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1 大学物理热学试题题库及答案一、选择题: (每题 3 分)1、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2n1,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 p12、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 为玻尔兹曼常量,R 为普适气体常量,则该理想气体的分子数为: (A) pV / m(B) pV / (kT) (C) pV / (RT)(D) pV / (mT)3、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0.1 kg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的质量为:(A) (1/16) kg (B) 0.8 kg(C) 1.6 kg (D) 3.2 kg 4、在标准状态下,任何理想气体在1 m3中含有的分子数都等于(A) 6.02 1023(B)6.02 1021(C) 2.691025(D)2.691023(玻尔兹曼常量k1.381023 JK1 ) 5、一定量某理想气体按pV2恒量的规律膨胀,则膨胀后理想气体的温度(A) 将升高(B) 将降低(C) 不变(D)升高还是降低,不能确定6、一个容器内贮有1 摩尔氢气和1 摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1 和 p2,则两者的大小关系是:(A) p1 p2(B) p1T2,则(A) vp1 vp2,f(vp1) f(vp2)(B) vp1 vp2,f(vp1) f(vp2)(D) vp1 0,Q0,W0,Q0, W0(C)E0,Q0或0 或= 0:Q_, E _ 114、同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定体摩尔热容CV,其原因是_ O p V a b c 18 115、 一定量的理想气体,从状态A 出发,分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2,试示意地画出这三种过程的pV 图曲线在上述三种过程中:(1) 气体的内能增加的是_过程;(3)气体的内能减少的是_过程116、一定量的理想气体,从pV 图上状态A 出发,分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2,试画出这三种过程的pV 图曲线在上述三种过程中:(1) 气体对外作功最大的是_过程;(3)气体吸热最多的是_过程117、 在大气中有一绝热气缸,其中装有一定量的理想气体,然后用电炉徐徐供热(如图所示),使活塞(无摩擦地)缓慢上升在此过程中,以下物理量将如何变化?(选用“变大”、 “变小” 、 “不变”填空) (1) 气体压强 _;(3)气体分子平均动能_;(3) 气体内能 _118、一定量理想气体,从同一状态开始使其体积由V1膨胀到 2V1,分别经历以下三种过程: (1) 等压过程; (2) 等温过程; (3)绝热过程其中:_过程气体对外作功最多;_过程气体内能增加最多;_过程气体吸收的热量最多119、将热量Q 传给一定量的理想气体,(1)若气体的体积不变,则热量用于_(2)若气体的温度不变,则热量用于_(3)若气体的压强不变,则热量用于_120、已知一定量的理想气体经历pT 图上所示的循环过程,图中各过程的吸热、放热情况为:(1) 过程 12 中,气体 _(2) 过程 23 中,气体 _pOVV1V2ApOV V1V2Ap T O 1 2 3 19 (4)过程 31 中,气体 _121、3 mol 的理想气体开始时处在压强p1 =6 atm、温度 T1 =500 K 的平衡态经过一 个等温过程,压强变为p2 =3 atm该气体在此等温过程中吸收的热量为Q _J (普适气体常量11KmolJ31. 8R) 122、压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体),它们的质量之比为m1m2=_,它们的内能之比为E1E2=_,如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量,则它们对外作功之比为W1W2= _(各量下角标1 表示氢气, 2 表示氦气 ) 123、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为W,则传递给气体的热量为 _124、已知 1 mol 的某种理想气体(其分子可视为刚性分子),在等压过程中温度上升 1 K,内能增加了20.78 J,则气体对外作功为_,气体吸收热量为 _(普适气体常量11KmolJ31.8R) 125、常温常压下,一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子,自由度为i),在等压过程中吸热为Q,对外作功为W,内能增加为E,则W/Q=_QE /_126、1 mol 的单原子理想气体,从状态I (p1,V1)变化至状态II (p2,V2),如图所示,则此过程气体对外作的功为_ _,吸收的热量为_ 127、一定量理想气体,从 