大学物理下册习题及问题详解.docx

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大学物理下册习题及问题详解

大学物理

练

习

册

物理教研室遍

热力学

（一）

一、选择题：

1、如图所示，当汽缸中的活塞迅速向外移动从而使汽缸膨胀时，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、在下列各种说法中，哪些是正确的？

[]

（1）热平衡就是无摩擦的、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）

3、设有下列过程：

[]

（1）用活塞缓慢的压缩绝热容器中的理想气体。

（设活塞与器壁无摩擦）

（2）用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升。

（3）冰溶解为水。

（4）一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动。

其中是逆过程的为

（A）

（1）、

（2）、（4）（B）

（1）、

（2）、（3）

（C）

（1）、（3）、（4）（D）

（1）、（4）

4、关于可逆过程和不可逆过程的判断：

[]

（1）可逆热力学过程一定是准静态过程。

（2）准静态过程一定是可逆过程。

（3）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。

（4）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。

以上四种判断，其中正确的是

（A）

（1）、

（2）、（3）（B）

（1）、

（2）、（4）

（C）

（2）、（4）（D）

（1）、（4）

5、在下列说法中，哪些是正确的？

[]

（1）可逆过程一定是平衡过程。

（2）平衡过程一定是可逆的。

（3）不可逆过程一定是非平衡过程。

（4）非平衡过程一定是不可逆的。

（A）

（1）、（4）（B）

（2）、（3）

（C）

（1）、

（2）、（3）、（4）（D）

（1）、（3）

6、置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态[]

（A）一定都是平衡态。

（B）不一定都是平衡态。

（C）前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态。

（D）后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态。

7、气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程[]

（A）一定都是平衡过程。

（B）不一定是平衡过程。

（C）前者是平衡态，后者不是平衡态。

（D）后者是平衡态，前者不是平衡态。

8、一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为P1、V1、T1，的平衡态，后来变到压强、体积、温度分别为P2、V2、T2的终态。

若已知V2>V1,且T2=T1,则以下各种说法正确的是:

[]

（A）不论经历的是什么过程，气体对外净做的功一定为正值。

（B）不论经历的是什么过程，气体从外界净吸的热一定为正值。

（C）若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少。

（D）如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净做功和外界净吸热的正负皆无法判断。

二、填空题：

1、在热力学中，“作功”和“传递热量”有着本质的区别，“作功”是通过__________来完成的;“传递热量”是通过___________来完成的。

2、设在某一过程P中，系统由状态A变为状态B，如果_____________________________

_________________________，则过程P为可逆过程；如果___________________

___________________________________则过程P为不可逆过程。

3、同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定容摩尔热容Cv，其原因是_____________________________________________________________________。

4、将热量Q传给一定量的理想气体，

（1）若气体的体积不变，则热量转化为________________________________。

（2）若气体的温度不变，则热量转化为________________________________。

（3）若气体的压强不变，则热量转化为________________________________。

5、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，对外作功为A，内能增加为ΔE，则

A/Q=____________.ΔE/Q=_____________。

6、3mol的理想气体开始时处在压强P1=6atm、温度T1=500K的平衡态。

经过一个等温过程，压强变为P2=3atm。

该气体在等温过程中吸收的热量为Q=_____________J。

（摩尔气体常量R=8.31J•mol-1•K-1）

7、2mol单原子分子理想气体，经一等容过程后，温度从200K上升到500K，若该过程为准静态过程，气体吸收的热量为_________；若为不平衡过程，气体吸收的热量为___________。

8、卡诺制冷机，其低温热源温度为T2=300K，高温热源温度为T1=450K，每一循环从低温热源吸收Q2=400J。

已知该制冷机的制冷系数为（式中A为外界对系统作的功），则每一循环中外界必须作功A=_________.

三、计算题：

1、有1mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0atm，温度为27˚C，若经过一绝热过程，使其压强增加到16atm。

试求：

（1）气体内能的增量；

（2）在该过程中气体所作的功；

（3）终态时，气体的分子数密度。

（1atm=1.013×105Pa，玻耳滋曼常数k=1.38×10-23J•K-1摩尔气体常量R=8.31J•mol-1•K-1）

2、如图所示，abcda为1mol单原子分子理想气体的循环过程，求：

（1）气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量；

（2）气体循环一次对外做的净功；

（3）证明TaTc=TbTd。

3、一气缸内盛有一定量的单原子理想气体。

若绝热压缩使其容积减半，问气体分子的平均速率为原来的几倍？

热力学

（二）

1、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。

2、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，若使他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。

3、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。

（D）两边温度相等但比原来的温度降低了。

4、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Po，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[]

（A）Po（B）Po/2（C）2r/Po（D）Po/2r（r=Cp/Cv）

5、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

（A）Q1>Q2>0（B）Q2>Q1>0（C）Q2

（D）Q10

6、有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（看成刚性分子理想气体），它们的温度和压强都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是[]

（A）6J（B）5J

（C）3J（D）2J

7、一定量的理想气体经历acb过程时吸热200J。

则经历acbda过程时，吸热为

（A）–1200J（B）–1000J

（C）–700J（D）1000J[]

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[]

（A）1/3（B）1/4

（C）2/5（D）2/7

9、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所作的净功和热机效率变化情况是：

[]

（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。

一、填空题：

1、如图所示，已知图中画不同斜线的两部分分别为S1和S2，那么

（1）如果气体的膨胀过程为a—1—b，则气体对外做功A=;

（2）如果气体进行a—2—b—1—a的循环过程,则它对外做功A=

2、已知1mol的某种理想气体（可视为刚性分子），在等压过程中温度上升1K，内能增加了20.78J，则气体对外做功为__________,气体吸收热量为__________.

3、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_______________。

4、热力学第二定律的克劳修斯叙述是：

_________________________________________；

开尔文叙述是____________________________________________.

5、从统计的意义来解释：

不可逆过程实质上是一个________________________________________的转变过程。

一切实际过程都向着____________________________________________的方向进行。

6、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边是真空。

如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度_________（升高、降低或不变），气体的熵___________（增加、减小或不变）。

二、计算题：

1、一定量的单原子分子理想气体，从A态出发经等压过程膨胀到B态，又经绝热过程膨胀到C态，如图所示。

试求这全过程中气体对外所作的功，内能的增量以及吸收的热量。

2、如果一定量的理想气体，其体积和压强依照V=a/的规律变化，其中a为已知常数。

试求：

（1）气体从体积V1膨胀到V2所作的功；

（2）体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比。

3、一卡诺热机（可逆的），当高温热源的温度为127°C、低温热源温度为27°C时，其每次循环对外作净功8000J。

今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功10000J。

若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝缘线之间，