大学物理下册习题及答案.doc

大 学 物 理练习册物 理 教 研 室 遍热 力 学（一）一、 选择题： 1、如图所示，当汽缸中的活塞迅速向外移动从而使汽缸膨胀时，气体所经历的过程（A）是平衡过程，它能用PV图上的一条曲线表示。（B）不是平衡过程，但它能用PV图上的一条曲线表示。（C）不是平衡过程，它不能用PV图上的一条曲线表示。（D）是平衡过程，但它不能用PV图上的一条曲线表示。 2、在下列各种说法中，哪些是正确的？ （1）热平衡就是无摩擦的、平衡力作用的过程。（2）热平衡过程一定是可逆过程。（3）热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。（4）热平衡过程在PV图上可用一连续曲线表示。（A）（1）、（2） （B）（3）、（4）（C）（2）、（3）、（4） （D）（1）、（2）、（3）、（4）3、设有下列过程： （1） 用活塞缓慢的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） 冰溶解为水。（4） 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动。其中是逆过程的为（A）（1）、（2）、（4） （B）（1）、（2）、（3）（C）（1）、（3）、（4） （D）（1）、（4）4、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）5、在下列说法中，哪些是正确的？ （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。（A）（1）、（4） （B）（2）、（3）（C）（1）、（2）、（3）、（4） （D）（1）、（3）6、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。7、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）前者是平衡态，后者不是平衡态。（D）后者是平衡态，前者不是平衡态。8、一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为P1、V1、T1，的平衡态，后来变到压强、体积、温度分别为P2、V2、T2的终态。若已知V2 V1, 且T2 = T1 , 则以下各种说法正确的是: （A）不论经历的是什么过程，气体对外净做的功一定为正值。（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做功和外界净吸热的正负皆无法判断。二、填空题： 1、在热力学中，“作功”和“传递热量”有着本质的区别，“作功”是通过_来完成的; “传递热量”是通过_来完成的。2、设在某一过程P中，系统由状态A变为状态B，如果_，则过程P为可逆过程；如果_ _则过程P为不可逆过程。3、同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定容摩尔热容Cv，其原因是_。4、 将热量Q传给一定量的理想气体，（1） 若气体的体积不变，则热量转化为_。（2） 若气体的温度不变，则热量转化为_。（3） 若气体的压强不变，则热量转化为_。5、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性分子自由度为i），在等压过程中吸热为Q，对外作功为A，内能增加为E，则A / Q = _. E / Q = _。6、3 mol的理想气体开始时处在压强P1 = 6 at m、温度T1 = 500K的平衡态。经过一个等温过程，压强变为P2 = 3 atm。该气体在等温过程中吸收的热量为Q = _J。(摩尔气体常量R = 8.31 Jmol-1K-1)7、2 mol单原子分子理想气体，经一等容过程后，温度从200K上升到500K，若该过程为准静态过程，气体吸收的热量为_；若为不平衡过程，气体吸收的热量为_。8、卡诺制冷机，其低温热源温度为T2 = 300 K，高温热源温度为T1 = 450 K，每一循环从低温热源吸收Q 2 = 400 J。已知该制冷机的制冷系数为（式中A为外界对系统作的功），则每一循环中外界必须作功A = _.三、计算题：1、有1 mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm ，温度为27C，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm 。试求：（1） 气体内能的增量；（2） 在该过程中气体所作的功；（3） 终态时，气体的分子数密度。（1 atm = 1.013105 Pa，玻耳滋曼常数k = 1.3810-23JK-1摩尔气体常量R=8.31Jmol-1K-1）2、如图所示，a b c d a为1 mol单原子分子理想气体的循环过程，求：（1） 气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；（2） 气体循环一次对外做的净功；（3） 证明Ta Tc = Tb Td。3、 一气缸内盛有一定量的单原子理想气体。若绝热压缩使其容积减半，问气体分子的平均速率为原来的几倍？热 力 学（二）1、理想气体向真空作绝热膨胀。 （A） 膨胀后，温度不变，压强减小。（B） 膨胀后，温度降低，压强减小。（C） 膨胀后，温度升高，压强减小。（D） 膨胀后，温度不变，压强不变。2、氦、氮、水蒸气（均视为理想气体），它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使他们在体积不变情况下吸收相等的热量，则 （A） 它们的温度升高相同，压强增加相同。