大學(xué)物理熱學(xué)練習(xí)題

熱學(xué)〔一〕理想氣體、壓強公式選擇題1、假設(shè)理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為普適氣體常量，那么該理想氣體的分子數(shù)為：(A)pV/m．(B)pV/(kT)．(C)pV/(RT)．(D)pV/(mT)．［］2、一定量的理想氣體貯于某一容器中，溫度為T，氣體分子的質(zhì)量為m．根據(jù)理想氣體的分子模型和統(tǒng)計假設(shè)，分子速度在x方向的分量平方的平均值(A)．(B)．(C)(D)［］3、一定量的理想氣體貯于某一容器中，溫度為T，氣體分子的質(zhì)量為m．根據(jù)理想氣體分子模型和統(tǒng)計假設(shè)，分子速度在x方向的分量的平均值(A)(B)(C)．(D)0．［］4、三個容器A、B、C中裝有同種理想氣體，其分子數(shù)密度n相同，而方均根速率之比為＝1∶2∶4，那么其壓強之比∶∶為：(A)1∶2∶4．(B)1∶4∶8．(C)1∶4∶16．(D)4∶2∶1．［］二、填空題1、質(zhì)量一定的某種理想氣體，對等壓過程來說，氣體的密度隨溫度的增加而_________，并繪出曲線．對等溫過程來說，氣體的密度隨壓強的增加而______________，并繪出曲線．2、在推導(dǎo)理想氣體壓強公式中，表達統(tǒng)計意義的兩條假設(shè)是(1)_________________________________；(2)_________________________________．3、A、B、C三個容器中皆裝有理想氣體，它們的分子數(shù)密度之比為nA∶nB∶nC＝4∶2∶1，而分子的平均平動動能之比為∶∶＝1∶2∶4，那么它們的壓強之比∶∶＝__________．計算題兩個相同的容器裝有氫氣，以一細玻璃管相連通，管中用一滴水銀作活塞，如下圖．當(dāng)左邊容器的溫度為0℃、而右邊容器的溫度為20℃時，水銀滴剛好在管的中央．試問，當(dāng)左邊容器溫度由0℃增到5℃、而右邊容器溫度由答案選擇題BDDC二、填空題1、成反比地減小(圖)成正比地增加(圖)2、(1)沿空間各方向運動的分子數(shù)目相等(2)3、1∶1∶1三、計算解：據(jù)力學(xué)平衡條件，當(dāng)水銀滴剛好處在管的中央維持平衡時，左、右兩邊氫氣的壓強相等、體積也相等，兩邊氣體的狀態(tài)方程為：p1V1=(M1/Mmol)RT1，p2V2=(M2/Mmol)RT2．由p1=p2得：V1/V2=(M1/M2)(T1/T2)．開始時V1=V2，那么有M1/M2=T2/T1＝293/273．當(dāng)溫度改變?yōu)椋?78K，＝303K時，兩邊體積比為＝0.9847<1．即．可見水銀滴將向左邊移動少許．熱學(xué)〔二〕溫度公式、能量均分原理、氣體內(nèi)能專業(yè)班級學(xué)號姓名選擇題1、關(guān)于溫度的意義，有以下幾種說法：(1)氣體的溫度是分子平均平動動能的量度．(2)氣體的溫度是大量氣體分子熱運動的集體表現(xiàn)，具有統(tǒng)計意義．(3)溫度的上下反映物質(zhì)內(nèi)局部子運動劇烈程度的不同．(4)從微觀上看，氣體的溫度表示每個氣體分子的冷熱程度．這些說法中正確的選項是(A)(1)、(2)、(4)．(B)(1)、(2)、(3)．(C)(2)、(3)、(4)．(D)(1)、(3)、(4)．［］2、一瓶氦氣和一瓶氮氣密度相同，分子平均平動動能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，那么它們(A)溫度相同、壓強相同．(B)溫度、壓強都不相同．(C)溫度相同，但氦氣的壓強大于氮氣的壓強．(D)溫度相同，但氦氣的壓強小于氮氣的壓強．［］3、溫度、壓強相同的氦氣和氧氣，它們分子的平均動能和平均平動動能有如下關(guān)系：(A)和都相等．(B)相等，而不相等．(C)相等，而不相等．(D)和都不相等．［］4、1mol剛性雙原子分子理想氣體，當(dāng)溫度為T時，其內(nèi)能為(A)．(B)．(C)．(D)．［］〔式中R為普適氣體常量，k為玻爾茲曼常量〕5、一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能E隨體積V的變化關(guān)系為一直線(其延長線過E~V圖的原點)，那么此直線表示的過程為：(A)等溫過程．(B)等壓過程．(C)等體過程．(D)絕熱過程．