大学物理下册习题课

1、第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版1 在一密闭容器内，储有在一密闭容器内，储有A A、B B、C C三种理想气体，三种理想气体，A A气体的分子数密度为气体的分子数密度为n n1 1，它产生的压强为，它产生的压强为p p1 1，B B气体的分子数密度为气体的分子数密度为2 2n n1 1，C C气体的分子数密度为气体的分子数密度为3 3n n1 1，则混合气体的压强为，则混合气体的压强为解解p=p1+p2+p3= n1kT+ 2n1kT+ 3n1kT=6 n1kT=6p1（A A）3 3p p1 1 （B B）4 4p p1 1 （C

2、 C）5 5p p1 1 （D D）6 6p p1 1第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版2解解 室内生起炉子后，温度从室内生起炉子后，温度从15oC C上升到上升到27oC，设升温过程中，室内的气压保持不变，问升温设升温过程中，室内的气压保持不变，问升温后室内分子数减少了百分之几后室内分子数减少了百分之几? ?%404. 03001230028811300288/122112nnTTnnkTpnnkTp第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版3 一容器内储有氧气，一容器内储有氧气，

3、温度为温度为27oC，其压强其压强为为1.02105Pa，求，求:(1):(1)气体分子数密度气体分子数密度 ; ; (2)(2)氧气的密度氧气的密度;(3);(3)分子的平均平动动能分子的平均平动动能; ; (4)(4)分子间的平均距离分子间的平均距离25332193(1) /2.44 10 m(2) /1.3 kg.m(3) 3/26.21 10J(4) 1/3.45 10 mknp kTM VMp vRTkTdn解解第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版4 设有一恒温容器，其内储有某种理想气体，若设有一恒温容器，其内储有某种理想气体

4、，若容器发生缓慢漏气，问容器发生缓慢漏气，问(1)(1)气体的压强是否变化？为什么？气体的压强是否变化？为什么？(2)(2)容器内气体分子的平均平动动能是否变化？容器内气体分子的平均平动动能是否变化？ 为什么？为什么？(3)(3)气体的内能是否变化？为什么？气体的内能是否变化？为什么？解解ERTiEkTpRTpV223k不变第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版5已知已知氢气氢气和和氧气氧气的温度相同，请判断下列说法的温度相同，请判断下列说法哪个正确？（）哪个正确？（）（）氧分子的质量比氢分子大，所以其压强一定（）氧分子的质量比氢分子大，

5、所以其压强一定大于氢气的压强。大于氢气的压强。（）氧分子的质量比氢分子大，所以其密度一定（）氧分子的质量比氢分子大，所以其密度一定大于氢气的密度。大于氢气的密度。（）氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速（）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。率一定比氧分子的速率大。（）氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方（）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大。均根速率一定比氧分子的大。解：解：molMRTv32故选（）。故选（）。第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版6试指出下列各式所表示的物理意

6、义：试指出下列各式所表示的物理意义：1(1):2kT表示理想气体分子任一自由度的平均能量表示理想气体分子任一自由度的平均能量3(2):2kT表示理想气体分子的平均平动动能。表示理想气体分子的平均平动动能。(3):2iRT表示摩尔理想气体的内能。表示摩尔理想气体的内能。3(4):2molMRTM表示摩尔单原子理想气体表示摩尔单原子理想气体的内能，或表示相同摩尔数理想的内能，或表示相同摩尔数理想气体分子平均平动动能的总和。气体分子平均平动动能的总和。molMM第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版7三个容器、中装有同种理想气体，其三个容器、中

7、装有同种理想气体，其分子数密度相同，而方均根速率之比为分子数密度相同，而方均根速率之比为n 4:2:1:212212212CBAvvv则其压强之比为（）。则其压强之比为（）。CBAPPP:（）：（）：（）：（）：（）：（）：（）：（）：解：解：TPTv2故选（）。故选（）。第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版8关于温度的意义，有下列几种说法：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。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，气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具

8、有统计意义。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温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。同。4.从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。热程度。上述说法中正确的是（）。上述说法中正确的是（）。(A)1.2.4 (B)1.2.3 (C)2.3.4 (D)1.3.4答案为（）。答案为（）。第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版9 某气体的温度为时，压强为某气体的温度为时，压强为，密度，密度，则该气体分子的方均根速率为（）。则该气体分子的方均根速率为（）。atmP

