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热学试题

大学物理竞赛训练题热学

(2)

一、选择题

1.一定量的理想气体分别由初态a经①过程ab和由初态a′经②过程a′cb到达相同的终态b,如p-T图所示,则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1,Q2的关系为:

(A)Q1<0,Q1>Q2.(B)Q1>0,Q1>Q2.

(C)Q1<0,Q10,Q1

[]

2.有两个相同的容器,容积固定不变,一个盛有氨气,另一个盛有氢气(看成刚性分子的理想气体),它们的压强和温度都相等,现将5J的热量传给氢气,使氢气温度升高,如果使氨气也升高同样的温度,则应向氨气传递热量是:

[]

(A)6J.(B)5J.(C)3J.(D)2J.

3.某理想气体状态变化时,内能随体积的变化关系如图中AB直线所示.A→B表示的过程是[]

(A)等压过程.(B)等体过程.

(C)等温过程.(D)绝热过程.

4.在所给出的四个图象中,哪个图象能够描述一定质量的理想气体,在可逆绝热过程中,密度随压强的变化?

[]

 

5.气缸中有一定量的氦气(视为理想气体),经过绝热压缩,体积变为原来的一半,则气体分子的平均速率变为原来的[]

(A)24/5倍.(B)22/3倍.(C)22/5倍.(D)21/3倍.

6.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W/Q等于[]

(A)2/3.(B)1/2.(C)2/5.(D)2/7.

7.理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S1和S2,则二者的大小关系是:

(A)S1>S2.(B)S1=S2.

(C)S1

[]

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

(A)p0.(B)p0/2.

(C)2γp0.(D)p0/2γ.[]

(Cp/CV)

9.一定量的理想气体,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,则以下各种说法中正确的是:

(A)不论经历的是什么过程,气体对外净作的功一定为正值.

(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作功和从外界净吸热的正负皆无法判断.[]

10.如图所示,一定量的理想气体,沿着图中直线从状态a(压强p1=4atm,体积V1=2L)变到状态b(压强p2=2atm,体积V2=4L).则在此过程中:

(A)气体对外作正功,向外界放出热量.

(B)气体对外作正功,从外界吸热.

(C)气体对外作负功,向外界放出热量.

(D)气体对外作正功,内能减少.

[]

11.一定量的理想气体,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,Q2<0.(D)Q1<0,Q2>0.

[]

12.一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J.则经历acbda过程时,吸热为

(A)–1200J.(B)–700J.

(C)–400J.(D)700J.

[]

 

13.如图所示,设某热力学系统经历一个由c→d→e的过程,其中,ab是一条绝热曲线,e、c在该曲线上.由热力学定律可知,该系统在过程中

(A)不断向外界放出热量.

(B)不断从外界吸收热量.

(C)有的阶段吸热,有的阶段放热,整个过程中吸的热量等于放出的热量.

(D)有的阶段吸热,有的阶段放热,整个过程中吸的热量大于放出的热量.

(E)有的阶段吸热,有的阶段放热,整个过程中吸的热量小于放出的热量.[]

14.理想气体经历如图中实线所示的循环过程,两条等体线分别和该循环过程曲线相切于a、c点,两条等温线分别和该循环过程曲线相切于b、d点a、b、c、d将该循环过程分成了ab、bc、cd、da四个阶段,则该四个阶段中从图上可肯定为放热的阶段为

(A)ab.(B)bc.

(C)cd.(D)da.[]

15.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)<′,QQ′.

(C)>′,Q′,Q>Q′.

[]

 

16.关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:

(1)可逆过程一定是平衡过程.

(2)平衡过程一定是可逆过程.

(3)不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原.

(4)非平衡过程一定是不可逆过程.

以上说法,正确的是:

(A)

(1)、

(2)、(3).(B)

(2)、(3)、(4).

(C)

(1)、(3)、(4).(D)

(1)、

(2)、(3)、(4).[]

17.所列四图分别表示理想气体的四个设想的循环过程.请选出其中一个在物理上可能实现的循环过程的图的标号.

[]

 

18.如图所示:

一定质量的理想气体,从同一状态A出发,分别经AB(等压)、AC(等温)、AD(绝热)三种过程膨胀,使体积从V1增加到V2.问哪个过程中气体的熵增加最多?

哪个过程中熵增加为零?

正确的答案是:

(A)过程AB熵增加最多,过程AC熵增加为零.

