大学物理教学同步习题册答案(15及以后)(3)

第五章 大量粒子系统(一)

气体动理论

学号 姓名 专业、班级 课程班序号

一 选择题

[ ]1．如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程 (A)?是平衡过程，它能用p-V图上的一条曲线表示? (B)?不是平衡过程，但它能用p-V图上的一条曲线表示? (C)?不是平衡过程，它不能用p-V图上的一条曲线表示? (D)?是平衡过程，但它不能用p-V图上的一条曲线表示??

[ ]2．两个相同的容器，一个盛氢气，一个盛氦气（均视为刚性分子理想气体），开始时它们的压强和温度都相等。现将6 J热量传给氦气，使之升高到一定温度。若使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递热量:

(A) 6 J (B) 10 J (C) 12 (D) 5 J [ ]3．在标准状态下, 若氧气（视为刚性双原子分子的理想气体）和氦气的体积比

V1V?1，则其22内能之比E1/E2为：

(A) 1/2 (B) 5/3 (C) 5/6 (D) 3/10

[ ]4．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为玻耳兹曼 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) ?

[ ]5．若f(v)为气体分子速率分布函数，N为分子总数，m为分子质量，则

?v21v2mv2Nf(v)d v的物理意义是 1(A) 速率为v2的各分子的总平均动能与速率为v1的各分子的总平均动能之差 (B) 速率为v2的各分子的总平动动能与速率为v1的各分子的总平动动能之和 (C) 速率处在速率间隔v1~ v2之内的分子的平均平动动能

(D) 速率处在速率间隔v1~ v2之内的分子平动动能之和

[ ]6．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3n1，则混合气体的压强p为?

(A)3p1 ? (B)4p1 ? (C)5p1 (D)6p1

二 填空题

1．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___________________。

2．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v0的分子数= ___________________；?

(2)速率大于v0的那些分子的平均速率=___________________；?

(3)多次观察某一分子的速率，发现其速率大于v0的概率=_______________。?

3．某理想气体在温度为27℃和压强为1.0×10

?2atm情况下，密度为11.3 g?m-3，则这气体的摩尔质

量M 。 [摩尔气体常量R ＝ 8.31 (J·mol?1mol＝ ·K

?1)]

4．一能量为1012eV的宇宙射线粒子，射入一氖管中，氖管内充有0.1mol的氖气，若宇宙射线粒子的能量全部被氖分子所吸收，则氖气温度升高了 K。 [1eV = 1.6×10?19

J，摩尔气体常数R ＝ 8.31 (J·mol

?1·K

?1)]

5．某气体在温度为T = 273 K时，压强为p =1.0×10

?2atm， 密度?＝1.24×10

?2kg ?m-3，则该气体

分子的方均根速率为 。 .

6．图示曲线为处于同一温度T时氦（原子量4）、氖(原子量20)和氩(原子量40)三种气体分子的速率分布曲线。其中 曲线(a)是____ ____气分子的速率分布曲线； 曲线(c)是_________气分子的速率分布曲线；

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三 计算题

1. 一超声波源发射声波的功率为10 W。假设它工作10 s，并且全部波动能量都被1 mol氧气吸收而用于增加其内能，问氧气的温度升高了多少？

（氧气分子视为刚性分子，摩尔气体常量R ＝ 8.31 (J·mol?13．储有氧气的容器以100m·s的速度运动。假设该容器突然停止，全部定向运动的动能都变为气体分子热运动的动能，问容器中氧气的温度将会上升多少?

?1 ·K

?1)）

2. 计算下列一组粒子的平均速率和方均根速率:

粒子数 N i 2 4 速率v-1

i(m?s) 10.0 20.0

6 8 30.0 40.0 2 50.0

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第五章 大量粒子系统(二)

热力学第一定律

学号 姓名 专业、班级 课程班序号

一 选择题

[ ]1. 设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取的热量的 (A)n倍 (B)?n-1倍? (C)

1n倍 (D)?n?1n倍?

[ ]2．如果卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中的abcda 增大为ab?c?da， 那么循环abcda

与ab?c?da所作的功和热机效率的变化情况是： p(A) 净功增大，效率提高 a(B) 净功增大，效率降低

b(C) 净功和效率都不变

Tb?2T1(D) 净功增大，效率不变

d

cc?

