.气体动理论从物质的微观结构出发,运用统计方法研究气体的热现象,通过寻求宏观量与微观量之间的关系,阐明气体的一些宏观性质和规律.而热力学基础是从宏观角度通过实验现象研究热运动规律.在求解这两章习题时要注意它们处理问题方法的差异.气体动理论主要研究对象是理想气体,求解这部分习题主要围绕以下三个方面:(1) 理想气体物态方程和能量均分定理的应用;(2) 麦克斯韦速率分布率的应用;(3)有关分子碰撞平均自由程和平均碰撞频率.热力学基础方面的习题则是围绕第一定律对理想气体的四个特殊过程(三个等值过程和一个绝热过程)和循环过程的应用,以及计算热力学过程的熵变,并用熵增定理判别过程的方向. 1.近似计算的应用 一般气体在温度不太低、压强不太大时,可近似当作理想气体,故理想气体也是一个理想模型.气体动理论是以理想气体为模型建立起来的,因此,气体动理论所述的定律、定理和公式只能在一定条件下使用.我们在求解气体动理论中有关问题时必须明确这一点.然而,这种从理想模型得出的结果在理论和实践上是有意义的.例如理想气体的内能公式以及由此得出的理想气体的摩尔定容热容2/m V,iR C =和摩尔定压热容()2/2m P,R i C +=都是近似公式,它们与在通常温度下的实验值相差不大,因此,除了在低温情况下以外,它们还都是可以使用的.在实际工作时如果要求精度较高,摩尔定容热容和摩尔定压热容应采用实验值.本书习题中有少数题给出了在某种条件下m V,C 和m P,C 的实验值就是这个道理.如习题中不给出实验值,可以采用近似的理论公式计算. 2.热力学第一定律解题过程及注意事项 热力学第一定律 E W Q Δ+=,其中功?=2 1 d V V V ρW ,内能增量T R i M m E Δ2 Δ?= .本章习题主要是第一定律对理想气体的四个特殊过程(等体、等压、等温、绝热)以及由它们组成的循环过程的应用.解题的主要过程:(1) 明确研究对象是什么气体(单原子还是双原子),气体的质量或物质的量是多少? (2) 弄清系统经历的是些什么过程,并掌握这些过程的特征.(3) 画出各过程相应的p -V 图.应当知道准确作出热力学过程的p -V 图,可以给出一个比较清晰的物理图像.(4) 根据各过程的方程和状态方程确定各状态的参量,由各过程的特点和热力学第一定律就可计算出理想气体在各过程中的功、内能增量和吸放热了.在计算中要注意Q 和W 的正、负取法. 3.关于内能的计算

大物习题解答-大学物理习题答案(许瑞珍_贾谊明)-第12章 气体动理论

第十二章 气体动理论 12-1 一容积为10L 的真空系统已被抽成1.0×10-5 mmHg 的真空,初态温度为20℃。为了提高其真空度,将它放在300℃的烘箱内烘烤,使器壁释放出所吸附的气体,如果烘烤后压强为1.0×10-2 mmHg ,问器壁原来吸附了多少个气体分子? 解:由式nkT p =,有 3 2023 52/1068.1573 1038.1760/10013.1100.1m kT p n 个?≈?????==-- 因而器壁原来吸附的气体分子数为 个183201068.110101068.1?=???==?-nV N 12-2 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。(设分子间等距排列) 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。 解:(l )单位体积分子数 3 25m 1044.2-?==kT p n (2)氧气的密度 3m kg 30.1-?===RT pM V m ρ (3)氧气分子的平均平动动能 J 1021.62321k -?==kT ε (4)氧气分子的平均距离 m 1045.3193-?==n d 12-3 本题图中I 、II 两条曲线是两种不同气体(氢气和氧气)在同一温度下的麦克斯韦分子速率分布曲线。试由图中数据求:(1)氢气分子和氧气分子的最概然速率;(2)两种气体所处的温度。 分析:由M RT v /2p =可知,在相同温度下,由于不同气体的摩尔质量不同,它们的最概然速率p v 也就不同。因22O H M M <,故氢气比氧气的p v 要大,由此可判定图中曲线II 所标13p s m 100.2-??=v 应是对应于氢气分子的最概然速率。从而可求出该曲线所对应的温度。又因曲线I 、II 所处的温度相同,故曲线I 中氧气的最概然速率也可按上式求得。 解:(1)由分析知氢气分子的最概然速率为

