大学物理气体动理论热力学基础预习复习题及其答案详解.doc

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1、第第 12 章章 气体动理论气体动理论一、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 37，510 pa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531.0 10 m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）5 01.013 10ppa3、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5 01.01 10ppa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、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51.01 10 pa66.0 10 cm强为 ，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，82.59 10 cm21.33 10 pa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

3、义：（1） ， （2） ，1 2kT3 2kT（3） ， （4） ，2ikT2iRT（5） ， （6） 。3 2RT2MiRTMmol参考答案：1、 2、54.43 10 pa536.11 10 mvf(v)O图 12-1(1)(2)3、25332192.44 101.306.21 103.45 10mkg mJm4、21211 21.69 101.83 101.50 10m sm sm s5、 6、 7、 （2） ， （2）6.06pa613.81 10 s8、略 二、选择题：教材习题 12-1，12-2，12-3，12-4. （见课本 p207208） 参考答案：12-112-4 C, C

4、, 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）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：

5、（ ） （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5、卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中 abcda 增大为P BC

6、DA0 V1 V2 VP abbdcT1T2cV 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

7、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 800 J同时对外作功 1000 J，这样的设计是

8、（ ） (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、二、 填充题填充题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

9、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abcW=615J，气体在b、c 两状态的内能差JEEcb500。那么气体循环一周，所作净功WJ，向外界放热为QJ，等温过程中气体作功abWJ。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E，则=_ _,=_。W QE Q6、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

10、pV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 = .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= .9、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，010 C020 C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）34.18 10ln1.03530.035J kg K，参考答案：一、1、C 2、C 3、A 4

11、、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、 115J500J615J2 75 7500K8、7.8 9、吸热，放热，吸热 10、11146.3,142.7J KJ K自测题自测题 5一、选择题一、选择题abc oVT1、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 （ ） 2pV （）将升高 （）将降低 （）不变 （）不能确定。ABCD2、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VpTmk常量，为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为

12、（ R）（） （） （） （）ApV mB()pVkTC()pVRTD()pVmT3、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。ABCD4、若室内生起炉子后温度从升高到，而室内气压不变，则此时室内的分子数015 C027 C减少了 （ ）（） （） （） （）A0.5%B4%C9%D21%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Z平均自由程的

13、变化情况是 （ ）（）增大，不变。 （）不变，增大。AZBZ（）和都增大。 （）和都不变。CZDZ6、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 5.1.2abacb图所示） ，则，两过程中外界对系统传递的热量是 （ 12,Q Q）（） （）A120,0QQB120,0QQ（） （）C120,0QQD120,0QQ7、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，acb200Jacbda吸热为 （ ）（） （） （） （）A1200JB1000JC700JD1000J8、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abcdaa b

14、 c d a 在图上这两个循环曲线所围面积相等，则可以由PV此得知这两个循环 （ ）（）效率相等。 A（）由高温热源处吸收的热量相等。B（）在低温热源处放出的热量相等。C（）在每次循环中对外做的净功相等。D9、 “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。A（）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律。B（）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。C（）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。D10、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

15、的（ 1V2V） （）内能不变，熵增加。 （）内能不变，熵减少。AB（）内能不变，熵不变。 （）内能增加，熵增加。CD二、填空题：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，1K则气体原来的温度是 。a cbOpV题 5.1.2 图3310Vm1414Oa cdbe510ppa题 5.1.3 图ocbadabcd题 5.1.4 图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

16、 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：Nv( )f v（1）速率大于的分子数= ；0v（2）速率大于的那些分子的平均速率= ；0v（3）多次观察某一分子的速率，发现其速率大于的概率= 。0v7、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i吸热为，对外做功为，内能增加为，则= 。QAEA Q8、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29kg027 C073 C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

