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物理学本科热学期终试卷（一）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值2428101010810100得分一、 选择题（24%，每题4分）1、热力学系统经绝热过程，系统的熵（ E ） A、增加 B、减少 C、不变D、可以增加也可以减少 E、可以增加也可以不变2、两种理想气体的温度相同，摩尔数也相同，则它们的内能（ C ） A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同3、一隔板把长方形容器分成积相等的两部分，一边装CO2，另一边装H2，两边气体的质量相同，温度也相同，设隔板与器壁之间无摩擦，隔板（ C ） A、不动 B、向右移动 C、向左移动4、1mol理想气体从同一状态出发，通过下列三个过程，温度从T1降至T2，则系统放热最大的过程为（ A ） A、等压过程 B、等容过程 C、绝热过程5、下列过程中，趋于可逆过程的有（ C ） A、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，且活塞与汽缸间没有摩擦的膨胀过程B、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，但活塞与汽缸间磨擦很大，气体缓慢地膨胀过程C、汽缸中存有气体，活塞与汽缸之间无磨擦，调整活塞上的外加压强，使气体缓慢地膨胀过程D、在一绝热容器内两种不同温度的液体混合过程6、无限小过程的热力学第一定律的数学表达式为：dQ=du+dA式中dA为系统对外所作的功，今欲使dQ、du、dA为正的等值，该过程是（ C ） A、等容升温过程 B、等温膨胀过程C、等压膨胀过程 D、绝热膨胀过程二、填空题（28%）1、 理想气体温标的定义：_(V不变)；_(P不变)。（4分）2、麦克斯韦速率分布函数为_。（2分）3、理想气体Cp的原因是 _。（2分）4、晶体中四种典型的化学键是：_、_、 _、_。（4分）5、在TS图中画出可逆卡诺循环，由线所围面积的物理意义是_。（4分）6、体积为V的容器内，装有分子质量为m1和m2两中单原子气体，此混合理想气体处于平衡状态时，两种气体的内能都等于u，则两种分子的平均速率之比V1:V2=_;混合气体的压强等于_。 （4分）7、准静态过程：_。（2分） 循环过程：_。（2分）8、试说明下列各含量的物理意义：d：_f()d: _。(4分)三、计算题（48%）1、 证明理想气体定压摩尔热容量等于定容摩尔热容量与R之和。（10分）2、 处在空气中的肥皂泡，其半径为r，泡外的压强为P0，求泡内的压强P，若肥皂泡的半径从r等温地增大到R，外界对肥皂泡需要作多少功？（10分）（肥皂泡的表面长力系数为）3、 64克氧气，当温度为27，体积为60升时。经过等温膨胀，体积增至90升；先经过等压膨胀，再经过等容过程达到与同样的终态。试求系统在、两种过程所吸收的热量Q，对外所作的功A，以及内能的变化u各是多少？（10分）4、 一隔板把容器分成相等的两部分，一边盛有质量为m1，摩尔质量为1的理想气体，另一边为真空。当抽掉隔板后，则气体就自由膨胀而充满整个容器，试求系统的熵变。（8分）5、燃气涡轮机内工质进行如图所示的循环过程，其中12，34为绝热过程：23，41为等压过程。试证明这循环的效率为 =1 又可写为= 其中，是绝热压缩过程的升压比,设工作物质为理想气体,Cp为常数。(10分)物理学本科热学期终试卷（二）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值2428610101012100得分一、选择题（24%，每题4分）1、两种不同的化学组份的混合理想气体，其状态方程为（ ）A、 B、C、 D、2、关于理想气体的内能，下面说法正确的是（ ） A、对应于某一状态，内能只具有一个数值B、当理想气体状态改变时，内能一定改变C、mol数相同的各种理想气体，只要温度相同，其内能都一样D、理想气体内能的改变总是等于E、某给定理想气体，处在一定状态，就具有一定内能3、如果只用绝热方法使系统初态变到终态，则（ ） A、对于联结这两态的不同绝热过程，所作的功不同B、对于联结这两态的所有绝热过程，所作的功都相同C、由于没有热量交换，所以不作功D、系统总内能不变E、系统内能将随不同路径而变化4、一定质量的理想气体，如果吸热相同，则在等值过程中，作功量多的是（ ） A、等容过程 B、等压过程 C、等温过程5、1mol理想，从同一状态出发，通过下列三种过程后，体积都从V1增大到V2，则系统内能增加最大的过程为（ ） A、绝热过程 B、等压过程 C、等温过程6、体积随温度降低而增大的物质，其熔点（ ） A、随外加压强增大而降低 B、随外加压强增大而升高C、不随外加压强变化而改变D、可能随外加压强增大而升高，也可能降低，视其化学成份而定二、 填空题（28%）1、能量均分定理为_。