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气体动理论和热力学 卷面总分188 期望值0 入卷题数44 时间 分钟 第1大题: 选择题(57分) 1.1 (3分) 两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气,以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若他们的压强相同,则( ) (A )1E =2E (B )1E >2E (C )1E <2E (D )无法确定 1.2 (3分) 一瓶氮气和一瓶氦气密度相同,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 1.3 (3分) 不同种类的两瓶理想气体,它们的体积不同,但温度和压强都相同,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(V E K /),单位体积内的气体质量 p ,分别有如下关系:( ) (A)n 不同,(V E K /)不同,p 不同 (B)n 不同,(V E K /)不同,p 相同 (C)n 相同,(V E K /)相同, p 不同 (D)n 相同,(V E K /)相同, p 相同 1.4 (3分) 设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,0N 为阿伏伽德罗常数,则下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?( ) (A) pV M m 23 (B) pV M m mol 23 (C) npV 2 3 (D) pV N M M mol 023 1.5 (3分) 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

第4章气体动理论基础学习知识

第4章 气体动理论基础 4-1为什么说系统分子数太少时,不能谈论压强与温度? 答:对少数几个分子而言不能构成热力学系统,分子间确实频繁碰撞,分子速率不满足统计规律,无论是从压强和温度的定义上来讲,还是从压强与温度公式的推导来看,都不满足谈论压强和温度的条件。 4-2已知温度为27℃的气体作用于器壁上的压强为pa 105 ,求此气体内单位体积里的分子数。 解:由 nkT P =,有 2523 510415.2300 1038.1101?=???==-kT P n ]m [3 - 4-3一个温度为17℃、容积3 3m 102.11-?的真空系统已抽到其真空度为pa 1033.13 -?。 为了提高其真空度,将它放在300℃的烘箱内烘烤,使吸附于器壁的气体分子也释放出来。烘烤后容器内压强为pa 33.1,问器壁原来吸附了多少个分子? 解:(1)当17=t ℃K 290=: 1723 3 1032.3290 1038.11033.1?=???==--kT P n ]m [3- 143 17 1072.31052.111032.3?=???==-nV N (1)当300=t ℃K 573=: 2010682.1' ' '?== kT P n ]m [3- 18 10884.1''?==V n N 181088.1'?=-=?N N N 4-4 比较平衡态下分子的平均平动动能、平均动能、平均能量哪个最大?哪个最小? 答:平均动能=平均平动动能+平均转动动能>平均平动动能 平均能量=平均动能+平均势能>平均动能 4-5 指出下列各式的物理意义:(1)kT 23; (2) kT i 2;(3) RT 23;(4) RT i 2 。 答:(1) kT 2 3 :分子平均平动动能;

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气体动理论和热力学 卷面总分188 期望值0 入卷题数44 时间 分钟 第1大题: 选择题(57分) 1.1 (3分) 两个体积相等的容器中,分别储有氦气和氢气,以1E 和2E 分别表示氦气和氢气的内能,若他们的压强相同,则( ) (A )1E =2E (B )1E >2E (C )1E <2E (D )无法确定 1.2 (3分) 一瓶氮气和一瓶氦气密度相同,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 1.3 (3分) 不同种类的两瓶理想气体,它们的体积不同,但温度和压强都相同,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(V E K /),单位体积内的气体质量p ,分别有如下关系:( ) (A)n 不同,(V E K /)不同,p 不同 (B)n 不同,(V E K /)不同,p 相同 (C)n 相同,(V E K /)相同, p 不同 (D)n 相同,(V E K /)相同, p 相同 1.4 (3分) 设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,0N 为阿伏伽德罗常数,则下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?( ) (A) pV M m 23 (B) pV M m mol 23 (C) npV 2 3 (D) pV N M M mol 023 1.5 (3分) 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 1.6 (3分) 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:( )