（B） 它们的温度升高相同，压强增加不相同。（C） 它们的温度升高不相同，压强增加不相同。（D） 它们的温度升高不相同，压强增加相同。3、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H2和O2。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比O2温度高。（B） O2比H2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。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Po，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）Po （B）Po/2 （C）2 r / Po （D）Po/2 r （ r = Cp / Cv ）5、1 mol理想气体从P-V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 Q2 0 （B）Q2 Q1 0 （C）Q2 Q1 0（D）Q1 Q2 06、有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（看成刚性分子理想气体），它们的温度和压强都相等，现将5 J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是 （A）6 J （B）5 J（C）3 J （D）2 J7、一定量的理想气体经历acb过程时吸热200 J。则经历acbda过程时，吸热为 （A）1200 J （B）1000 J（C）700 J （D）1000 J 8、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A / Q等于 （A）1 / 3 （B）1 / 4（C）2 / 5 （D）2 / 79、如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的a b c d a增大为a bcd a，那么循环ab cda与a bcda所作的净功和热机效率变化情况是： （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。一、填空题：1、 如图所示，已知图中画不同斜线的两部分分别为S1和S2，那么（1） 如果气体的膨胀过程为a1b，则气体对外做功A= ;（2） 如果气体进行a2b1a的循环过程,则它对外做功A = 2、已知1 mol的某种理想气体（可视为刚性分子），在等压过程中温度上升1 K，内能增加了20.78 J，则气体对外做功为_,气体吸收热量为_.3、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A，则传递给气体的热量为_ _。4、热力学第二定律的克劳修斯叙述是：_；开尔文叙述是_.5、从统计的意义来解释：不可逆过程实质上是一个_的转变过程。一切实际过程都向着_的方向进行。6、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。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度_（升高、降低或不变），气体的熵_（增加、减小或不变）。二、计算题： 1、一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经等压过程膨胀到B态，又经绝热过程膨胀到C态，如图所示。试求这全过程中气体对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量。2、如果一定量的理想气体，其体积和压强依照V = a / 的规律变化，其中a为已知常数。试求： （1） 气体从体积V1膨胀到V2所作的功；（2） 体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比。3、一卡诺热机（可逆的），当高温热源的温度为127C、低温热源温度为27C时，其每次循环对外作净功8000 J。今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功10000 J。若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝缘线之间，试求：（1） 第二个循环热机的效率；（2） 第二个循环的高温热源的温度。4、一定量的刚性双原子分子的理想气体，处于压强P1= 10 atm、温度T1 = 500K的平衡态，后经历一绝热过程达到压强P2 = 5 atm、温度为T2的平衡态。求T2。 热力学(三)一、选择题1、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) n1倍(C) 倍 (D) 倍 2、 一定量理想气体经历的循环过程用V-T曲线表示如题2图，在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是 (A) AB (B) BC (C) CA (D) BC和CA 3、所列题3图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的标号。 