完整word版大学物理热学练习题Word格式.docx
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(2)_________________________________.
3、A、B、C三个容器中皆装有理想气体,它们的分子数密度之比为nA∶nB∶nC=4∶2∶1,而分子的平均平动动能之比为
=1∶2∶4,则它们的压强之比
=__________.
三、计算题
两个相同的容器装有氢气,以一细玻璃管相连通,管中用一滴水银作活塞,如图所示.当左边容器的温度为0℃、而右边容器的温度为20℃时,水银滴刚好在管的中央.试问,当左边容器温度由0℃增到5℃、而右边容器温度由20℃增到30℃时,水银滴是否会移动?
如何移动?
答案
BDDC
1、成反比地减小
(图)
成正比地增加
2、
(1)沿空间各方向运动的分子数目相等
(2)
3、1∶1∶1
三、计算
解:
据力学平衡条件,当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时,左、右两边氢气的压强相等、体积也相等,两边气体的状态方程为:
p1V1=(M1/Mmol)RT1,
p2V2=(M2/Mmol)RT2.
由p1=p2得:
V1/V2=(M1/M2)(T1/T2).
开始时V1=V2,则有M1/M2=T2/T1=293/273.
当温度改变为
=278K,
=303K时,两边体积比为
=0.9847<
1.即
.
可见水银滴将向左边移动少许.
热学
(二)温度公式、能量均分原理、气体内能
专业班级学号姓名
1、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.
这些说法中正确的是
(A)
(1)、
(2)、(4).
(B)
(1)、
(2)、(3).
(C)
(2)、(3)、(4).
(D)
(1)、(3)、(4).[]
2、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平动动能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们
(A)温度相同、压强相同.
(B)温度、压强都不相同.
(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.[]
3、温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能
和平均平动动能
有如下关系:
和
都相等.(B)
相等,而
不相等.
(C)
不相等.(D)
都不相等.[]
4、1mol刚性双原子分子理想气体,当温度为T时,其内能为
.[]
(式中R为普适气体常量,k为玻尔兹曼常量)
5、一定质量的理想气体的内能E随体积V的变化关系为一直线(其延长线过E~V图的原点),则此直线表示的过程为:
(A)等温过程.(B)等压过程.
(C)等体过程.(D)绝热过程.
[]
1、1mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中,温度为27℃,这瓶氧气的内能为________________J;
分子的平均平动动能为____________J;
分子的平均总动能为_____________________J.
(摩尔气体常量R=8.31J·
mol-1·
K-1玻尔兹曼常量k=1.38×
10-23J·
K-1)
2、若i是气体刚性分子的运动自由度数,则
ikT所表示的是_____________________________________________________________________.
容器内有M=2.66kg氧气,已知其气体分子的平动动能总和是EK=4.14×
105J,求:
(1)气体分子的平均平动动能;
(2)气体温度.
(阿伏伽德罗常量NA=6.02×
1023/mol,玻尔兹曼常量k=1.38×
10-23J·
K1)
BCCCB
1、6.23×
103
6.21×
1021
1.035×
1021
2、在温度为T的平衡态下,每个气体分子的热运动平均能量(或平均动能)
(1)M/Mmol=N/NA
∴N=MNA/Mmol
J
(2)
=400K
热学(三)热力学第一定律及应用
1、一物质系统从外界吸收一定的热量,则
(A)系统的内能一定增加.
(B)系统的内能一定减少.
(C)系统的内能一定保持不变.
(D)系统的内能可能增加,也可能减少或保持不变.[]
2、一定量的理想气体,经历某过程后,温度升高了.则根据热力学定律可以断定:
(1)该理想气体系统在此过程中吸了热.
(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.
以上正确的断言是:
(A)
(1)、(3).(B)
(2)、(3).
(C)(3).(D)(3)、(4).
(E)(4).
3、如图所示,一定量理想气体从体积V1,膨胀到体积V2分别经历的过程是:
A→B等压过程,A→C等温过程;
A→D绝热过程,其中吸热量最多的过程[]
(A)是A→B.
(B)是A→C.
(C)是A→D.
(D)既是A→B也是A→C,两过程吸热一样多。
4、一定量的理想气体,从a态出发经过①或②过程到达b态,acb为等温线(如图),则①、②两过程中外界对系统传递的热量Q1、Q2是
(A)Q1>
0,Q2>
0.(B)Q1<
0,Q2<
0.
(C)Q1>
0.(D)Q1<
0.[]
5、一定量的理想气体,其状态在V-T图上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b(如图).
(A)这是一个等压过程.
(B)这是一个升压过程.
(C)这是一个降压过程.
(D)数据不足,不能判断这是哪种过程
6、1mol理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示的
(1)或
(2)过程到达末态b.已知Ta<
Tb,则这两过程中气体吸收的热量Q1和Q2的关系是
Q2>
0.(B)Q2>
Q1>
(C)Q2<
Q1<
Q2<
(E)Q1=Q2>
0.[]
7、一定量的理想气体,分别经历如图
(1)所示的abc过程,(图中虚线ac为等温线),和图
(2)所示的def过程(图中虚线df为绝热线).判断这两种过程是吸热还是放热.
(A)abc过程吸热,def过程放热.
(B)abc过程放热,def过程吸热.
(C)abc过程和def过程都吸热.
(D)abc过程和def过程都放热.