大学物理同步训练第10章气体动理论

第八章 气体动理论 一、选择题 1. 一定量的氢气(视为刚性分子的理想气体),若温度每升高1 K ,其内能增加20.8 J ,则该氢气的质量为(普适气体常量R =8.31 J ?mol ?1?K ?1) (A )1.0×10?3 kg (B )2.0×10?3 kg (C )3.0×10?3 kg (D )4.0×10?3 kg 答案:B 分析:内能公式E =ν?iRT 2?(式中ν为物质的量,i 为自由度;物质的量可由气体质量和气体摩尔质量算出,常见气体氢气2 g ?mol ?1、氦气4 g ?mol ?1、氮气28 g ?mol ?1、氧气32 g ?mol ?1、甲烷16 g ?mol ?1、水蒸气18 g ?mol ?1;单原子分子即惰性气体自由度i =3,双原子分子i =5,多原子分子如甲烷、水蒸气i =6)。由题可得?E =ν?5R?T 2?,代入可得物质的量ν=2×20.8(5×8.31)?≈1 mol ,故质量为2 g ,即B 选项。 2. 有一瓶质量为m 的氢气(视作刚性双原子分子的理想气体),温度为T ,则氢分子的平均动能为 (A )3kT 2? (B )5kT 2? (C )3RT 2? (D )5RT 2? 答案:B 分析:气体分子的平均动能为ε?=ikT 2?(式中i 为气体分子自由度,见选择题1)。 3. 有两瓶气体,一瓶是氦气,另一瓶是氢气(均视为刚性分子理想气体),若它们的压强、体积、温度均相同,则氢气的内能是氦气的 (A )1/2倍 (B )2/3倍 (C )5/3倍 (D )2倍 答案:C 分析:由物态方程pV =νRT 可知两瓶气体的物质的量ν相同。由内能公式(见选择题1)可得 E H 2E He =v ?5RT 2?v ?3RT 2?=53 4. A 、B 、C 3个容器中皆装有理想气体,它们的分子数密度之比为n A :n B :n C =4:2:1,而分子的平均平动动能之比为w ?A :w ?B :w ?C =1:2:4,则它们的压强之比p A :p B :p C 为

大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解

第12章气体动理论 一、填空题: 1、一打足气的自行车内胎,若在7℃时轮胎中空气压强为 4.0× 5 10 pa .则在温度变为37℃,轮胎内空气的压强是。(设内胎容积不变) 2、在湖面下50.0m 深处(温度为 4.0℃),有一个体积为 5 3 1.0 10 m 的空气泡升到水面上来,若湖面的温度为17.0℃,则气泡到达湖面的体积是。(取大气压强为 5 p0 1.013 10 pa ) 3、一容器内储有氧气,其压强为 5 p0 1.01 10 pa ,温度为27.0℃,则气体分子的数密度为;氧气的密度为;分子的平均平动动能为;分子间的平均距离为。(设分子均匀等距排列) 4、星际空间温度可达 2.7k,则氢分子的平均速率为,方均根速率为,最概然速率为。 5、在压强为 5 1.1 10 pa 下,氮气分子的平均自由程为 6 6.0 10 cm ,当温度不变时,压 强为,则其平均自由程为 1.0mm。 6、若氖气分子的有效直径为8 2.59 10 cm ,则在温度为600k,压强为 2 1.33 10 pa 时, 氖分子1s 内的平均碰撞次数为。 7、如图12-1 所示两条曲线(1)和(2),分别定性的表示一定量的 f(v) 某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线 (1) (2) 是. 若图中两条曲线定性的表示相同温 v O 度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的 图12-1 是. 8、试说明下列各量的物理物理意义: (1) 1 2 kT ,(2) 3 2 kT , (3)i 2 kT ,(4) i 2 R T, (5)3 2 R T,(6) M i M m ol 2 R T。 参考答案: 1、 5 4.43 10 pa 2、 5 3 6.11 10 m

