大学物理热学模拟

试卷份数

6、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m，根据理想气

河南工程学院至学年第学期

大学物理试卷A卷

考试方式：闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70%

大学物理热学模拟

体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值为 （ ）

（A）Vx?3kT/m （B）Vx?

2

2

22

1

2kT/m 3

（C）Vx?3kT/m （D）Vx?kT/m

7、有容积不同的A、B两个容器，A中装有单原子理想气体，B中装有双原子分子理想

EE

气体，若两种气体的压强相同，那么这两种气体的单位体积内的内能()A和()B的关系为：

：号学

题 答 ： 名得 姓 不 内 线 封 密 ：级班业专 ：称名部系密

复查总分 总复查人

（本题 30 分）一、选择题（每题只有一个正确选项，选对得3分，选 错、多选不得分） 1、设声波通过理想气体的速率正比于气体分子热运动的平均速率，则声波通过具有相 同温度的氧气和氢气的速率之比 VO2/VH2为 （ ）

封

（A）1 （B）

1 2 （C）113 （D）4

2、一定量的理想气体，在温度不变，而容积增大时，分子的平均碰撞次数Z和平均自 由程变化情况是 （ ）

（A）Z减少而不变。 （B）Z减少而增大。 （C）Z增大而?减少。 （D）Z不变而 ?增大。

3. 1个容器内贮存1mol氢气和1mol氮气，若两种气体各自对容器产生的压强分别为P1

线

和P 2，则两个的大小关系是 （ ）

（A）P1＞P2； （B）P1＜P2； （C）P1=P2； （D）不能确定

4、温度、压强相同的氦气和氧气，它们的分子的平均动能和平均平动动能有如下关系：（ ）

（A）和都相等。 （B）相等。而不相等。 （C）W相等， D）3/10

5、水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几？（不计振动自由度）

（ ）

（A）66.7% （B）50% （C）25% （D）0

《大学物理》试卷A VV

（ ）

（A）(EV)A＜(EEE

V)B （B）(V)A＞(V)B （C）(

EV)A=(E

V

)B （D）不能确定 8、下列各试中哪一试表示气体分子的平均平动动能？（试中M为气体的质量，m为气体分子的质量，N为气体分子的总数目，n为气体分子数密度，N0为阿伏伽得罗常数） （ ）

（A）

3m2MPV； （B）3M2MPV； （C）32nPV； （D）3M

2M

N0PV 9、气缸有一定量的氮气（视为刚性分子理想气体），经过绝热压缩，使其压强变为原来的2倍，问气体分子的平均速率变为原来的几倍？ （ ）

2121（A）25

（B）25

（C）27

（D）27

10、不可逆过程指的是 （ ） （A）不能反向进行的过程。 （B）系统不能回复到初始状态的过程。 （C）有摩擦存在的过程或者非准静态过程。 （D）外界有变化的过程。

11、在温度分别为327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为 （ ）

（A）25% （B）50% （C）75% （D）91.4%

12、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的 （ ） （A）热量从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物理 （B）功可以全部变为热，但热不能全部变为功 （C）气体能够自由膨胀，但不能自由压缩

（D）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量。

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（本题 20 分）二、填空题（每空2分）

1、一定质量的理想气体处于热平衡状态时，此热力学系统的不随时间变化的三个宏观

量为 ;而随时间不断变化的微观量是 。

2、某种气体分子在温度T1时的方均根速率等于温度T2 时平均速率，则T1: T2

密 为 。

3、现有两条气体速率分布曲线为（1）和（2）

a、若两条曲线分别表示同一种气体处于不同温度下的速率分布，则曲线

表示的气体温度较高。

b、若两条曲线分别表示同一温度下的氢气和氧气的速率分析，则曲线 表示氧气的速率分布曲线。

封

4、三个容器内分别贮有1mol氦（He）、1mol氢（H 2）和1mol氨（NH3）（均视为刚性 分子的理想气体）。若它们的温度都升高1K，则三种气体的内能的增加值分别为：氦：△ E，氢：△