OV［ ］3. 有人设计一台卡诺热机（可逆的），每循环一次可以从400 K的高温热源吸热1800 J，向300 K的低温热源放热800 J。同时对外做功1000 J，这样的设计是 (A) 可以的，符合热力第一定律 (B) 可以的，符合热力第二定律

(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

[ ]4．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

[ ]5．氦、氮、水蒸气（均视为理想气体），它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量，则

(A) 它们的温度升高相同，压强增加相同 (B) 它们的温度升高相同，压强增加不相同 (C) 它们的温度升高不相同，压强增加不相同 (D) 它们的温度升高不相同，压强增加相同

p[ ]6．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

AB吸热最多的过程

C(A) 是A→B D(B) 是A→C OV1V2V (C) 是A→D;

(D) 既是A→B，也是A→C，两过程吸热一样多

[ ]7．一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分。两边分别装入质量相等、温度相同的H2和O2。开始时绝热板P固定，然后释放之，板P将发生移动（绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计）。在达到新的平衡位置后，若比较两边温度的高低，则结果是： (A) H2比O2温度高

(B) O2比H2温度高

(C) 两边温度相等, 且等于原来的温度

H2O2(D) 两边温度相等, 但比原来的温度降低了

P[ ]8．如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空。今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是（??Cp/Cv）

(A)p0 （B）p0/2

P0(C)2?p0 (D) p0/2?

[ ]9．1 mol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。

二 填空题

1．一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是____________，而随时间不断变化的微观量是 ___________________________ 。

2．不规则地搅拌盛于良好绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则： (1) 外界传给系统的热量 零； (2) 外界对系统作的功 零； (3) 系统的内能的增量 零。

（填大于、等于、小于）

３．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，对外界作功为A，内能增加为△E，则

AQ＝___________，?EQ＝___________。

4．刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A，则传递给气体的热量为 。 p5．1 mol的双原子分子理想气体，从状态I(pII(p2,V2,T2)1,V1,T1)变化至状态p2II(p2,V2,T2)，如图所示。此过程气体对外界作功为

p1_______ , 吸收热量为_________________________。

I(p1,V1,T1)

OV1V2V- 13 -

变为状态c(ac为一直线)，求此过程中

２．0.02 kg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 J?mol?1K?1)

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三 计算题

1．一定量的理想气体，经如图所示的过程由状态a(1)气体对外做的功；? (2)气体内能的增量；? (3)气体吸收的热量。

第五章 大量粒子系统(三)

热力学第二定律

学号 姓名 专业、班级 课程班序号

一 选择题

[ ]1．在下列各种说法中，哪些是正确的??

(1) 热平衡过程就是无摩擦的、平衡力作用的过程。 (2) 热平衡过程一定是可逆过程。?

(3) 热平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接。? (4) 热平衡过程在p-V图上可用一连续曲线表示。? (A)?(1)、(2)? (B)?(3)、(4)? (C)?(2)、(3)、(4)? (D)?(1)、(2)、(3)、(4) ?

[ ]2．下面所列四图分别表示某人设想的理想气体的四个循环过程，请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的符号。

[ ]3．设有以下一些过程： （1） 两种不同气体在等温下互相混合。 （2） 理想气体在定容下降温。 （3） 液体在等温下汽化。 （4） 理想气体在等温下压缩。 （5） 理想气体绝热自由膨胀。

在这些过程中，使系统的熵增加的过程是： (A)（1）、（2）、（3） (B)（2）、（3）、（4） (C)（3）、（4）、（5） (D)（1）、（3）、（5）

[ ]4．一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V1增至V2，在此过程中气体的 (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. 热力学第二定律的克劳修斯叙述是： 开尔文叙述是： 。

2. 从统计的意义来解释：

不可逆过程实际上是一个 的转变过程。 一切实际过程都向着 的方向进行。

3. 熵是 的定量量度。若一定量的理想气体经历一个等温膨胀过程，它的熵将 (填入：增加，减少，不变)。

三 计算题（循环过程，选做）

１．一致冷机用理想气体为工作物质进行如图所示的循环过程，其中ab、cd分别是温度为T2、T1的等温过程，bc、da为等压过程．试求该致冷机的致冷系数．

p

pc2b

T1 T

p21a

d

OV

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