气体动理论和热力学 答案

衡水学院 理工科专业 《大学物理B 》 气体动理论 热力学基础 习题解答 命题教师:张郡亮 试题审核人:郑永春 一、填空题(每空1分) 1、有一个电子管,其真空度(即电子管内气体压强)为 ×10-5 mmHg ,则27 ℃ 时管内单位体积的分子数为_________________ . 答:×1017 /m 3 2、在温度为127 ℃时,1 mol 氧气(其分子可视为刚性分子)的内能为________J,其中分子转动的总动能为______________J. 答: ×103 ×103 3、一定量理想气体,从A 状态 (2p 1,V 1)经历如图1所示的直线过程变到B 状态(p 1,2V 1),则AB 过程中系统作功W =_________;内能改变?E =_________. 答: 112 3 V p 0 p O V V 12V 1 p 12p 1A B 图1 4、 给定的理想气体(比热容比γ为已知),从标准状态(p 0、V 0、T 0)开始,作绝热膨胀,体积增大到三倍,膨胀后的温度T =____________,压强p =__________. 答: 1 ) 1 (T -γ , )1 (p γ

图2 (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. ( C )4、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. ( D )5、有人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1800 J ,向 300 K 的低温热源放热 800 J .同时对外作功1000 J ,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. 三、判断题(每小题1分,请在括号里打上√或×) ( × )1、气体的平衡态和力学中的平衡态相同。 ( √ )2、一系列的平衡态组成的过程是准静态过程。 ( × )3、功变热的不可逆性是指功可以变为热,但热不可以变为功。 ( × )4、热传导的不可逆性是指热量可以从高温物体传到低温物体,但不可以从低温物体传到高温物体。 ( × )5、不可逆循环的热机效率1 2 1Q Q bukeni - <η。 四、简答题(每小题5分) 1、气体动理论的研究对象是什么理想气体的宏观模型和微观模型各如何 答:气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统。(1分)是从物质的微观结构和分子运动论出发,运用力学规律,通过统计平均的办法,求出热运动的宏观结果,(1分)再由实验确认的方法。(1分) 从宏观看,在温度不太低,压强不大时,实际气体都可近似地当作理想气体来处理,压强越低,温度越高,这种近似的准确度越高。(1分)理想气体的微观模型是把分子看成弹性的自由运动的质点。(1分) 2、用热力学第一定律和第二定律分别证明,在V p -图上一绝热线与一等温线不能有两个交点,如图2所示。 解:(1)由热力学第一定律有 W E Q +?= 若有两个交点a 和b ,则经等温b a →过程有 0111=-=?W Q E (1分) 经绝热b a →过程 022=+?W E 022<-=?W E (1分)

大学物理 气体动理论习题

第十一章气体动理论 一、基本要求 1.理解平衡态、物态参量、温度等概念,掌握理想气体物态方程的物理意义及应用。 2.了解气体分子热运动的统计规律性,理解理想气体的压强公式和温度公式的统计意义及微观本质,并能熟练应用。 3.理解自由度和内能的概念,掌握能量按自由度均分定理。掌握理想气体的内能公式并能熟练应用。 4.理解麦克斯韦气体分子速率分布律、速率分布函数及分子速率分布曲线的物理意义,掌握气体分子热运动的平均速率、方均根速率和最概然速率的求法和意义。 5.了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程的物理意义和计算公式。 二、基本概念 1 平衡态 系统在不受外界的影响下,宏观性质不随时间变化的状态。 2 物态参量 描述一定质量的理想气体在平衡态时的宏观性质的物理量,包括压强、体积和温度3 温度 宏观上反映物体的冷热程度,微观上反映气体分子无规则热运动的剧烈程度。 4 自由度 确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标数目,用字母表示。 5 内能 理想气体的内能就是气体内所有分子的动能之和,即 6 最概然速率