9、2100 . 1321024. 1mkg解：解：smPvPRTMRTMMMPMRTvmolmolmol4953322第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版10（）可逆热力学过程一定是准静态过程。（）可逆热力学过程一定是准静态过程。（）准静态过程一定是可逆过程（）准静态过程一定是可逆过程（）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。（）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。（）凡有摩擦的过程一定是不可逆过程。（）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（）。以上四种判断，其中正确的是（）。（）（）、（）、（）（）（）、（）

10、、（）（）（）、（）、（）（）（）、（）、（）（）（）、（）（）（）、（）（）（）、（）（）（）、（）答案为（）。答案为（）。关于可逆过程和不可逆过程的判断：关于可逆过程和不可逆过程的判断：第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版11在一个孤立系统内，一切实际过程都向着在一个孤立系统内，一切实际过程都向着（）的方向进行，这就是热力（）的方向进行，这就是热力学第二定律的统计意义。从宏观上说，一切学第二定律的统计意义。从宏观上说，一切与热现象有关的实际过程都是（）。与热现象有关的实际过程都是（）。状态几率增大状态几率增大不可逆的不可逆的 从统计

11、的意义来解释：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。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。一切实际过程都向着（）的方向进行。从几率较小的状从几率较小的状态到几率较大的状态态到几率较大的状态状态的几率增大状态的几率增大第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版12在图上，在图上，（）系统的某一平衡态用（）来表示；（）系统的某一平衡态用（）来表示；（）系统的某一平衡过程用（）来表示；（）系统的某一平衡过程用（）来表示；（）系统的某一平衡循环过程用（）（）系统的某一平衡循环过程用（）来表示。

12、来表示。一点一点一条曲线一条曲线一条闭合曲线一条闭合曲线在热力学中，在热力学中，“作功作功”和和“传递热量传递热量”有本质的有本质的区别，前者是通过（）来完成的；区别，前者是通过（）来完成的；后者是通过（）来完成的。后者是通过（）来完成的。物体作宏观位移物体作宏观位移分子间的相互作用分子间的相互作用第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版13 用公式计算理想气体内能增用公式计算理想气体内能增量时，此式（）。量时，此式（）。TCEV（）只适用于准静态的等容过程。（）只适用于准静态的等容过程。（）只适用于一切准静态过程。（）只适用于一切准静态过

13、程。（）只适用于一切等容过程。（）只适用于一切等容过程。（）适用于一切始末态为平衡态的过程。（）适用于一切始末态为平衡态的过程。D第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版14（）热量能从高温物体传到低温物体，但不能从（）热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。低温物体传到高温物体。（）功可以全部变为热，但热不能全部变为功。（）功可以全部变为热，但热不能全部变为功。（）气体能够自由膨胀，但不能自动收缩。（）气体能够自由膨胀，但不能自动收缩。（）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能（）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能

14、量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量。量。答案为（）。答案为（）。 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的( ).第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版15 一定量的单原子分子理想气体，从态出发经一定量的单原子分子理想气体，从态出发经等压过程膨胀到态，又经绝热过程膨胀到态，等压过程膨胀到态，又经绝热过程膨胀到态，如图示。试求这全过程中气体对外所作的功、内能如图示。试求这全过程中气体对外所作的功、内能的增量及吸收的热量。的增量及吸收的热量。)

15、(Pa3m249. 3851015104解：由图可知，解：由图可知，CCAAVPVP从状态方程从状态方程得：得：RTPVCATT 所以全过程的所以全过程的内能增量：内能增量：0E第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版16等压过程，有等压过程，有5522.514.9 10ABPBABAB BA AQvC TTvR TTPVPVJ 绝热过程，有绝热过程，有0BCQ所以全过程所以全过程吸收的吸收的总热量总热量为：为：JQQQBCAB5109 .14根据热力学第一定律根据热力学第一定律 ，则全过程中，则全过程中气体对外气体对外作的功作的功为：为：

16、QWE514.9 10WQEJ)(Pa3m249. 3851015104第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版17 气缸内贮有克水蒸汽（视为刚性分子理想气缸内贮有克水蒸汽（视为刚性分子理想气体），经气体），经abcdaabcda循环过程，如图所示。其中循环过程，如图所示。其中a ab b、c cd d为等容过程，为等容过程， b bc c为等温过程为等温过程 ，d da a为等压过为等压过程。试求：程。试求：atmP lVoabcd255026（）？（）？（）？（）？（）循环过程水蒸汽（）循环过程水蒸汽作的净功作的净功W？（）循环效率？（