V P （A）P （B） 绝热 绝热 C B 等温 等容 等容 O V O 等温 V P 等压 （C）P （D） A 等温 绝热 绝热 绝热 绝热 O T O V O V 题2图 题3图4、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)，分割为S1和S2，则二者的大小关系是(A) S1 S2 (B) S1 = S2(C) S1 P2 (B) P1 P2(C) P1 = P2 (D) 不确定的。 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为玻耳兹曼常量，R为摩尔气体常量，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0.1kg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： (A) 1 / 16 kg (B) 0.8 kg (C) 1.6 kg (D) 3.2 kg4、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2 n1，C种气体的分子数密度为3 n1，则混合气体的压强P为(A) 3 P1 (B) 4 P1(C) 5 P1 (D) 6 P1 5、一定量某理想气体按PV2 = 恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体温度(A) 将升高 (B) 将降低 (C) 不变 (D)升高还是降低，不能确定 6、如图所示，两个大小不同的容器用均匀的细管相连，管中有一水银滴作活塞，大容器装有氧气，小容器装有氢气，当温度相同时，水银滴静止于细管中央，试问此时这两种气体的密度哪个大？(A)氧气的密度大。 (B)氢气的密度大。(C)密度一样大。 (D)无法判断。 H2 O2一、 填空题： 1、对一定质量的理想气体进行等温压缩，若初始时每立方米体积内气体分子数为1.961024，当压强升高到初值的两倍时，每立方米体积内气体分子数应为 。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、某理想气体在温度为27和压强为1.010-2 atm情况下，密度为11.3 g / m3，则这气体的摩尔质量M mol = 。(摩尔气体常量R = 8.31 Jmol-1K-1)4、在定压下加热一定量的理想气体，若使其温度升高1K时，它的体积增加了0.005倍，则气体原来的温度是 。5、下面给出理想气体状态方程的几种微分形式，指出它们各表示什么过程。(1) p d V = (M / Mmol) R d T表示 过程。(2) V d p = (M / Mmol) R d T表示 过程。(3) p d V + V d p = 0 表示 过程。6、氢分子的质量3.310 24 g，如果每秒有1023个氢分子沿着与容器器壁的法线成45角的方向以105 cms-1的速率撞击在2.0 cm 2 面积上(碰撞是完全弹性的)，则此氢气的压强为 。7、一气体分子的质量可以根据该气体的定容比热容来计算，氩气的定容比热容Cv = 0.314 kJkg-1K-1，则氩原子的质量m = 。(1 k c a l = 4.18103 J)8、分子物理是研究 的学科，它应用的基本方法是 方法。9、解释下列分子运动论与热力学名词：(1) 状态参量： ；(2) 微观量： ； (3) 宏观量： ；二、计算题： 1、黄绿光的波长是5000 (1 =10-10m)，理想气体在标准状态下，以黄绿光的波长为边长的立方体内有多少个分子？（玻耳兹曼常量k = 1.3810 -23JK-1）2、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？3、假设地球大气层由同种分子构成，且充满整个空间，并设各处温度T相等。试根据玻璃尔兹曼分布律计算大气层分子的平均重力势能 p。(已知积分公式 Xn e -ax d x = n ！/ an+1)热力学（一） (答案)一、 1C 2B 3D 4D 5A 6B 7B 8D 二、 1物体作宏观位移，分子之间的相互作用。 2能使系统进行逆向变化，回复状态，而且周围一切都回复原状。系统不能回复到初；态；或者系统回复到初态时，周围并不能回复原状。 3在等压升温过程中，气体要膨胀而作功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量。 4（1）气体的内能，（2）气体对外所做的功，（3）气体的内能和对外所做的功 52/i+2,i/i+2 68.64103 77.48103 J ,7.48103 J 8200J热力学（二）答案一、1A 2.C 3.B 4.B 5.A 6.C 7.B 8.D 9.D二、1S1+S2，-S1 2. 8.31J, 29.09J 3.7A/24、不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界变化不可能制造出这样循环工作的热机,它只从单一热源吸热来作功,而不放出热量给其他物体,或者说不使外界发生任何变化.5. 从概率较小的状态到概率较大的状态，状态概率增大（或熵增大）6不变； 增加 热力学（三）答案一、1、C 2、A 3、B 4、B 5、C 6、A 7、A 8、D二、1、一个点，一条曲线，一条封闭线 2、（参看1题）3、等压，等压4、1：2，5：3，5：7 5、1.5，1，3.25R 6、P1V1，0 7、1.62104J8、33.3%，831105J气体动理论（一）答案一、1.C 2. B 3.C 4.D 5.B 6.A二、1、3.921024 2、（1）沿