大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解课件(共13页).doc

《大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解课件(共13页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解课件(共13页).doc（13页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上第 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 4.0510 pa .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5 31.0 10 m 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5p0 1.013 10 pa ）3、一容器内储有氧气，其压强为5p0 1.01 10 pa ，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、

2、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51.01 10 pa 下，氮气分子的平均自由程为66.0 10 cm ，当温度不变时，压强为 ，则其平均自由程为 1.0mm。6、若氖气分子的有效直径为82.59 10 cm ，则在温度为 600k，压强为21.33 10 pa 时，氖分子 1s 内的平均碰撞次数为 。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f(v)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(1) (2)是 . 若图中两条曲线定性的表示相同温vO 度下的氢气和氧气的速率分布曲线 ,则表

3、示氧气速率分布曲线的图 12-1是 .8、试说明下列各量的物理物理意义：（1）12kT ， （2）32kT ，（3）i2kT ， （4）i2RT ，（5）32RT ， （6）M iM m ol 2RT。参考答案：1、54.43 10 pa 2、5 36.11 10 m专心-专注-专业3、25 3 3 21 92.44 10 m 1.30 kg m 6.21 10 J 3.45 10 m4、2 1 2 1 11.69 10 m s 1.83 10 m s 1.50 10 m s25、6.06 pa 6、6 13.81 10 s 7、（2） ，（2）8、略二、选择题：教材习题 12-1，12-2，

4、12-3，12-4. （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 J2、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）

5、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： （ ）（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4、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P程 ， AC 为 等温 过 程 AD 为 绝 热 过 程 。 则吸 热最 多 的是 ：AB（ ）（A） AB 过程 （B）AC 过程（C） AD 过程

6、 （D）不能确定CD0 V1 V2Pa5、卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中 abcda 增大为abc，d那a 么循环 abcda 与 abc所d作a 的净功和热机效率bbT1的变化情况是： （ ）d ccT2V(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

7、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 （ ）(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 8

8、00 J同时对外作功 1000 J，这样的设计是 （ ）(A) 可以的，符合热力学第一定律(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、

9、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 ；（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 W abc =615J，气体在 b、c 两状态的内能差 E b E 500 J 。那么气体循环一周，所作净功cW J ，向外 界放 热为 Q J ，等温 过程中 气体 作功WabJ 。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W E为 Q，对外作功为 W，内能增加为 E ，则 =_ _

10、, =_。Q Q6、 p V 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 27 C, 效 率 为 40% , 高 温 热 源 的 温 度 T1= .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 35 C,冰箱内的温度为0 C,这台电冰箱的理想制冷系数为 e= .9、一循环过程如图所示，该气体在循环过程中吸热和V放热的情况是 ab 过程 ，bc 过程 ，c a ba 过程 。c10、将 1kg 温度为010 C 的水置于020 C 的恒温热源内，oT最 后 水 的 温 度

11、 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34.18 10 J kg K ， ln 1.0353 0.035 ）参考答案：一、1、C 2 、C 3 、A 4 、A 5 、D6 、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、115 J ，500 J ， 615 J 5、27，576、功，负 7 、 500 K1 18、7.8 9、吸热， 放热， 吸热 10、146.3 J K , 142.7 J K自测题 5一、选择题1、一定量某理想气体

12、按2pV 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 ）不能确定。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 为玻尔兹曼常量， 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 )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？ （ ）（ A

13、 ）氧气的密度大。 （B ）氢气的密度大。 （C ）密度一样大。 （D ）无法判断。4、若室内生起炉子后温度从015 C 升高到027 C ，而室内气压不变， 则此时室内的分子数减少了 （ ）（ A ） 0.5% （B ） 4% （C ）9% （D ） 21%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 Z 和平均自由程 的变化情况是 （ ）（ A ） Z 增大， 不变。 （B ）Z 不变， 增大。（ C ） Z 和 都增大。 （ D ）Z 和 都不变。6、一定量的理想气体，从 a 态出发经过或过程到达 b 态， acb 为等温线（如题 5.1.2 图所示），则，

14、两过程中外界对系统传递的热量Q1 , Q 2 是 （ ）（ A ）Q1 0, Q 2 0 （ B ）Q1 0, Q 2 0（ C ）Q1 0, Q 2 0 （ D ）Q1 0, Q2 07、如题 5.1.3 图，一定量的理想气体经历 acb 过程时吸热 200 J 。则经历 acb da 过程时，吸热为 （ ）（ A ） 1200 J （B ） 1000 J （C ） 700 J （D ）1000 Jpa5p 10 paOad4ccbb1eOV 1 4题 5.1.2 图题 图 5.1.3o3 3V 10 m8、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 ab cd a 和

15、 a b c d a 。若在 P V 图上这两个循环曲线所围面积相等， 则可以由此得知这两个循环 （ ）aa b（ A ）效率相等。 b（ B ）由高温热源处吸收的热量相等。（ C ）在低温热源处放出的热量相等。ddcc题 5.1.4 图（ D ）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？ （ ）（ A ）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。（ B ）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。（ C ）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。（ D ）违反热力学第一定律，也违反

16、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V 增至 V2 ，在此过程中气体的 （ ）1（ A ）内能不变，熵增加。 （B ）内能不变，熵减少。（ C ）内能不变，熵不变。 （D ）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 1K 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 。

17、准静态过程 。6、用总分子数 N ，气体分子速率 v和速率分布函数 f ( v) 表示下列各量：（1）速率大于v 的分子数 = ；0（2）速率大于v 的那些分子的平均速率 = ；0（3）多次观察某一分子的速率，发现其速率大于v 的概率 = 。07、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 ，对外做功为 A ，内能增加为 E ，则 A Q = 。8、有一卡诺热机，用 29 kg 空气为工作物质，工作在027 C 的高温热源与073 C 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 。（

