热学部分4测验题.doc

4测验题 4.1 选择题 4.1.1 温度与气体动理论 1 一瓶氦气和一瓶氮气质量密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡态，则它们（ ） （A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （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。2 有一个边长为10cm的立方体容器，内盛处于标准状态下的He气，则单位时间内原子碰撞一个器壁面的次数的数量级为（ ）（A） 1020s-1； （B）1026s-1； （C）1032s-1 ； （D）1038s-1 3 一定量的理想气体，在温度不变的情况下，当容积增大时，分子的平均碰撞次数和平均自由程的变化情况是（ ）（A）减小而不变 （B）减小而增大（C）增大而减小 （D）不变而增大 4 摩尔数相同的氦（He）和氢（H2），其压强和分子数密度相同。则它们的（ ）（A）分子平均速率相同； （B）分子平均动能相等；（C）内能相等； （D）平均平动动能相等。 5 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V1/V2=1/2，则其E1/E2为（ ）（A）1/2 （B）5/3 （C）5/6 （D）3/10 6 一定量的理想气体盛于容器中，则该气体分子热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）分子的平均碰撞频率 7 在下面四种情况中，何种将一定能使理想气体分子平均碰撞频率增大？（ ） （A）增大压强，提高温度 （B）增大压强，降低温度o1000v (m/s)f(v)题8用图 （C）降低压强，提高温度 （D）降低压强，保持温度不变 8 图示的曲线分别表示了氢气和氦气在同一温度下的麦克斯韦分子速率的分布情况。由图可知，氢气分子的最可几速率为（ ） （A）1000m/s （B）1414m/s （C）1732m/s （D）2000m/s 9 气体分子速率分布函数为：，设vp为最概然速率，则的物理意义是（ ）（A）表示速率处在vp区间中的分子速率平方的平均值；（B）表示速率处在vp区间中的分子数；（C）表示速率处在vp区间的概率；（D）表示速率处在vp区间中所有的分子速率平方总和被总分子数除。 10 N个气体分子速率分布函数为，下面哪个表示气体分子0vp速率区间分子的速率平均值？（ ）（A） （B）（C） （D） 11 金属导体中的电子，在金属内部作无规则运动，与容器中的气体分子很类似。设金属中共有N个自由电子，其中电子的最大速率为vm（称费米速率）。已知电子速率在vv+dv之间的几率为 式中A是常数，则该电子的平均速率为（ ）（A） （B）（C） （D）12 下面说法正确的是（ ） （A）温标就是温度的数值表示方法； （B）一个处于平衡态的热力学系统一定处于热平衡状态； （C）理想气体温标就是热力学温标，也就是国际温标； （D）由于热力学零度是不能达到的，所以任何热力学系统的温度都是大于零的。 4.1.2 热力学第一定律1 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6J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）6J （B）10JoAVBE题2用图（C）12J （D）5J2 某理想气体状态变化时，内能随体积的变化关系如图中AB直线所示，AB表示的过程是（ ）（A）等压过程； （B）等容过程；（C）等温过程； （D）绝热过程Vo42ab42p题3用图 3 如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a（压强P1= 4atm，体积V1=2l）变到状态b（压强P2=2atm，体积V2=4l），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。4 一热机由温度为727的高温热源吸热，向温度为527的低温热源放热。若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热2000J，则此热机每一循环作功（ ）（A）1600J ； （B）1457J；（C）550J； （D）400J。 4.1.3 热力学第二定律1 假设某一循环由等温过程和绝热过程组成（即等温线和绝热线交于两点组成循环），可以认为（ ） （A）此循环过程仅违反热力学第一定律； （B）此循环过程仅违反热力学第二定律； （C）它既违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律； （D）它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。 2 下面说法正确的是（ ） (A) 功可以完全转换为热，但热不能完全转换为功； （B）热量能从高温物体传向低温物体，但不能从低温物体传向高温物体； （C）孤立系所进行的任何过程总是沿着熵增大的方向； （D）孤立系所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向。3 T1、T2分别表示两个高温热库和低温热库的温度。