（2分）2、热力学第二定律的开尔文表述_，热力学第二定律的克劳修斯表述为_。（4分）3、设一理想气体，用符号+、- 、0 分别表示P，V，T的增加、减少和不变。A为+表示外界对系统作正功，Q为+表示系统吸收热量，u为+表示系统内能增加，试填下表：（共8分，错2格扣1分）改变量过程 TVPAUQ等压等温等容绝热4、玻尔兹曼分子按能量分布律为_。（2分）5、 克拉伯龙方程是_。（2分）6、氮分子的有效值径为3.810-10m，则其在标准状态下的平均自由程为_和碰撞频率为_。（4分）7、晶体的宏观特性有_、_、_。（3分）8、热力学第一定律表述为_其数学表达式为_。（3分）三、计算题（48%）1、 证明两绝热线不能相交。（6分）2、在半径r = 0.3mm的毛细管中注水，一部分在管的下端形成水滴，其形状可以视作半径R = 3mm 球的一部分，如图所示，已知水的表面张力系数 =7.310-2N/m，上端液体与毛细管的接触角为0度，试求管中水柱的高度h 。（10分）3、取mol数为的某种理想气体，用如下两种方式由态A过渡到态C，如图所示，试按以下过程计算熵的变化SCSA：由A经等温过程到达C；由A经等容过程到达B，再经等压过程到达C。（10分）4、有N个粒子，其速率分布函数为f(V)=作速率分布函数曲线；由V0求常数C；速率处在V1（ V0）附近单位速率间隔内的粒子数；速率处在V1V2（2V0时，粒子数为零） 由N和V0求a；求速率在1.5 V0到2.0 V0之间的分子数；求分子的平均速率。（10分）2、一端封闭的玻璃毛细管，内径d为2.010-5m，管长l为20cm，竖直将开口端插入水中，问插入水一段长度为多少时，恰好管内外水面在同一水平面上。已知大气压强P0=1.013105Pa，水的=7310-3Nm-1，接触角=0 。（10分） 3、理想气体经历了如图所示的循环过程，试求： 等温过程bc的功Abc；a、b两态的内能变化；循环过程的净功A；循环效率。（12分）4、10千克20的水在等压条件下变为250的过热蒸汽，已知水的定压比热为4187J/kg.K，蒸汽的定压比热为1670 J/kg.K，水的汽化热为22.5105J/kg,试计算熵的增加量.(10分)5、一气缸内贮有理想气体,气体的压强,摩尔体积和温度分别为P0,V0和T0,现将气缸加热,使气体的压强和体积同时增大,设在这过程中,气体的压强和摩尔体积V满足下列关系式:P=KV,其中K为常数. 求常数K，将结果用P0,T0和R表示；设T0=200K，当摩尔体积增大到2 V0时，气体的温度是多高？（8分）物理学本科热学期终试卷（五）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值243088101010100得分一、选择题（24%,每小题3分）1、设、为两种不同理想气体的分子质量，、分别为它们的方均根速率，则在气体温度相等的情况下，下列那个关系式是正确的 （ ） A、= B、= C、= D、=2、理想气体在等容过程中，其分子平均自由程与温度关系为（ ） A、成正比 B、成反比 C、无关3、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到B的变化过程一定是（ ） A、等压过程 B、等容过程C、等温过程 D、绝热过程4、下列说法中正确是（ ） A、物体的温度越高，则热量越多B、物体在一定状态时，具有一定的热量C、物体的温度愈高，则其内能越大D、物体的内能愈大，则具有的热量越多5、由理想气体的状态方程可知，对一定量理想气体的等容过程，下列适用的方程是（ ） A、pdv+vdp=0 B、C、pdv= D、vdp=6、若高温热源的温度为低温热源度的m倍，以理想气体为工质的卡诺热机工作于上述高、低温热源之间，则从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之比为（ ） A、 B、 C、m D、m-17、设a为气体分子的方均根速率，为气体的质量密度,则按气体动理论,理想气体的压强P为（ ） A、P= B、 C、 D、8、一容积不变的容器内充有一定量的某种理想气体，其分子的平均速率为v，若将该理想气体分子的平均速率提高到原来的两倍，则（ ） A、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的四倍B、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的两倍C、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的两倍D、温度提高到原来的四倍，压强提高到原来的四倍二、填空题（30%）1、写出下列各量的物理意义：表示_； 表示_。