18、空气的摩尔质量为3 129 10 kg m ol ）自测题 5 参考答案一、选择题1、（ B ） 2、（ B ） 3、（A ） 4、（B ） 5、（ A ）6、（ A ） 7、（ B ） 8、（D ） 9、（C ） 10、（ A ）二、填空题1、（1）沿空间各方向运动的分子数目相等； （2）2 2 2v v v 。x y z2、200 K 3、5 3; 10 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、Nf ( v )dv vf ( v) dv / f (v) dv f ( v )dvv v

19、 v v0 0 0 07、2 i ;i 2 i 28、533.3% ; 8.31 10 J 。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 700 J ，则该气体对外做功为（ D ）A 350 J B 300 J C 250 J D 200 J2、在 P V 图(图 1)中，1mol 理想气体从状态 A 沿直线到达 B ，2VA V ，则此过程系统B的功能和内能变化的情况为（ C）A A 0, E 0 B A 0, E 0 C A 0, E 0 D A 0, E 03、某理想气体分别经历如图 2 所示的两个卡诺循环： ( abcd ) 和 (a b

20、c d ) ，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 Q ，循环的效率为 ，每次循环在高温 Q ，则（ B ）A ,Q Q ; B , Q Q ; C ,Q Q ; D , Q Q4、一热机在两热源（T K T K ）之间工作，一循环过程吸收 1800 J ，放热1 400 , 2 300800 J ，作功 1000 J ，此循环可能实现吗？（ B ）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 5J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升

21、高相同的温度，则应向氦气传递的热量是（ C）A 6 J B 5 J C3 J D 2 J6、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、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

22、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 A / Q 等于： ( D )A 1/3 B 1/ 4 C 2/ 5 D 2 / 79、摩尔数相等的三种理想气体H 、eN 和2CO ，若从同一初态，经等压加热，且在加热过2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 ）AH BeN C2CO D 三种气体的体积增量相同210、如图所示，一定量理想气体从体积为V 膨胀到1V ， A B 为等压过程， A C 为等温过程，2AD 为绝热过程，则吸热最多的是： （A）A A B 过程 B A C 过程 C A D

23、 过程 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 Z 和 都增大一倍；B Z 和 都减为原来的一半；C Z 增大一倍而 减为原来的一半；D Z 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

24、子的平均碰撞频率 Z 与气体的热力学温度 T 的关系为 （C）A Z 与 T 无关； B Z 与 T 成正比；C Z 与 T 成反比； D Z 与T 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

25、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2PV 恒量规律膨胀的理想气体，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 M 为气体的质量， m 为气体分子的质量， N 为气体分子总数目， n 为气体分子密度，N 为阿伏加德罗常数， M m ol 为0摩尔质量。）A3m2 MP V; B3M2M m olPV; C32nP V ; D3Mm ol2 MN P V018、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

26、；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 V ，压强为 P ，温度为 T ，每个分子的质量为 ，玻尔兹曼常数为 k ，则该气体的分子总数可以表示为： （C）APVkBPTVCP VkTDP TkV19、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

27、（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 f ( v) ，则速率在 v1 v2 区间内的分子平均速率为：（C）v2v2Av2v1vf v dv B( )v2v vf v dv C( )v1v1v2v1vf (v )dvf (v )dvDv10vf (v) dvf ( v) dv21、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 单位体积内分子的平均动能必相同：D 单位体积内气体的内能必相同。22、在标准状态下，体积

28、比为 1 : 2 的氧气和氦气（均视为理想气体）相混合，混合气体中氧气和氦气的内能之比为： （C）A 1:2 B 5 : 3 C 5:6 D10 : 3填空题：1、要使一热力学系统的内能增加，可以通过（传热）或（作功）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（初末状态） ，而与（过程）无关。2、16 g 氧气在 400 K 温度下等温压缩， 气体放出的热量为 1152 J ，则被压缩后的气体的体积为原体积的（ 1 2 ）倍，而压强为原来压强的（ 2）倍。3、一热机从温度为 727o C 的高温热源吸热，向温度为 527 o C 的低温热量放热，若热机

29、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为（ 400 J ）。4、一卡诺热机在每次循环中都要从温度为 400 K 的高温热源吸热 418 J ，向低温热源放热334.4 J ，低温热源的温度为（ 320 K ）。5、汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使体积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的（ 1.26 ）倍？若为双原子理想气体又为（ 1.4 ）倍？6、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） ( )PdV M M RdT 表示（等压）过程；mol（2） ( )VdP M M RdT 表示（等容或者等体）过程；m ol（3） P

30、dV V dP 0 表示（等温）过程。7、容积为 1 0 升的容器中储有 10 克的氧气。 若气体分子的方均根速率2 1v 600 m s ，则此气体的温度 T （462） K ；压强 P （51 . 2 1 0 ）P a 。8、在室温 27o C 下， 1m ol 氢气和 1m ol 氧气的内能比为（ 1:1 ）；1g 氢气和 1g 氧气的内能比为（ 16 :1 ）9、理想气体的内能是（温度）的单值函数。ikT 表示（分子的平均动能） ； 2i2RT 表示（ 1m ol 气体分子的内能）m i表示（ m 千克气体分子的内能） RTM 210、氮气在标准状态下的分子平均碰撞次数为3 11.3 10 s ，分子平均自由程为66 10 cm ，若温度不变，气压降为 0.1 atm ，则分子平均碰撞次数变为（2 11.3 10 s ）；分子平均自由程变为（56 10 cm ）