下列说法正确的是（ ） (A) 由热力学第一定律可以证明理想气体卡诺热机循环的效率； （B）由热力学第一定律可以证明任何可逆热机循环的效率； （C）由热力学第一定律可以证明实际热机可能效率的最大值是； （D）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。 4 关于可逆和不可逆过程的判断， （1）准静态过程一定是可逆过程；（2）可逆的热力学过程一定是准静态过程；（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。正确的是（ ）（A）（1）、（2）、（3）； （B）（1）、（2）、（4）；（C）（2）、（4）； （D）（1）、（4）。 5 下列一些过程中， （1）两种不同气体在等温下混合； （2）理想气体在定容下降温；（3）液体在等温下汽化； （4）理想气体在等温下压缩。 那些过程使系统熵增加？（ ）（A）（1）、（2）、（3）； （B）（2）、（3）、（4）；（C）（3）、（4）； （D）（1）、（3）。 4.2 填空题 4.2.1 温度与气体动理论1 选择适当的温度计。测量液氮温度用 ，测量白炽灯钨丝的温度用 。 2 一正方体容器，内有质量为m的理想气体分子，分子数密度为n。可以设想，容器的每壁都有1/6的分子数以速率v（平均值）垂直地向自己运动，气体分子和容器壁的碰撞为完全弹性碰撞，则 （1）每个分子作用于器壁的冲量p= ； （2）每秒碰在一器壁单位面积上的分子数n0 = ； （3）作用于器壁上的压强p = 。 3 若某容器内温度为300K的二氧化碳气体（为刚性分子理想气体）的内能为3.74103J，则该容器内气体分子总数为 。（玻耳兹曼常量k =1.3810-23J*K-1）。4 氧气在温度为270C、压强为1个大气压时，分子的方均根速率为485m/s，那么在温度270C、压强为0.5个大气压时，分子的方均根速率为 m/s, 分子的最可几速率为 m/s, 分子的平均速率 m/s。 5 在平衡状态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为f (v)、分子质量为m、最可几速率为vp，试说明下列各式的物理意义： （1）表示 ； （2）表示 。6 已知f (v)为麦克斯韦速率分布函数，vp为分子的最可几速率。则0vp速率区间的分子数表示式为 ；速率vvp的分子的平均速率表达式为 。7 在某时刻，在1mol 气体中，速率在495到505m/s之间的有6020个分子。在速率为500m/s处的速率分布函数值是 。 8 设气体分子服从麦克斯韦速率分布律，代表平均速率，vp代表最可几速率，Dv为一固定的速率间隔，则速率在范围内的分子的百分率随着温度的增加将 ，速率在vp到之间的分子的百分率随着温度的增加将 。9 在温度为T的平衡状态下，试问在重力场中分子质量为m的气体，当分子数密度减少一半时的高度h = 。 4.2.2 热力学第一定律 1 对于单原子分子理想气体，下面各式分别代表什么物理意义？（1）（3/2）RT： ；（2）（3/2）R： ；（3）（5/2）R： 。（式中R为摩尔气体常量，T为气体的温度）2 如果理想气体的体积按照pV3=C（C为正的常数）的规律从V1膨胀到V2，则它所作的功A= ；膨胀过程中气体的温度 （填升高、降低或不变）。3 摩尔数相同的两种刚性理想气体，第一种由单原子分子组成，第二种由双原子分子组成，现两种气体从同一初态出发，经历一准静态等压过程，体积膨胀到原来的两倍（假定气体的温度在室温附近）。在两种气体经历的过程中，外界对气体作的功A1与A2之比A1 /A2为 ；两种气体内能的变化U1与U2之比U1 /U2为 。4 设高温热源的温度为低温热源的温度的n倍，理想气体经卡诺循环后，从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之比为 。5 有一卡诺循环，当热源温度为100，冷却器温度为0时，一循环作净功8000J，今维持冷却器温度不变，提高热源温度，使净功增为10000J。若此两循环都工作于相同的二绝热线之间，工作物质为同质量的理想气体，则热源温度增为 ；效率增为 %。6 以可逆卡诺循环方式工作的致冷机，在某环境下它的致冷系数为=30.3，在同样环境下把它用作热机，则其效率为 %。 4.2.3 热力学第二定律 1 从单一热源吸热并将其完全用来作功，是不违反热力学第二定律的。例如 过程就是这种情况。Vo2p0p0ab2V0V0pc题2用图2 如图。单原子理想气体在ab过程中，哪个状态 系统熵最大？bc过程中, 哪个状态 系统熵最大？ ca过程中，哪个状态 系统熵最大？ 3 有一热容为C1、温度为T1的固体与热容为C2、温度为T2的液体共置于一绝热容器内。平衡建立后，系统最后的温度T是 ，系统总的熵变为 。4 熵是 的定量量度。熵和能量的关系是 。 参考答案：I.选择题 1.1 温度与气体动理论:1.(C)；2.(B)；3.(B)；4.(D)；5.(C)；6.(B)；7.(B)；8.(B)；9.(D)；10.(C)；11.(B)；12.(A)。 1.2热力学第一定律: 1.(B)；2.(A)；3. (B)；4. (D)。 1.3热力学第二定律: 1.(C)；2.(D)；3.(A)；4.(C)；5.(D)。 II.填空题 I1.1温度与气体动理论: 1. 热电阻(或热电偶), 光学高温计；2. ；3. 3.611023个；4. 485m/s; 396 m/s; 447 m/s；5. 最概然速率到无穷速率区间的分子数占总分子数的百分比；分子的平均平动能；6.