大学物理下册习题及答案.pdf

大 学 物 理 练 习 册 物 理 教 研 室 遍 热 力 学 一 1 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 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P V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 J mol 1 K 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 27 C 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 1 013 105 Pa 玻耳滋曼常数k 1 38 10 23J K 1摩尔气体常 量R 8 31J mol 1 K 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 0 6 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 J 7 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 7 9 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 b c d a 那么循环ab cda与a b c da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a 1 b 则气体对外做功A 2 如果气体进行a 2 b 1 a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127 C 低温热源温度 为27 C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 n 1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 A B B B C C C A D B C和C A 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 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 kg 4 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 1 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 96 1024 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 0 10 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 J mol 1 K 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 3 10 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 cm s 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 kJ kg 1 K 1 则氩原子的质量m 1 k c a l 4 18 103 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 38 10 23J K 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 1 C 2 B 3 D 4 D 5 A 6 B 7 B 8 D 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 5 2 i 2 i i 2 6 8 64 103 7 7 48 103 J 7 48 103 J 8 200J 热力学 二 答案 一 1 A 2 C 3 B 4 B 5 A 6 C 7 B 8 D 9 D 二 1 S1 S2 S1 2 8 31J 29 09J 3 7A 2 4 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 62 104J 8 33 3 831 105J 气体动理论 一 答案 一 1 C 2 B 3 C 4 D 5 B 6 A 二 1 3 92 1024 2