速率分布函数取极大值时所对应的速率,用表示,,其物理意义为在一定温度下,分布在速率附近的单位速率区间内的分子在总分子数中所占的百分比最大。 7 平均速率 各个分子速率的统计平均值,用表示, 8 方均根速率 各个分子速率的平方平均值的算术平方根,用表示, 9 平均碰撞频率和平均自由程 平均碰撞频率是指单位时间内一个分子和其他分子平均碰撞的次数;平均自由程是每两次碰撞之间一个分子自由运动的平均路程,两者的关系式为:或 三、基本规律 1 理想气体的物态方程 pV RT ν=或'm pV RT M = pV NkT =或p nkT = 2 理想气体的压强公式 3 理想气体的温度公式 4 能量按自由度均分定理 在温度为T 的平衡态下,气体分子任何一个自由度的平均动能都相等,均为12 kT 5 麦克斯韦气体分子速率分布律 (1)速率分布函数 ()dN f Nd υυ = 表示在速率υ附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比或任一单个分子在速率υ附近单位速率区间内出现的概率,又称为概率密度。

最新《大学物理学》气体的动理论自学练习题

《大学物理学》气体动理论 可能用到的数据:8.31/R J mol =; 23 1.3810/k J K -=?; 236.0210/A N mol =?。 一、选择题 12-1.处于平衡状态的一瓶氮气和一瓶氦气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们( C ) (A )温度,压强均不相同; (B )温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强; (C )温度,压强都相同; (D )温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强。 【分子的平均平动动能3/2kt kT ε=,仅与气体的温度有关,所以两瓶气体温度相同;又由公式P nkT =, n 为气体的分子数密度,知两瓶气体的压强也相同】 2.容器中储有一定量的处于平衡状态的理想气体,温度为T ,分子质量为m ,则分子速度在x 方向的分量平均值为:(根据理想气体分子模型和统计假设讨论)( D ) (A )x υB )x υC )x υ=m kT 23;(D )x υ=0。 【大量分子在做无规则的热运动,某一的分子的速度有任一可能的大小和方向,但对于大量分子在某一方向的平均值应为0】 3.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 为玻耳兹曼常量, R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为 ( B ) (A )m PV /; (B ))/(kT PV ; (C ))/(RT PV ; (D ))/(mT PV 。 【由公式P nkT =判断,所以分子数密度为P n k T = ,而气体的分子数为N nV =】 4.根据气体动理论,单原子理想气体的温度正比于( D ) (A )气体的体积; (B )气体分子的压强; (C )气体分子的平均动量;(D )气体分子的平均平动动能。 【见第1题提示】 5.有两个容器,一个盛氢气,另一个盛氧气,如果两种气体分子的方均根速率相等,那么由此可以得出下列结论,正确的是( A ) (A )氧气的温度比氢气的高;(B )氢气的温度比氧气的高; (C )两种气体的温度相同; (D )两种气体的压强相同。 = 22O H M M >,所以22O H T T >】 12-2.三个容器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 1:2:4=,则其压强之比::A B C P P P 为 ( C ) (A )1:2:4; (B )1:4:8; (C )1:4:16; (D )4:2:1。