1、某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|,又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|,则整个过程中气体
(1)从外界吸收的热量Q=____________
(2)内能增加了E=_______________
2、如图所示,一定量的理想气体经历a→b→c过程,在此过程中气体从外界吸收热量Q,系统内能变化E,请在以下空格内填上>
0或<
0或=0:
Q_____________,E___________.
1、一定量的单原子分子理想气体,从初态A出发,沿图示直线过程变到另一状态B,又经过等容、等压两过程回到状态A.
(1)求A→B,B→C,C→A各过程中系统对外所作的功W,内能的增量E以及所吸收的热量Q.
(2)整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和).
2、0.02kg的氦气(视为理想气体),温度由17℃升为27℃.若在升温过程中,
(1)体积保持不变;
(2)压强保持不变;
(3)不与外界交换热量;
试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功.(普适气体常量R=8.31
)
3、1mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿pV图所示直线变化到状态B(p2,V2),试求:
(1)气体的内能增量.
(2)气体对外界所作的功.
(3)气体吸收的热量.
(4)此过程的摩尔热容.
(摩尔热容C=
,其中
表示1mol物质在过程中升高温度
时所吸收的热量.)
答案:
一、
DCAACAA
二、
1、
2、>
0
>
三、
1、解:
(1)A→B:
=200J.
ΔE1=CV(TB-TA)=3(pBVB-pAVA)/2=750J
Q=W1+ΔE1=950J.
B→C:
W2=0
ΔE2=CV(TC-TB)=3(pCVC-pBVB)/2=-600J.
Q2=W2+ΔE2=-600J.
C→A:
W3=pA(VA-VC)=-100J.
J.
Q3=W3+ΔE3=-250J
(2)W=W1+W2+W3=100J.
Q=Q1+Q2+Q3=100J
2、解:
氦气为单原子分子理想气体,
(1)等体过程,V=常量,W=0
据Q=E+W可知
=623J
(2)定压过程,p=常量,
=1.04×
103J
E与
(1)相同.
W=QE=417J
(3)Q=0,E与
(1)同
W=E=623J(负号表示外界作功)
3、解:
(1)
(2)
,
W为梯形面积,根据相似三角形有p1V2=p2V1,则
(3)Q=ΔE+W=3(p2V2-p1V1).
(4)以上计算对于A→B过程中任一微小状态变化均成立,故过程中
ΔQ=3Δ(pV).
由状态方程得Δ(pV)=RΔT,
故ΔQ=3RΔT,
摩尔热容C=ΔQ/ΔT=3R.
热学(四)循环过程热二律
1、一定量的某种理想气体起始温度为T,体积为V,该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程:
(1)绝热膨胀到体积为2V,
(2)等体变化使温度恢复为T,(3)等温压缩到原来体积V,则此整个循环过程中
(A)气体向外界放热(B)气体对外界作正功
(C)气体内能增加(D)气体内能减少[]
2、定质量的理想气体完成一循环过程.此过程在V-T图中用图线1→2→3→1描写.该气体在循环过程中吸热、放热的情况是
(A)在1→2,3→1过程吸热;
在2→3过程放热.
(B)在2→3过程吸热;
在1→2,3→1过程放热.
(C)在1→2过程吸热;
在2→3,3→1过程放热.
(D)在2→3,3→1过程吸热;
在1→2过程放热.[]
3、根据热力学第二定律可知:
(A)功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功.
(B)热可以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
(C)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.
(D)一切自发过程都是不可逆的.[]
4、某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环:
Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a'
b'
c'
d'
a'
),且两个循环曲线所围面积相等.设循环I的效率为,每次循环在高温热源处吸的热量为Q,循环Ⅱ的效率为′,每次循环在高温热源处吸的热量为Q′,则
(A)′,Q<
Q′.(B)′,Q>
Q′.
(C)′,Q<
Q′.(D)′,Q>
Q′.[]
1、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________K.
2、有
摩尔理想气体,作如图所示的循环过程acba,其中acb为半圆弧,ba为等压线,pc=2pa.令气体进行ab的等压过程时吸热Qab,则在此循环过程中气体净吸热量
Q_______Qab.(填入:
>,<或=)
1、一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程.已知气体在状态A的温度为TA=300K,求
(1)气体在状态B、C的温度;
(2)各过程中气体对外所作的功;
(3)经过整个循环过程,气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和).
2、1mol单原子分子理想气体的循环过程如T-V图所示,其中c点的温度为Tc=600K.试求:
(1)ab、bc、ca各个过程系统吸收的热量;
(2)经一循环系统所作的净功;
(3)循环的效率.
(注:
循环效率η=W/Q1,W为循环过程系统对外作的净功,Q1为循环过程系统从外界吸收的热量ln2=0.693)
ACDB
1、500
100
2、
由图,pA=300Pa,pB=pC=100Pa;
VA=VC=1m3,VB=3m3.
(1)C→A为等体过程,据方程pA/TA=pC/TC得
TC=TApC/pA=100K.
B→C为等压过程,据方程VB/TB=VC/TC得
TB=TCVB/VC=300K.
(2)各过程中气体所作的功分别为
A→B:
=400J.
W2=pB(VC-VB)=200J.
C→A:
W3=0
(3)整个循环过程中气体所作总功为
W=W1+W2+W3=200J.
因为循环过程气体内能增量为ΔE=0,因此该循环中气体总吸热
Q=W+ΔE=200J.
2、