（4分）2、 容积为4升的容器中盛有1.031023个的氢分子，如果气体的压强为1atm，则氢分子的方均根速率为_；氢气的温度为_。（2分）3、 计算空气分子在标准状态下的平均自由程为_和碰撞频率为_。（已知分子的有效直径d=3.510-10m，空气的平均分子量为29）。（4分）4、晶体的宏观特性有_、_、_。（3分）5、晶体中常见的四种典型的结合力分别为_、_、_、_。（2分）6、液体的彻体性质包括_、_、_、_、_。（2分）7、两瓶质量相同，温度相同的气体（氧、氢）随车运动，当车突然停止时，它们的温度增量之比: =_。（2分）8、如图所示，判断过程中各物理量的正、负符号，并填入下表，规定系统对外作功A取正，系统吸热Q取正号，内能增加U取正号。（4分）过程ATQUabbcca循环abca9、蒸发与沸腾都是_现象，两者相比，蒸发的特点是_。（2分）10、系统发生热传递的必要条件是_，国际单位制中，基本的热学物理量是_，它的单位名称是_，国际代号为_。（2分）11、气体从非平衡态到平衡态的过程，叫做输运过程，常见的_、_、_三种过程。（3分） 三、计算题（46%）1、一端封闭的玻璃管长1=70.0cm，贮有空气，气柱上面有一段长为h=20.0cm的水银柱，将气柱封住，水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部分水银漏出，当大气压为75.0cmHg,留在管内的水银柱有多高？（8分）2、体积为V1，温度为T1的1mol双原子分子（C=）的理想气体，经下列过程后体积膨胀为V2：可逆等温膨胀；向真空自由膨胀；节流膨胀；可逆绝热膨胀。求在此四种情况下，理想气体的内能、温度及熵的变化。（8分）3、一摩尔非刚性双原分子的理想气体，经历如图所示的一个循环，求此循环的效率。（10分）4、证明绝热线与等温线不能相交于两点。（10分）5、N个假想的气体分子，其速率分布如图所示，求：由N和求a；求速率在1.5和2之间的分子数；求分子的平均速率。（10分）物理学本科热学期终试卷（六）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值243010108810100得分一、选择题（24%，每小题3分）1、理想气体在等压过程中，其分子平均自由程与温度的关系为（ ） A、成正比 B、成反比 C、无关2、热力学系统经绝热过程，系统的熵（ ） A、增加 B、减少 C、不变 D、可以增加也可以减少 E、可以增加也可以不变3、两种理想气体的温度相同，摩尔数也相同，则它们的内能（ ） A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同4、一隔板把长方形容器分成容积相等的两部分，一边装CO2，另一边装H2，两边气体的质量相同，温度也相同，设隔板与器壁之间无摩擦，则隔板（ ） A、不动 B、向右移动 C、向左移动5、对处于平衡态下一定量的理想气体，关于内能的含义，下列四种说法中正确的是（ ） A、内能是气体所有分子平均平动动能的总和B、气体处于一定状态，就有一定内能C、对应某状态，内能可能有两个或两个以上的值D、当理想气体的状态改变时，内能一定随着改变6、如果一定量理想气体的体积和压强依照V=的规律变化，式中a为常量。当气体从V1膨胀到V2时，温度V1和V2之间的关系为（ ） A、T1 T2 B、T1=T2 C、T1U1/V1C、, ，U2/V2 U1/V1D、, ，U1/V1 =U2/V28、某理想气体状态变化时，内能随温度的变化关系如图中直线AB所示，则气体的状态变化过程是（ ） A、一定是等压过程 B、一定是等容过程C、一定是绝热过程 D、上述过程均可能发生二、填空题（30%）1、图中画有斜线的面积表示_；分布曲线下包围的总面积表示_。因为某气体在一定温度时的速率分布曲线。（4分）2、计算氧气分子在标准状态下的平均自由程为_和碰撞频率为_。