大学物理 气体动理论 热力学基础 复习题及答案详解

1、第12章 气体动理论一、 填空题：1、一打足气的自行车内胎，若在7时轮胎中空气压强为4.0.则在温度变为37，轮胎内空气的压强是 。（设内胎容积不变）2、在湖面下50.0m深处（温度为4.0），有一个体积为的空气泡升到水面上来，若湖面的温度为17.0，则气泡到达湖面的体积是 。（取大气压强为）3、一容器内储有氧气，其压强为，温度为27.0，则气体分子的数密度为 ；氧气的密度为 ；分子的平均平动动能为 ；分子间的平均距离为 。（设分子均匀等距排列）4、星际空间温度可达2.7k，则氢分子的平均速率为 ，方均根速率为 ，最概然速率为 。5、在压强为下，氮气分子的平均自由程为，当温度不变时，压强为 ，

2、则其平均自由程为1.0mm。6、若氖气分子的有效直径为，则在温度为600k，压强为时，氖分子1s内的平均碰撞次数为 。vf(v)o图12-1(1)(2)7、如图12-1所示两条曲线(1)和(2),分别定性的表示一定量的某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线是 .若图中两条曲线定性的表示相同温 度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的是 . 8、试说明下列各量的物理物理意义：（1） ， （2） ， （3） ， （4） ， （5） ， （6） 。参考答案：1、 2、3、4、5、 6、 7、（2） ，（2）8、略二、选择题： 教材习题12-1，12-2，12-3，12

3、-4. （见课本p207208）参考答案：12-112-4 c, c, b, b. 第十三章热力学基础一、选择题1、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）它们的压强和温度都相等，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 2、一定量理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定理可以断定：（1）该理想气体系统在此过程中作了功；（2）在此过程中外界对该理想气体系统作了正功；（3）该理想气体系统的内能增加了；（4）在此过程中理想气体

4、系统既从外界吸了热，又对外作了正功。以上正确的是： （ ）（a） （1），（3） （b） （2），（3） （c） （3）（d） （3），（4） 3、摩尔数相等的三种理想气体he、n2和co2，若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体是： （ ） （a）he （b）n2 （c）co2 （d）三种气体的体积增量相同 pbcda0 v1 v2 v4、如图所示，一定量理想气体从体积为v1膨胀到v2，ab为等压过程，ac为等温过程ad为绝热过程。则吸热最多的是： （ ） （a） ab过程 （b）ac过程 （c） ad过程 （d）不能确定 p abbd ct1t

5、2cv 5、卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中abcda增大为abcda ，那么循环abcda与abcda所作的净功和热机效率的变化情况是： （ ） (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。6、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是： （ ） (a) 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；(b) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功；(c) 气体能够自由膨胀，但不能自由压缩；(d) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量。7、 理想气体向真空作绝热膨胀

6、 （ ） (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 8、1mol的单原子分子理想气体从状态a变为状态b，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但a、b两态的压强、体积和温度都知道，则可求出： （ ）(a) 气体所作的功. (b) 气体内能的变化.(c) 气体传给外界的热量. (d) 气体的质量. 9、 有人设计一台卡诺热机(可逆的)每循环一次可从 400 k的高温热源吸热1800 j，向 300 k的低温热源放热 800 j同时对外作功1000 j，这样的设计是 （ ） (a) 可以的，符合热

7、力学第一定律 (b) 可以的，符合热力学第二定律 (c) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量 (d) 不行的，这个热机的效率超过理论值 10、 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后 （ ） (a) 温度不变，熵增加 (b) 温度升高，熵增加 (c) 温度降低，熵增加 (d) 温度不变，熵不变 二、 填充题1、要使一热力学系统的内能变化，可以通过 或 两种方式，或者两种方式兼用来完成。热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于 ，而与 无关。 2、将热量q传给一定质量的理想气体。（1）若体积不变，热量转化为