A 状态(2p1,V1)经历如图所示的直线过程变到B 状态 (2p1,V2),则 AB 过程中系统作功 W_;内能改变E=_ pVOII ( p2,V2)I (p1,V1)pOVV12V1p12p1AB20 128、有 1 mol 刚性双原子分子理想气体,在等压膨胀过程中对外作功W,则其温度变化T_;从外界吸取的热量Qp_129、2 mol 单原子分子理想气体,从平衡态1 经一等体过程后达到平衡态2,温度从 200 K 上升到500 K,若该过程为平衡过程,气体吸收的热量为_;若为不平衡过程,气体吸收的热量为_130、一气缸内贮有 10 mol 的单原子分子理想气体,在压缩过程中外界作功 209J,气体升温1 K,此过程中气体内能增量为_ ,外界传给气 体的热量为 _ (普适气体常量R = 8.31 J/mol K) 131、如图所示,理想气体从状态A 出发经ABCDA 循环过程,回到初态A 点,则循环过程中气体净吸的热量为Q =_132、 一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为,它 逆向运转时便成为一台致冷机, 该致冷机的致冷系数212 TTTw,则与 w 的关系为 _133、气体经历如图所示的一个循环过程,在这个循环中,外界传给气体的净热量是_ 134、如图,温度为T0,2 T0,3 T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环:(1) abcda,(2) dcefd,(3) abefa,其效率分别为1_,2_,3 _ 135、一热机从温度为727的高温热源吸热,向温度为527的低温热源放热若p (atm) V (L) B A C D 20 40 4 12 p (N/m2)V (m3)O141040pOV3T02T0T0fadbce21 热机在最大效率下工作,且每一循环吸热2000 J ,则此热机每一循环作功_ _ J136、有一卡诺热机,用290 g 空气为工作物质,工作在27的高温热源与73 的低温热源之间,此热机的效率_若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718 倍,则此热机每一循环所作的功为_ (空气的摩尔质量为 2910-3kg/mol,普适气体常量R8.31 11KmolJ) 137、 可逆卡诺热机可以逆向运转逆向循环时 , 从低温热源吸热,向高温热源放热,而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量.设高温热源的温度为T1 =450 K , 低温热源的温度为T2 =300 K, 卡诺热机逆向循环时从低温热源 吸热Q2 =400 J,则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功 W_138、一卡诺热机(可逆的 ),低温热源的温度为27,热机效率为40,其高温热源温度为 _ K今欲将该热机效率提高到50,若低温热源保持不变,则高温热源的温度应增加_ K139、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的过程都是_140、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_ _ 的方向进行三、计算题: (每题 10 分)141、容积 V1 m3的容器内混有N1 1.01025个氢气分子和N24.01025个氧气分子, 混合气体的温度为400 K,求:(1) 气体分子的平动动能总和 (2) 混合气体的压强(普适气体常量R8.31 Jmol-1K-1 ) 142、 许多星球的温度达到108 K 在这温度下原子已经不存在了,而氢核 (质子 )是存在的 若 把氢核视为理想气体,求:(1) 氢核的方均根速率是多少?(2) 氢核的平均平动动能是多少电子伏特?22 (普适气体常量R8.31 Jmol1K1,1 eV 1.61019 J,玻尔兹曼常量k1.38 1023 JK1 ) 143、 如图所示,一个四周用绝热材料制成的气缸,中间有一用导热材料制成的固定隔板C 把气缸分成A、B两部分 D 是一绝热的活塞 A 中盛有 1 mol 氦气,B 中盛有 1 mol氮气 (均视为刚性分子的理想气体)今外界缓慢地移动活塞D,压缩 A 部分的气体, 对气体作功为W,试求在此过程中B 部分气体内能的变化144、 如图所示, C 是固定的绝热隔板,D 是可动活塞,C、D 将容器分成 A、B 两部分开始时A、B 两室中各装入同种类的理想气体,它们的温度T、体积 V、压强 p 均相同,并与大气压强相平衡现对A、B两部分气体缓慢地加热,当对 A 和 B 给予相等的热量Q 以后, A 室中气体的温度升高度数与B 室中气体的温度升高度数之比为7:5(1)求该气体的定体摩尔热容CV和定压摩尔热容Cp(2)B 室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功?145、将 1 mol 理想气体等压加热,使其温度升高72 K,传给它的热量等于1.60103 J,求:(1) 气体所作的功W;(2) 气体内能的增量E;(3) 比热容比(普适气体常量11KmolJ31.8R) 146、 1 mol 双原子分子理想气
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