（已知分子的有效直径d=3.51010m，氧气的分子量为32）。（4分）3、晶体可分为_种晶系和_种空间点阵。（2分）4、热力学第二定律的开尔文表述为_；克劳修斯表述为_。（4分）5、温度为27.0时，氮气分子的最可几速率=_，平均速率=_，方均根速率=_。（3分）6、液体的微观结构具有_和_的特点，液体中热运动的主要形式是_。（3分）7、单元系一级相变具有_和_的特征。（2分）8、克拉伯龙方程的表达式为_。（2分）9、平衡态是指_。（2分）10、气体内部能够发生输运过程是由于_和_引起的。（2分）11、学习热学课程，是态函数的物理量有_。（可举2个以上）（2分）三、计算题（46%）1、一摩尔的单原子理想气体自A点起始，沿顺时针方向完成一个循环，如图所示，求此循环效率。（10分）2、在一个大气压下，30克 - 40的冰变为100的水蒸汽，设冰和水的热容量为常数，求上述过程的熵变化值S。设冰的比热为0.5卡/克,冰的熔解热为80卡/克,水的汽化热为539卡/克（10分）3、试证两绝热线不能相交。（8分）4、一容器内贮有氢气，其压强为p=1.0atm, 温度为t=27,求： 单位体积内的分子数；氢气的密度；氢分子的质量；分子的平均平动动能。（8分）5、用麦克斯韦速度分布律求每秒碰到单位面积器壁上的气体分子数。已知（10分）物理学本科热学期终试卷（七）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值183612121012100得分一、选择题（18%，每小题2分）1、两个相同的容器都装有氢气，以一玻璃管相通，管中用一水银滴作活塞。当左边容器的温度0而右边为20时，水银滴刚好在玻璃管的中央而保持平衡。若将两个容器中的气体温度都升高10时，水银滴将会（ ） A、向左移动 B、向右移动 C、不动2、气体处于平衡态时，下列哪种说法不正确的是（ ） A、气体分子的平均速度为零 B、气体分子的平均动量为零C、气体分子的平均动能不为零 D、气体分子的平均速度为3、两瓶不同种类的气体，它们的温度和压强相同，但体积不同，则（ ） A、单位体积内的分子数是不相同的B、单位体积内气体质量是不相同的C、单位体积内气体分子的总平均平动能是不相同4、若气体分子速率分布曲线如右图所示，图中A、B两部分面积相等，则表示（ ） A、最可几速率 B、方均根速率C、平均速率 D、大于和小于的分子数各占一半5、下图所示的循环由等温、等压及等容组成， 欲求循环效率，应该用下面哪个式子才对（ ） A、 B、C、 D、6、被绝热材料包围的容器内现隔为两半，左边是理想气体，右边是真空，如果把隔板抽出，气体将自由膨胀，达到平衡后则（ ） A、温度不变，熵不变 B、温度降低，熵增加C、温度不变，熵增加 D、温度升高，熵增加7、理想气体不能通过相变成为液体是因为（ ） A、粒子间无相互作用 B、粒子之间无碰撞C、粒子无体积大小 D、系统的体积有限8、某甲说：“由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺循环的效率” 。某乙说“由热力学第一定律可以证明任何可逆卡诺循环的效率都等于” 。某丙说“由热力学第一定律可以证明任何热机的效率不可能等于1” 。（ ） A、三个人所说的都不对 B、三个人所说的都对C、甲和乙说的对，丙说的不对 D、甲说的对，乙和丙说的不对9、表面张力系数为的液体形成一个半径为R的球型液膜，则液膜内外的压强差P外P内等于（ ） A、 B、 C、 D、二、填空题（36%）1、如图所示，T1和T2为等温线，为绝热过程，试判断过程的比热C1为_，过程的比热为_。（填“+” 、“-”“O” ）（4分）2、在右面的TV图上画出（1）等容过 程；（2）等压过程；（3）等温过程；（4）绝热过程的过程曲线。（4分）3、标准状态下的22.4升氧气和22.4升的氦气相混合，则氦原子的平均能量是_，氧分子的平均能量是_氦气所具有的内能与系统总内能之比为_。（分子看作刚性）（4分）4、在三种输运现象中，粘滞现象输运的是_；热传导现象输运的是_；扩散现象输运的是_。（4分）5、对理想气体绝热自由膨胀过程不能应用PV=C（C为常数）常数这个公式的原因是_。（4分）6、应用热力学第二定律就把物质的状态方程和内能或焓联系起来，分别可以得到=_=_。（4分）7、晶体中将粒子结合在一起的力称为化学键，化学键有_、_、_、_、_五类。（4分）8、有一直径为0.5mm的细玻璃管的一端垂直浸入水中，水的表面张力系数=7.310-2N/m，水与玻璃的接触角=0，则管子内的水面会_，其高度等于_。