8、；（2）若温度不变，热量转化为 。3、卡诺循环是由两个 过程和两个 过程组成的循环过程。卡诺循环的效率只与 有关，卡诺循环的效率总是 （大于、小于、等于）1。4、一定量理想气体沿abc变化时作功=615j，气体在b、c两状态的内能差。那么气体循环一周，所作净功 ，向外界放热为 ，等温过程中气体作功 。5、常温常压下，一定量的某种理想气体（可视为刚性双原子分子），在等压过程中吸热为q，对外作功为w，内能增加为，则=_ _,=_。6、图上封闭曲线所包围的面积表示 物理量，若循环过程为逆时针方向，则该物理量为 。（填正或负）7、一卡诺热机低温热源的温度为27c,效率为40% ,高温热源的温度t1 =

9、 .8、设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环,在夏天工作,环境温度在35c,冰箱内的温度为0c,这台电冰箱的理想制冷系数为e= .abcovt9、一循环过程如图所示，该气体在循环过程中吸热和放热的情况是ab过程 ，bc过程 ，ca过程 。10、将1kg温度为的水置于的恒温热源内，最后水的温度与热源的温度相同，则水的熵变为 ，热源的熵变为 。（水的比热容为）参考答案：一、1、c 2、c 3、a 4、a 5、d 6、c 7、a 8、b 9、d 10、a二、1、作功，传热，始末状态，过程 2、理想气体的内能，对外作功 3、绝热，等温， 4、， 5、， 6、功，负 7、 8、7.8 9、吸热，放热，吸热

10、10、自测题5一、选择题1、一定量某理想气体按恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度 （ ） （）将升高 （）将降低 （）不变 （）不能确定。2、若理想气体的体积为，压强为，温度为，一个分子的质量为，为玻尔兹曼常量，为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为 （ ）（） （） （） （）3、如题5.1.1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？ （ ）（）氧气的密度大。 （）氢气的密度大。 （）密度一样大。 （）无法判断。4、若室内生起炉子后温度从升高到，而室内气压不变，则此

11、时室内的分子数减少了 （ ）（） （） （） （）5、一定量的理想气体，在容积不变的条件下，当温度升高时，分子的平均碰撞次数和平均自由程的变化情况是 （ ）（）增大，不变。 （）不变，增大。（）和都增大。 （）和都不变。6、一定量的理想气体，从态出发经过或过程到达态，为等温线（如题5.1.2图所示），则，两过程中外界对系统传递的热量是 （ ）（） （）（） （）7、如题5.1.3图，一定量的理想气体经历过程时吸热。则经历过程时，吸热为 （ ）题5.1.2图1414题5.1.3图（） （） （） （）题5.1.4图8、一定量的理想气体，分别进行如题5.1.4图所示的两个卡诺循环和。若在图上这两个

12、循环曲线所围面积相等，则可以由此得知这两个循环 （ ）（）效率相等。 （）由高温热源处吸收的热量相等。（）在低温热源处放出的热量相等。（）在每次循环中对外做的净功相等。9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？ （ ） （）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。（）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。（）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。（）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。10、一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由增至，在此过程中气体的（ ） （）内能不变，熵增加。 （）内能不变，

13、熵减少。（）内能不变，熵不变。 （）内能增加，熵增加。二、填空题：1、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） 。2、在定压下加热一定量的理想气体。若使其温度升高时，它的体积增加了0.005倍，则气体原来的温度是 。3、在相同的温度和压强下，各为单位体积的氢气（视为刚性双原子分子气体）与氦气的内能之比为 。4、分子物理学是研究 的学科，它应用的基本方法是 方法。5、解释名词：自由度 。 准静态过程 。6、用总分子数，气体分子速率和速率分布函数表示下列各量：（1）速率大于的分子数= ；（2）速率大于的那些分子的平均速率= ；（3）多次观察某一分子的速率，发现其速率大于

14、的概率= 。7、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），在等压过程中吸热为，对外做功为，内能增加为，则= 。8、有一卡诺热机，用空气为工作物质，工作在的高温热源与的低温热源之间，此热机的效率 。若在等温膨胀过程中气缸体积增大2.718倍，则此热机每一循环所做的功为 。（空气的摩尔质量为）自测题5参考答案一、 选择题 1、（） 2、（） 3、（） 4、（） 5、（） 6、（） 7、（） 8、（） 9、（） 10、（）二、填空题 1、（1）沿空间各方向运动的分子数目相等； （2）。2、 3、 4、物质热现象和热运动规律； 统计。5、确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标的数