［］填空題1、1mol氧氣(視為剛性雙原子分子的理想氣體)貯于一氧氣瓶中，溫度為27℃，這瓶氧氣的內(nèi)能為________________J；分子的平均平動動能為____________Ｊ；分子的平均總動能為_____________________(摩爾氣體常量R=8.31J·mol-1·K-1玻爾茲曼常量k=1.38×10-23Ｊ·K-1)2、假設(shè)i是氣體剛性分子的運動自由度數(shù)，那么ikT所表示的是_____________________________________________________________________．計算題容器內(nèi)有M=2.66kg氧氣，其氣體分子的平動動能總和是EK=4.14×105J，求：(1)氣體分子的平均平動動能；(2)氣體溫度．(阿伏伽德羅常量NA＝6.02×1023/mol，玻爾茲曼常量k＝1.38×10-23J·K1)答案選擇題BCCCB填空題1、6.23×103 6.21×1021 1.035×10212、在溫度為T的平衡態(tài)下，每個氣體分子的熱運動平均能量(或平均動能)三、計算題解：(1)M/Mmol=N/NA∴N=MNA/MmolJ(2)＝400K熱學(xué)〔三〕熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用選擇題1、一物質(zhì)系統(tǒng)從外界吸收一定的熱量，那么(A)系統(tǒng)的內(nèi)能一定增加．(B)系統(tǒng)的內(nèi)能一定減少．(C)系統(tǒng)的內(nèi)能一定保持不變．(D)系統(tǒng)的內(nèi)能可能增加，也可能減少或保持不變．[]2、一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過程后，溫度升高了．那么根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定：(1)該理想氣體系統(tǒng)在此過程中吸了熱．(2)在此過程中外界對該理想氣體系統(tǒng)作了正功．(3)該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了．(4)在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對外作了正功．以上正確的斷言是：(A)(1)、(3)．(B)(2)、(3)．(C)(3)．(D)(3)、(4)．(E)(4)．3、如下圖，一定量理想氣體從體積V1，膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：A→B等壓過程，A→C等溫過程；A→D絕熱過程，其中吸熱量最多的過程[](A)是A→B.(B)是A→C.(C)是A→D.(D)既是A→B也是A→C,兩過程吸熱一樣多。4、一定量的理想氣體，從a態(tài)出發(fā)經(jīng)過①或②過程到達b態(tài)，acb為等溫線(如圖)，那么①、②兩過程中外界對系統(tǒng)傳遞的熱量Q1、Q2是(A)Q1>0，Q2>0．(B)Q1<0，Q2<0．(C)Q1>0，Q2<0．(D)Q1<0，Q2>0．［］5、一定量的理想氣體，其狀態(tài)在V－T圖上沿著一條直線從平衡態(tài)a改變到平衡態(tài)b(如圖)．這是一個等壓過程．這是一個升壓過程．這是一個降壓過程．?dāng)?shù)據(jù)缺乏，不能判斷這是哪種過程［］6、1mol理想氣體從p－V圖上初態(tài)a分別經(jīng)歷如下圖的(1)或(2)過程到達末態(tài)b．Ta<Tb，那么這兩過程中氣體吸收的熱量Q1和Q2的關(guān)系是(A)Q1>Q2>0．(B)Q2>Q1>0．(C)Q2<Q1<0．(D)Q1<Q2<0．(E)Q1=Q2>0．［］7、一定量的理想氣體，分別經(jīng)歷如圖(1)所示的abc過程，(圖中虛線ac為等溫線)，和圖(2)所示的def過程(圖中虛線df為絕熱線)．判斷這兩種過程是吸熱還是放熱．(A)abc過程吸熱，def過程放熱．(B)abc過程放熱，def過程吸熱．(C)abc過程和def過程都吸熱．(D)abc過程和def過程都放熱．填空題1、某理想氣體等溫壓縮到給定體積時外界對氣體作功|W1|，又經(jīng)絕熱膨脹返回原來體積時氣體對外作功|W2|，那么整個過程中氣體(1)從外界吸收的熱量Q=____________(2)內(nèi)能增加了E=_______________2、如下圖，一定量的理想氣體經(jīng)歷a→b→c過程，在此過程中氣體從外界吸收熱量Q，系統(tǒng)內(nèi)能變化E，請在以下空格內(nèi)填上>0或<0或=0：Q_____________，E___________．三、計算題1、一定量的單原子分子理想氣體，從初態(tài)A出發(fā)，沿圖示直線過程變到另一狀態(tài)B，又經(jīng)過等容、等壓兩過程回到狀態(tài)A．