大学物理热学模拟

E，氨：△E。

5、在容积为V的容器内盛有质量不等的两种单原子分子理想气体，处于平衡状态时， 设它们的内能相等，且均为E，混合气体的压强为 。

6、若i是气体刚性分子的运动自由度数，则i 2

kT所表示的是 ；3

2kT所表示

线 的是 ；i 2

RT所表示的是 。

7、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种气体分子数密 度为3 n1，则混合气体的压强P为 。 （本题 50 分，）三、计算题

1、有两个容器，一个装氢（H2），一个装氩（Ar），均视为理想气体，已知两种气体的体积、质量、温度都相等。问

（1）两种气体的压强是否相等？为什么？

（2）每个氢分子和每个氩分子的平均平动动能是否相等。为什么？ （3）两种气体的内能是否相等？为什么？（氩的摩尔质量Mmol）

《大学物理》试卷A

2、设一定质量的单原子理想气体，从初态a出发经历如图所示的循环又回到状态a，其中过程a→b为直线，b→c为等容过程，c→a为等压过程，求循环的效率？

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A 第 3 页（共 3 页） 《大学物理》试卷

 

第二篇：大学物理 热学 复习题

大学物理热学试卷

一、选择题：

1、三个容器A、B、C中装有同种理想气体，其分子数密度n相同，而方均根速率之比为＝1∶2∶4，则其压强之比∶∶为：

    (A) 1∶2∶4．      (B) 1∶4∶8．                

(C) 1∶4∶16．     (D) 4∶2∶1．                           ［      ］

2、温度为T时，在方均根速率的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分子数的百分率相比较：则有（附：麦克斯韦速率分布定律：

，

符号exp(a)，即ea .）

       (A)

       (B)

       (C)

       (D) 温度较低时

温度较高时                           [      ]

3．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) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．                     

    (D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程．                    ［      ］

4．在下列说法                                 

(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．                                 

中，哪些是正确的？

(A)  (1)、(4)．          

                            

    (B)  (2)、(3)．                                       

    (C)  (1)、(2)、(3)、(4)．                       

    (D)  (1)、(3)．                                            ［      ］

  5．一定量的理想气体，从p－V图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在                                          

    (A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热．                       

    (B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热．                       

    (C) 两种过程中都吸热．                                       

(D) 两种过程中都放热．     ［      ］

6．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)  6 J.                     (B)  5 J.

(C)  3 J.                     (D)  2 J.                      ［      ］

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 < S2．  (D) 无法确定．              ［      ］

8、一定量理想气体经历的循环过程用V－T曲线表示如图．在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是                                       

    (A) A→B．      (B) B→C．                       

(C) C→A．      (D) B→C和B→C．     

                      ［      ］

9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的10、热量全部用来对外作功．”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？               

    (A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律．           

    (B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律．           

    (C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律．         

    (D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律．            ［      ］

如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (pA= pB)，则无论经过的是什么过程，系统必然                         

    (A) 对外作正功．    (B) 内能增加．                 

(C) 从外界吸热．    (D) 向外界放热．

                                  ［      ］

二、填空题

11、某容器内分子数密度为10 ­26 m-3，每个分子的质量为 3×10-27 kg，设其中 1/6分子数以速率v ＝ 200 m / s 垂直地向容器的一壁运动，而其余 5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的．则

                                                  

(1)     每个分子作用于器壁的冲量ΔP＝_______________； 

       

    (2) 每秒碰在器壁单位面积上的分子数＝________________；

    (3) 作用在器壁上的压强p＝___________________．  

12、一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比 热cV

=0.314 k J·kg-1·K-1，则氩原子的质量m=__________．(波尔兹曼常量k=1.38×10-23 J / K)

13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用

________________分布律来描述．                               

    如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．

14、一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等

温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的_______倍．

15、水的定压比热为 ．有1 kg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 4.2×105 J，那么过程中系统从外界

吸收的热量Q =______________．

16、常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外作功为W，内能增加为，则 

W/Q=_____________．         _____________． 

17、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为W，则传递给气体的热

量为__________．   

18、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，b-a为等压线，pc=2pa．令气体进行a-b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＝)   