(B)过程AB熵增加最多,过程AD熵增加为零.

(C)过程AC熵增加最多,过程AD熵增加为零.

(D)过程AD熵增加最多,过程AB熵增加为零.

[]

19.设1mol理想气体,从同一初始平衡态出发,进行可逆的等压过程或等体过程.在温熵图(T~S)中,对于相同的温度

(A)等压过程曲线的斜率大于等体过程曲线的斜率.

(B)等压过程曲线的斜率小于等体过程曲线的斜率.

(C)两种过程曲线的斜率相等.

(D)两种过程曲线的斜率孰大孰小取决于温度的值.[]

二、填空题

1.(5分)一定量理想气体,从同一状态开始把其体积由压缩到,分别经历以下三种过程:

(1)等压过程;

(2)等温过程;(3)绝热过程.其中:

__________过程外界对气体作功最多;__________过程气体内能减小最多;__________过程气体放热最多.

2.(3分)水的定压比热为.有1kg的水放在有电热丝的开口桶内,如图所示.已知在通电使水从30℃升高到80℃的过程中,电流作功为4.2×105J,那么过程中系统从外界吸收的热量Q=______________.

3.(3分)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.该气体在此等温过程中吸收的热量为Q=_____________J.

(普适气体常量)

4.(3分)右图为一理想气体几种状态变化过程的p-V图,其中MT为等温线,MQ为绝热线,在AM、BM、CM三种准静态过程中:

(1)温度升高的是__________过程;

(2)气体吸热的是__________过程.

5.(3分)一定量的理想气体,在p—T图上经历一个如图所示的循环过程(a→b→c→d→a),其中a→b,c→d两个过程是绝热过程,则该循环的效率η=______________.

 

6.(5分)设在某一过程中,系统由状态A变为状态B,

如果_________________________________________________,则该过程称为可逆过程;

如果__________________________________________则该过程称为不可逆过程.

7.(4分)所谓第二类永动机是指____________________________________________,

它不可能制成是因为违背了____________________________________________.

8.(3分)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).

9.(3分)已知某理想气体的比热容比为γ,若该气体分别经历等压过程和等体过程,温度由T1升到T2,则前者的熵增加量为后者的______________倍.

10.(4分)1mol理想气体在气缸中进行无限缓慢的膨胀,其体积由V1变到V2.

(1)当气缸处于绝热情况下时,理想气体熵的增量∆S=_________________.

(2)当气缸处于等温情况下时,理想气体熵的增量∆S=_________________.

11.(5分)三个附图所示分别是一定量理想气体经历的可逆过程曲线.试判断各图上a,b两点中处于哪一点的状态时理想气体的熵大,在熵大的那一点上画上“√”,若在两点时的熵一样大,则在两点上都画上“√”.

 

12.(4分)一个能透热的容器,盛有各为1mol的A、B两种理想气体,C为具有分子筛作用的活塞,能让A种气体自由通过,不让B种气体通过,如图所示.活塞从容器的右端移到容器的一半处,设过程中温度保持不变,则

(1)A种气体熵的增量∆SA=_____________________,

(2)B种气体熵的增量∆SB=______________________.

三、计算题

1.(5分)气缸内盛有单原子分子的理想气体,若绝热压缩使其体积减半,问气体分子的方均根速率变为原来的几倍?

2.(5分)摩尔的某种理想气体,状态按的规律变化(式中a为正常量),当气体体积从V1膨胀到V2时,试求气体所作的功W及气体温度的变化T1-T2各为多少.

3.(8分)温度为25℃、压强为1atm的1mol刚性双原子分子理想气体,经等温过程体积膨胀至原来的3倍.(普适气体常量R=8.31,ln3=1.0986)

(1)计算这个过程中气体对外所作的功.

(2)假若气体经绝热过程体积膨胀为原来的3倍,那么气体对外作的功又是多少?

4.(10分)一个可以自由滑动的绝热活塞(不漏气)把体积为2V0的绝热容器分成相等的两部分Ⅰ和Ⅱ.I、Ⅱ中各盛有摩尔数为的刚性分子理想气体(分子的自由度为i),温度均为T0.今用一外力作用于活塞杆上,缓慢地将Ⅰ中气体的体积压缩为原体积的一半.忽略摩擦以及活塞和杆的体积,求外力作的功.

5.(5分)如图所示,AB、DC是绝热过程,CEA是等温过程,BED是任意过程,组成一个循环。

若图中EDCE所包围

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