17、）循环效率？daWabE第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版182vmol kgM31036kgMmol31018解：解：水蒸汽的水蒸汽的6i3(1)5.065 10daaadWP VVJ 4(2)3.309 1022abbaabaiiEvR TTVPPJ (3)914,babPVTKR4ln1.05 10bcbcbWRTV VJabcd2550atmP lV62o净功：净功：35.47 10bcdaWWWJ（）（）414.09 10abbcabbcQQQEWJ 113%WQ效率：效率：第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充

18、例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版19 摩尔双原子理想气体自初态摩尔双原子理想气体自初态，经下列两过程、，经下列两过程、而至终态，求气体在两过而至终态，求气体在两过程中所作的功及热量。程中所作的功及热量。,1010051PaP311mV 2100 VP VP2412432525,104mVPaP解：解：21512110080VVWPdVdVJV2152112424208VVWPdVV dVJ由初态至终态，内能的变化由初态至终态，内能的变化JVPVPTTRiE7112212102252则热量的计算为则热量的计算为：1122QEWQEW 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充

19、例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版20 今有温度为今有温度为2727，压力为，压力为atmatm，质量为，质量为2.8g2.8g的氮气，首先在等压的情况下加热，使体积增的氮气，首先在等压的情况下加热，使体积增加一倍其次在体积不变的情况下加热，使压力加一倍其次在体积不变的情况下加热，使压力增加一倍，最后等温膨胀使压力降回到增加一倍，最后等温膨胀使压力降回到atmatm。（）作出过程的图。（）作出过程的图。（）求在三个过程（）求在三个过程中气体吸收的热量，中气体吸收的热量，所作的功和内能的改变。所作的功和内能的改变。1P2P1V2V4V111TVP)(221TVP322TVP)(341T

20、VP第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版211P2P1V2V4V111TVP)(221TVP322TVP)(341TVP解：已知解：已知molgMgMmol1 . 028,8 . 2KTatmP300,111且且12122,2PPVV等压过程：等压过程：11211 11249.3WP VVPVRTJJRTVPVPVPTTRTTCQP6 .8725 . 35 . 32727111112112121111623.3EQWJ第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版22等容过程：等容过程：2

21、0W JRTVPVPVPVPVPTTRTTCEQV5 .1246552225 . 25 . 22511111112122232322等温过程：等温过程：03E2333221 111lnln24ln24ln2691.2PQWRTPVPVPRTJ第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版23Z 一定量的理想气体，在温度不变的条件下，一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当压强降低时，分子的平均碰撞频率当压强降低时，分子的平均碰撞频率 和平均自和平均自由程由程 的变化情况是：的变化情况是：Z（A） 和 都增大Z（B） 和 都减小Z（C） 增大而 减

22、小Z（D） 减小而 增大【D】第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版24 如图所示，一定量理想气体从体积如图所示，一定量理想气体从体积V V1 1，膨胀到体，膨胀到体积积V V2 2分别经历的过程是：分别经历的过程是：A AB B等压过程，等压过程，A AC C等温等温过程；过程；A AD D绝热过程，其中吸热量最多的过程绝热过程，其中吸热量最多的过程 p V O A B C D (D)(D)既是既是A AB B也是也是A AC C, , 两过程吸热一样多两过程吸热一样多 (A) (A) 是是A AB.B. (B) (B)是是A AC.C

23、.(C)(C)是是A AD.D.【A】第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版25 M M克氧气克氧气( (视为刚性双原子分子的理想气体视为刚性双原子分子的理想气体) )贮于一氧气瓶中，温度为贮于一氧气瓶中，温度为T T，这瓶氧气的内能为这瓶氧气的内能为_ _ _ _ _ _ _ _；分子的平均平动动能为分子的平均平动动能为_ _ _；分子的平均总动能为分子的平均总动能为 （ ） 52molMRTM32molMkTM52molMkTM第十二章第十二章 气体动理论气体动理论第十二章补充例题第十二章补充例题物理学物理学第五版第五版26 汽缸内有汽缸内有2mol2mol氦气，初始温度为氦气，初始温度为2727，体积为，体积为20L(20L(升升) )，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止把氦气视为然后绝热膨涨，直至回复初温为止把氦气视为理想气体试求：理想气体试求： 11KmolJ(1)(1)在在p pV V图上大致画出气体的状态变化过程图上大致画出气体的状态变化过程 (2)(2)在这过程中氦气吸热多少？在这过程中氦气吸热多少？ (3)(3)氦气的内能变化多少？氦气的内能变化多少？ (4)(4)氦气所作的总功是