(1)求A→B，B→C，C→A各過程中系統(tǒng)對外所作的功W，內(nèi)能的增量E以及所吸收的熱量Q．(2)整個循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所作的總功以及從外界吸收的總熱量(過程吸熱的代數(shù)和)．2、0.02kg的氦氣(視為理想氣體)，溫度由17℃升為27℃．假設(shè)在升溫過程中，(1)體積保持不變；(2)壓強保持不變；(3)不與外界交換熱量；試分別求出氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量、外界對氣體所作的功．(普適氣體常量R=8.313、1mol雙原子分子理想氣體從狀態(tài)A(p1,V1)沿pV圖所示直線變化到狀態(tài)B(p2,V2)，試求：氣體的內(nèi)能增量．氣體對外界所作的功．氣體吸收的熱量．此過程的摩爾熱容．(摩爾熱容C=，其中表示1mol物質(zhì)在過程中升高溫度時所吸收的熱量．)答案：一、DCAACAA二、1、2、>0>0三、1、解：(1)A→B：=200J．ΔE1=CV(TB－TA)=3(pBVB－pAVA)/2=750JQ=W1+ΔE1＝950J．B→C：W2=0ΔE2=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=100J2、解：氦氣為單原子分子理想氣體，(1)等體過程，V＝常量，W=0據(jù)Q＝E+W可知＝623J(2)定壓過程，p=常量，=1.04×103JE與(1)相同．W=QE＝417J(3)Q=0，E與(1)同W=E=623J(負號表示外界作功)3、解：(1)(2)，W為梯形面積，根據(jù)相似三角形有p1V2=p2V1，那么．(3)Q=ΔE+W=3(p2V2－p1V1)．(4)以上計算對于A→B過程中任一微小狀態(tài)變化均成立，故過程中ΔQ=3Δ(pV)．由狀態(tài)方程得Δ(pV)=RΔT，故ΔQ=3RΔT，摩爾熱容C=ΔQ/ΔT=3R．熱學(xué)〔四〕循環(huán)過程熱二律專業(yè)班級學(xué)號姓名選擇題1、一定量的某種理想氣體起始溫度為T，體積為V，該氣體在下面循環(huán)過程中經(jīng)過三個平衡過程：(1)絕熱膨脹到體積為2V，(2)等體變化使溫度恢復(fù)為T，(3)等溫壓縮到原來體積V，那么此整個循環(huán)過程中(A)氣體向外界放熱(B)氣體對外界作正功(C)氣體內(nèi)能增加(D)氣體內(nèi)能減少［］2、定質(zhì)量的理想氣體完成一循環(huán)過程．此過程在V－T圖中用圖線1→2→3→1描寫．該氣體在循環(huán)過程中吸熱、放熱的情況是(A)在1→2，3→1過程吸熱；在2→3過程放熱．(B)在2→3過程吸熱；在1→2，3→1過程放熱．(C)在1→2過程吸熱；在2→3，3→1過程放熱．(D)在2→3，3→1過程吸熱；在1→2過程放熱．［］3、根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知：(A)功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功．(B)熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體(C)不可逆過程就是不能向相反方向進行的過程．(D)一切自發(fā)過程都是不可逆的．［］4、某理想氣體分別進行了如下圖的兩個卡諾循環(huán)：Ⅰ(abcda)和Ⅱ(a'b'c'd'a')，且兩個循環(huán)曲線所圍面積相等．設(shè)循環(huán)Ｉ的效率為，每次循環(huán)在高溫?zé)嵩刺幬臒崃繛镼，循環(huán)Ⅱ的效率為′，每次循環(huán)在高溫?zé)嵩刺幬臒崃繛镼′，那么(A)′,Q<Q′.(B)′,Q>Q′.(C)′,Q<Q′.(D)′,Q>Q′.［］填空題1、一卡諾熱機(可逆的)，低溫?zé)嵩吹臏囟葹?7℃，熱機效率為40％，其高溫?zé)嵩礈囟葹開______K．今欲將該熱機效率提高到50％，假設(shè)低溫?zé)嵩幢３植蛔?，那么高溫?zé)嵩吹臏囟葢?yīng)增加________K2、有摩爾理想氣體，作如下圖的循環(huán)過程acba，其中acb為半圓弧，ba為等壓線，pc=2pa．令氣體進行ab的等壓過程時吸熱Qab，那么在此循環(huán)過程中氣體凈吸熱量Q_______Qab．(填入：＞，＜或＝)計算題1、一定量的某種理想氣體進行如下圖的循環(huán)過程．氣體在狀態(tài)A的溫度為TA＝300K，求(1)氣體在狀態(tài)B、C的溫度；(2)各過程中氣體對外所作的功；(3)經(jīng)過整個循環(huán)過程，氣體從外界吸收的總熱量(各過