15、目；系统所经历的所有中间状态都无限接近于平衡状态的过程。6、7、 8、。另外添加的题目：一、 选择题：1、双原子理想气体，做等压膨胀，若气体膨胀过程从热源吸收热量，则该气体对外做功为（ d ）a b c d 2、在图(图1)中，理想气体从状态沿直线到达，则此过程系统的功能和内能变化的情况为（ c）a b c d 3、某理想气体分别经历如图2所示的两个卡诺循环：和，且两条循环曲线所围面积相等。设循环的效率为，每次循环在高温热源处吸收的热量为，循环的效率为，每次循环在高温，则（b ）a ; b ; c ; d 4、一热机在两热源（）之间工作，一循环过程吸收，放热，作功，此循环可能实现吗？（ b ）

16、a 可能；b 不可能；c 无法判断。5、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）它们的压强和温度都相等，现将的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高相同的温度，则应向氦气传递的热量是（c）a b c d6、一定量理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定理可以断定：（1）该理想气体系统在此过程中作了功；（2）在此过程中外界对该理想气体系统作了功；（3）该理想气体系统的内能增加了；（4）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功。以上正确的是（ c ）a (1),(3) b (2),(3) c (3) d(3),(4) e(4)7

17、、对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值：（ d ）a等容降压过程 b 等温膨胀过程 c 绝热膨胀过程 d等压压缩过程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等于：( d )a b c d 9、摩尔数相等的三种理想气体、和，若从同一初态，经等压加热，且在加热过程中三种气体吸收的热量相等，则体积增量最大的气体是：（ a ）a b c d三种气体的体积增量相同10、如图所示，一定量理想气体从体积为膨胀到，为等压过程，为等温过程，为绝热过程，则吸热最多的是：（a）a 过程 b 过程 c 过

18、程 d不能确定11、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是：（c ）a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；b功可以全部变为热，但热不能全部变为功；c气体能够自由膨胀，但不能自由压缩；d有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量。12、汽缸内盛有一定的理想气体，当温度不变，压强增大一倍时，该分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况是：（c）a 和都增大一倍； b 和都减为原来的一半； c 增大一倍而减为原来的一半； d减为原来的一半而增大一倍。13、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞频率与气体的热力学温度的关系为（c）

19、a 与无关； b与成正比； c与成反比； d与成正比。14、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且都处于平衡状态，则它们：( c )a 温度相同、压强相同；b温度、压强相同；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。15、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？a氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强；b氧分子的质量比氢分子大，所以氧气密度一定大于氢气的密度；c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；d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方均根速率大。16、按恒量规

20、律膨胀的理想气体，膨胀后的温度为：（ c ）a升高；b不变；c降低；d无法确定17、下列各式中哪一种式表示气体分子的平均平动动能？（式中为气体的质量，为气体分子的质量，为气体分子总数目，为气体分子密度，为阿伏加德罗常数，为摩尔质量。）a ; b ; c ; d 18、一定量的理想气体可以：（d）a保持压强和温度不变同时减小体积；b保持体积和温度不变同时增大压强；c保持体积不变同时增大压强降低温度；d保持温度不变同时增大体积降低压强。19、设某理想气体体积为，压强为，温度为，每个分子的质量为，玻尔兹曼常数为，则该气体的分子总数可以表示为：（c）a b c d19、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；（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，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同；（4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度；上述说法中正确的是：（b）a（1），（2），（4） b（1），（2），（3） c（2），（3），（4） d（1），（3），（4）20、设某种气体的分子速率分布函数为，则速率在区间内的分子平均速率为：（c）a b c d21、两容积不等的容器内分别盛有可视为理想气体的氦气和氮气，如果它们温度和压强相同，则两气体：（c）a单位体积内的分子数必相同；b单位体积内的质量必相同；c单