19、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)．

三、计算题

20．水蒸气分解为同温度T的氢气和氧气

H2O →H2＋O2

时，1摩尔的水蒸气可分解成1摩尔氢气和摩尔氧气．当不计振动自由度时，求此过程中内能的增量．

 21．当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比和内能比．（将氢气视为刚性双原子分子气体）

22．一氧气瓶的容积为V，充了气未使用时压强为p1，温度为T1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p2，试求此时瓶内氧气的温度T2．及使用前后分子热运动平均速率之比．

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

( 1 atm= 1.013×105 Pa， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J·K-1,普适气体常量R=8.31 J·mol-1·K-1 )                    

氦气的温度改变多少？    

24．气缸内贮有36 g水蒸汽(视为刚性分子理想气体)，经abcda循环过程如图所示．其中a－b、c－d为等体过程，b－c为等温过程，d－a为等压过程．试求：                                         

(1)   d－a 过程中水蒸气作的功Wda

(2)   a－b 过程中水蒸气内能的增量DEab

(3)   循环过程水蒸汽作的净功W

(4)   循环效率h                                         

(注：循环效率h＝W/Q1，W为循环过程水蒸汽对外作的净功，Q1为循环过程水蒸汽吸收的热量，1 atm= 1.013×105 Pa

            

大学物理热学答卷

一、    选择题：CCBABCBACB

二、     填空题

?  11、1.2×10-24 kg m / s                                                   

        ×1028  m-2ｓ-1                                                             

 4×103 Pa                                                        

12、  6.59×10-26 kg                                                 

13、麦克斯韦                         玻尔兹曼                                                              

14、 2                                                              

15、 －2.1×105 J                               

参考解： 如果加热使水经历同样的等压升温过程，应有

                    Q′=ΔE+W′= mc (T2－T1)

可知               ΔE = mc (T2－T1) －W′

现在通电使水经历等压升温过程，则应有

∵                  Q=ΔE+W′－W电                                 

∴                  Q= mc (T2－T1)－W电 =－2.1×105 J

16．                                                                                        

17．                                                             

18．   <                                                            

19．不变          增加                                                          

三、计算题

20．解：当不计振动自由度时，H2O分子,H2分子,O2分子的自由度分别为6,5,5． 1分

∴  1 mol H2O内能               E1=3RT

  1 mol H2或O2的内能          ．                         2分

故内能增量            ＝RT - 3RT =(3 / 4)RT．            2分

21．解： 由           pV=RT和pV=RT                2分

得                     ===  ．                 2分

由           E(H2)= RT 和                 4分

得                  = 

∵                =   (p、V、T均相同)，

∴                              =．                        2分

22．解：                    p1V=nRT1         p2V=nRT2

∴                             T2=2 T1p2 / p1                                2分

                                                      3分

23．解：(1) ∵ 刚性多原子分子    i = 6，                    1分

∴                       K                  2分

          J            2分

   (2) ∵绝热　    W =－ΔE =－7.48×103 J  (外界对气体作功)         2分

    (3) ∵                    p2 = n kT2                             

∴                   n = p2 /(kT2 )=1.96×1026 个/m3                    3分

24．解：水蒸汽的质量M＝36×10-3 kg                                 

    水蒸汽的摩尔质量Mmol＝18×10-3 kg，i = 6                   

    (1)          Wda= pa(Va－Vd)=－5.065×103  J                       2分

    (2)       ΔEab=(M/Mmol)(i/2)R(Tb－Ta)        

                   =(i/2)Va(pb－ pa)                   

               =3.039×104 J                                    2分

    (3)           K                           

                 Wbc= (M /Mmol)RTbln(Vc /Vb) =1.05×104 J         

           净功 W=Wbc+Wda=5.47×103 J                              3分

    (4)          Q1=Qab+Qbc=ΔEab+Wbc =4.09×104 J           

                η=W/ Q1=13％                                    3分

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