（4分）9、压强为760mmHg时水在100沸腾，此时水的汽化热为2.26106J/kg，比容为1.671m3/kg，则在压强为770mmHg时水的沸点为_。（4分）三、计算题（46%）1、假定分子数为N的气体分子的速率分布如 下图所示，试求：（1）最可几速率；（2）由N和V0求值；（3）平均速率；（12分）（4）分布在0的分子数2、1mol非刚性双原子分子的理想气体，经历如图所示的循环过程，其中AB段是直线。 试求：（1）在AB过程中内能的变化量；（2）此循环过程对外作的净功；（3）循环效率。（12分）3、一刚性盒子中有温度为T0的1mol空气，一致冷机工作于温度为T0的热源和刚性盒子之间，致冷机从热源中抽取热量，把刚性盒子内的空气由T0升温到T1，已知空气的定容热容量为Cv常数，刚性盒子的热容量忽略不计。 试求：（1）盒内空气熵的改变； （2）外界对致冷机作的最小功。（10分）4、气压计因毛细现象而读数不准，已知水银的表面张力系数=0.49N/m气压计玻管直径为d=210-3m,设某日,测量出大气压的水银柱高度为h=0.7128m，试求： （1）若不考虑毛细现象，大气压强是多少？（2）若考虑毛细现象，大气压强又是多少？（3）欲使气压计的读数因毛细现象而产生的误差小于110-4m水银柱,那么气压计玻管的最小内径为多大？ 已知水银与玻管的接触角为=，水银密度=13.6103kg/m3 。（12分）物理学本科热学期终试卷（八）班级_ 姓名_ 学号_题型一二三总分分值183612121012100得分一、选择题（18%，每小题2分）1、如右图所示，把一个长方形容器用一隔板分开为容积相等的两部分，一边装二氧化碳，另一边装氢气，两边气体的质量相同，温度也相同，隔板与器壁之间无摩擦，那么隔板将会（ ） A、向右移动 B、向左移动 C、保持不动 D、无法判断2、气体处于平衡态时，按统计规律可得（ ） A、 B、 C、= 0 D、3、有时候热水瓶的塞子会自动跳出来，其原因是（ ） A、热水温度过高，且盛得过满B、未盛满，且晃动，热水波冲击塞子C、未盛满，这空余部分的空气受热，温度升高，以致压强增大4、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞次数与温度T的关系为（ ） A、与成正比 B、与成反比C、与T成正比 D、与T成反比5、如图所示，设热力学系经历一个由bca的准静态过程，a，b两点在同一绝热线上，该系统在bca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6、刚性绝热壁构成一封闭容器，内部被隔板分隔为两部分，体积分别为V1和V2，体积V1中充有一定量的理想气体，其温度为T，熵为S，体积V2是真空，现抽掉隔板，气体向真空部分膨胀而充满体积V1+V2，温为P，熵为S，前后二状态相比，有（ ） A、T=T且S=S B、T=T，且SSC、T T且S=S D、T S7、甲说：“功可以完全变为热，但热不能完全变为功。”乙说：“热量不能从低温物体传到高温物体。”丙说：“一个热力学系统的熵永不减少。”则 （ ） A、三人说法都不正确 B、三人说法都正确C、甲说的对，其余都错 D、乙说的对，其余都错E、丙说的对，其余都错8、两铅垂玻璃平板间距离为0.50mm，将其部分浸入水中，水的表面张力系数为=7.310-2N/m，水与玻璃的接触角为零。则两板间水上升高度为（ ） A、1.510-2 m B、3.010-2 m C、4.510-2 m D、6.010-2 m 9、理想气体不能通过相变成为液体是因为（ ） A、粒子无体积大小 B、粒子间无碰撞C、系统的体积有限 D、粒子之间无相互作用二、填空题（36%）1、1mol氧气和2mol氦气组成混合气体，在标准状态下，氧分子的平均能量为_，氦原子的平均能量为_氦气与氧气内能之比_。（分子作刚性处理）（4分）2、如右图所示，理想气体从同一等温线分别经历一绝热过程ba和两个多方过程ca、da到达相同的末态。试判断ca过程的热容量为_，da过程的热容量为_。（填正、负、零）（4分）3、右图所示为麦克斯韦速率分布曲线，图 中A，B两部分面积相等，试说明图中V0的物理意义是_。（4分）4、在标准状态下氢气的粘滞系数为8.4010-6kgm-1s-1，则氢气的平均自由程为_，氢分子的有效直径_。（4分）5、绝热过程方程PV=C适用的条件是_。（4分）6、在温熵图中画出可逆卡诺循环，曲线所包围面积的物理意义是_。（4分）7、一摩尔单原子理想气体，在一个大气恒压 下，从0被加热到100，该气体的熵变 是_。