17、为）3129 10 kg mol自测题 5 参考答案一、选择题1、 （） 2、 （） 3、 （） 4、 （） 5、 （）BBABA6、 （） 7、 （） 8、 （） 9、 （） 10、 （）ABDCA二、填空题 1、 （1）沿空间各方向运动的分子数目相等； （2）。222 xyzvvv2、 3、 4、物质热现象和热运动规律； 统计。200K5 3;10 35、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、0000( )( )/( )( ) vvvvNf v dvvf v dvf v dvf v dv7、 8、。2;22i ii533.3

18、%;8.31 10 J另外添加的题目：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J700 做功为（ D ） A B C D J350J300J250J2002、在图(图 1)中，理想气体从状态沿直线到达，则此过程系VPmol1ABBAVV 2统的功能和内能变化的情况为（ C）A B C D 0, 0EA0, 0EA0, 0EA0, 0EA3、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)(abcd)(dcba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Q环的效率为，每次循环在高温，则（B

19、）QA ; B ; C ; D QQ,QQ,QQ,QQ,4、一热机在两热源（）之间工作，一循环过程吸收，放热12400,300TK TK1800J，作功，此循环可能实现吗？（ B ）800J1000JA 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5J 高相同的温度，则应向氦气传递的热量是（C） A B C D6J5J3J2J 6、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

20、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 QA B C D 1/31/42/52/79、摩尔数相等

21、的三种理想气体、和，若从同一初态，经等压加热，且在加热eH2N2CO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eH2N2CO10、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，1V2VABAC为绝热过程，则吸热最多的是：（A）ADA 过程 B 过程 C 过程 D 不能确定ABACAD11、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

22、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；ZB 和都减为原来的一半；ZC 增大一倍而减为原来的一半；ZD减为原来的一半而增大一倍。Z13、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ZT （C）A 与无关； B与成正比； ZTZTC与成反比； D与成正比。ZTZT14、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

23、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、按恒量规律膨胀的理想气体，膨胀后的温度为：（ C ）2PV 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Mm气体

24、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，Nn0N为摩尔质量。 ）molMA ; B ; C ; D 3 2mPVM3 2molMPVM3 2nPV03 2molMN PVM18、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VPT为，则该气体的分子总数可以表示为：（C）kA B C DPV kPT VPV kTPT kV19、关于温度的意义，有下列几种说法： （1

25、）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：( )f v12vv（C）A B C D21( )vvvf v dv21( )vvvvf v dv2121( )( )vv vvvf v dvf v d

26、v 210( )( )vvvf v dvf v dv 21、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，体积比为的氧气和氦气（均视为理想气体）相混合，混合气体中1:2 氧气和氦气的内能之比为：（C） A B C D1:25:35:610:3填空题：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

27、决定于（初末状态） ，而与 （过程）无关。2、氧气在温度下等温压缩，气体放出的热量为，则被压缩后的气体的16g400K1152J体积为原体积的（）倍，而压强为原来压强的（2）倍。1 23、一热机从温度为的高温热源吸热，向温度为的低温热量放热，若热机在727oC527oC最大效率下工作，且每一循环吸热，则此热机每一循环作功为（ ） 。2000J400J 4、一卡诺热机在每次循环中都要从温度为的高温热源吸热，向低温热源放热400K418J ，低温热源的温度为（） 。334.4J320K 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

28、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）表示（等压）过程；()molPdVM MRdT（2）表示（等容或者等体）过程；()molVdPM MRdT（3）表示（等温）过程。0PdVVdP7、容积为升的容器中储有 10 克的氧气。若气体分子的方均根速率，1021600vm s则此气体的温度（462）；压强（ ）。T KP 51.2 10Pa8、在室温下，氢气和氧气的内能比为（） ；氢气和氧气的内能27oC1mol1mol1:11g1g比为（）16:1 9、理想气体的内能是（温度）的单值函数。表示（分子的平均动能） ；2ikT表示（气体分子的内能）2iRT1mol表示（千克气体分子的内能）2m iRTMm10、氮气在标准状态下的分子平均碰撞次数为，分子平均自由程为，311.3 10 s66 10 cm若温度不变，气压降为，则分子平均碰撞次数变为（） ；分子平均自由0.1atm211.3 10 s程变为（ ）56 10 cm