大学物理 气体动理论 热力学基础 复习题

第12章 气体动理论 一、填空题: 1、一打足气的自行车内胎,若在7℃时轮胎中空气压强为4.0×5 10pa .则在温度变为37℃, 轮胎内空气的压强是 。(设内胎容积不变) 2、在湖面下50.0m 深处(温度为4.0℃),有一个体积为531.010m -?的空气泡升到水面上 来,若湖面的温度为17.0℃,则气泡到达湖面的体积是 。(取大气压强为50 1.01310p pa =?) 3、一容器内储有氧气,其压强为50 1.0110p pa =?,温度为27.0℃,则气体分子的数密度 为 ;氧气的密度为 ;分子的平均平动动能为 ; 分子间的平均距离为 。(设分子均匀等距排列) 4、星际空间温度可达2.7k ,则氢分子的平均速率为 ,方均根速率为 , 最概然速率为 。 5、在压强为5 1.0110pa ?下,氮气分子的平均自由程为66.010cm -?,当温度不变时,压强为 ,则其平均自由程为1.0mm 。 6、若氖气分子的有效直径为82.5910cm -?,则在温度为600k ,压强为2 1.3310pa ?时,氖分子1s 内的平均碰撞次数为 。 7、如图12-1所示两条曲线(1)和(2),分别定性的表示一定量的 某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线 是 .若图中两条曲线定性的表示相同温 度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的 是 . 8、试说明下列各量的物理物理意义: (1) 12kT , (2)32 kT , (3)2i kT , (4)2 i RT , (5)32RT , (6)2M i RT Mmol 。 参考答案: 1、5 4.4310pa ? 2、536.1110m -? 图12-1

第7章 气体动理论基础习题

第 7 章 气体动理论基础 习题 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. [ ] 3. 若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃,而室内气压不变,则此时室内的分子数减 少了 (A)0.500. (B) 400. (C) 900. (D) 2100. [ ] 4. 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. [ ] 5. 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). [ ] 6. 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 2 5 . (D)kT 2 5 . [ ] (式中R 为普适气体常量,k 为玻尔兹曼常量) 7. 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) 2 3 pV . (C) pV . (D) 2 1 pV . [ ] 8. 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

大学物理2-1第八章(气体动理论)知识题目解析

第 8 章 8-1 目前可获得的极限真空为Pa 1033.111-?,,求此真空度下3cm 1体积内有多少个分子?(设温度为27℃) [解] 由理想气体状态方程nkT P = 得 kT V N P =,kT PV N = 故 323 6 1110213300 1038110110331?=?????=---...N (个) 8-2 使一定质量的理想气体的状态按V p -图中的曲线沿箭头所示的方向发生变化,图线的BC 段是以横轴和纵轴为渐近线的双曲线。 (1)已知气体在状态A 时的温度是K 300=A T ,求气体在B 、C 、D 时的温度。 (2)将上述状态变化过程在 T V -图(T 为横轴)中画出来,并标出状态变化的方向。 [解] (1)由理想气体状态方程PV /T =恒量,可得:由A →B 这一等压过程中 B B A A T V T V = 则 60030010 20=?=?= A A B B T V V T (K) 因B C 段为等轴双曲线,所以B →C 为等温过程,则 ==B C T T 600 (K) C → D 为等压过程,则 C C D D T V T V = 30060040 20=?=?= C C D D T V V T (K) (2) 010203040

8-3 有容积为V 的容器,中间用隔板分成体积相等的两部分,两部分分别装有质量为m 的分子1N 和2N 个, 它们的方均根速率都是0υ,求: (1)两部分的分子数密度和压强各是多少? (2)取出隔板平衡后最终的分子数密度和压强是多少? [解] (1) 分子数密度 V N V N n V N V N n 2222111122== == 由压强公式:23 1 V nm P = , 可得两部分气体的压强为 V V mN V m n P V V mN V m n P 323132312022 0222012 011=== = (2) 取出隔板达到平衡后,气体分子数密度为 V N N V N n 2 1+= = 混合后的气体,由于温度和摩尔质量不变,所以方均根速率不变,于是压强为: V V m N N V nm P 3)(3120212 0+= = 8-4 在容积为33m 105.2-?的容器中,储有15101?个氧分子,15104?个氮分子,g 103.37-?氢分子混合气体,试求混合气体在K 433时的压强。 [解] 由 nkT P = V N N N n 3 21++=

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