大学物理试题库206浙江工业大学doc文档格式.docx
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在2-3,3->
1过程放热.
(D)在2-3,3-1过程吸热;
在1-2过程放热.[]
C题号:
20613005
5.一定量理想气体经历的循坏过程川K-7|11|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和一川
[]
A题号:
20613006
6.两个卡诺热机的循环曲线如图所示,一•个工作在温度为/;
与鸟的两个热源之间,另一个工作在温度为L与%的两个热源Z间,已知这两个循环Illi线所包围的面积相等•由此可知:
(A)
两个热机的效率一定相等.
(B)两个热机从高温热源所吸收的热量一定相等.
(C)两个热机向低温热源所放出的热量一定相等.
(D)两个热机吸收的热虽:
与放出的热量(绝对值)的差值一定相等.
D题号:
20613007
7.
如果卡诺热机的循环曲线所包围的而积从图中的abcda增大为ab'
c'
da,那么循环abcda与ab'
da所作的净功和热机效率变化情况是:
(A)净功增人,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.[]
D
20611008
1
&
在温度分别为327°
C和27°
C的高温热源和低温热源之间工作的热机,理论上的最人效率为
(A)25%(B)50%
(C)75%(D)91.74%[]
20612009
9.设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的〃倍,则理想气体在一次卡诺循环屮,传给低温热源的热蜃是从高温热源吸取热蜃的
(A)〃倍.(B)刀一1倍.
(0丄倍.(D)倍.[]
nn
20612010
10.冇人设计一台卡诺热机(可逆的).每循环一次可从400K的高温热源吸热1800J,向300
K的低温热源放热800J.同时对外作功1000J,这样的设计是
(A)可以的,符合热力学第一•定律.
(B)nJ'
以的,符合热力学第二定律.
(O不行的,卡诺循环所作的功不能人于向低温热源放出的热最.
(D)不行的,这个热机的效率超过理论值.
20612011
11.
如图表示的两个卡诺循环,第一个沿ABCDA进行,第二个沿ABC^A进行,这两个循环的效率7和772的关系及这两个循环所作的净功的和张的关系是
(1)使高温热源的温度71升高
⑵使低温热源的温度禺降低同样的值△7;
分别可使卡诺循坏的效率升高人7和△恋两者相比,
(A)A%.(B)AgA0.
(C)A/7FA;
72.(D)无法确定哪个大.
B
题号:
20613013
13.一定虽某理想气体所经历的循环过程是:
从初态(/方开始,先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等体升温回复到初态温度屁最后经等温过程使其体积I叫复为“,则气体在此循环过程中.
(A)对外作的净功为正值.(B)对外作的净功为负值.
(C)内能增加了.(D)从外界净吸的热量为正值.[]
20613014
14.
某理想气体分别进行了如图所示的两个卡诺循环:
Iabed爲和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0,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)0・
(B)Q'
.
(0耳5,Q>
Q'
(0)Q’•[]
C
20613015
15.
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S和$,则二者的大小关系是:
(A)S>
$.(B)S=$.
(0S〈$.(D)无法确定.[]
20613016分值:
3分难度系数等级:
16.一定量的理想气体,分别进行如图所示的两个卡诺循环曰比旳和a'
bPdF.若在“卩图上这两个循环曲线所围面积相等,则可以由此得知这两个循环
(A)效率相等.
(B)由高温热源处吸收的热量相等.
(0在低温热源处放岀的热疑和等.
(D)在每次循环屮对外作的净功相等.
答案:
20614017
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.
二、判断题题号:
20621001分值:
2分难度系数等级:
I.在P-V图上,绝热线比等温线绝热线陡些。
对
20622002
2分
2.如果门与门分别为高温热源与低温热源的热力学温度.那么在这两个热源Z间工作的热机,其效率77=1-扌。
错题号:
20622003分值:
3.系统经过-个正的卡诺循环后,系统本身没有任何变化.
20623004
4.系统经过一个正的卡诺循坏后,不但系统本身没有任何变化,而且外界也没有任何变化.答案:
错
20622005
5.这两条绝热线不可能相交.
三、填空题
20631001
1.一卡诺热机(可逆的),低温热源的温度为27°
C,热机效率为40%,其高温热
源温度为K.
50()
20632002
2.一卡诺热机(町逆的),低温热源的温度为27°
C,热机效率为40%,今欲将该热机效率提
高到50%,若低温热源保持不变,则高温热源的温度应增加K.
100
20633003
3.可逆卡诺热机可以逆向运转.逆向循环时,从低温热源吸热,向高温热源放热,而R吸的热最和放出的热最等于它正循环时向低温热源放出的热最和从高温热源吸的热最•设高温热源的温度为Ti=450K,低温热源的温度为T2=300K,卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热02=400J,则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W=•
200J
20632004
4.冇一卡诺热机,用290g空气为工作物质,工作在27°
C的高温热源与-73°
C的低温热源
之间,此热机的效率〃=.
33.3%
20633005
5.有一•卡诺热机,用290g空气为工作物质,工作在27°
之间.若在等温膨胀的过程屮气缸体积增大到2.718倍,则此热机每一循坏所作的功为
•(空气的摩尔质量为29X10-'
kg/mol,普适气休常量R=8.31J-mol'
1-K_I)
2718J
20632006
6.一热机从温度为727°
C的高温热源吸热,向温度为527°
C的低温热源放热.若热机在最
大效率下工作,且每一循环吸热2000J,则此热机每一循环作功J.
400
20632007
7.如图,温度为几,27}),3几三条等温线与两条绝热线围成三个卡
诺循环.那么ahcda和abefa循环的效率分别为独
33.3%和66.7%.
20632008分值:
气体经历如图所示的一个循环过程,在这个循环中,外界传给气体的净热量是•
90J题号:
20633009
9.一个作可逆卡诺循环的热机,其效率为〃,它逆向运转时便成为一台致冷机,
该致冷机的致冷系数w=则〃与w的关系为.
hi
W+l=l/〃
4.计算题
20643001
10分
1.摩尔理想气体在400K与300K之间完成一个卡诺循环,在400K的等温线上,起始体枳为0.0010m\最后休积为0.0050m3,试计算气体在此循环中所作的功,以及从高温热源吸收的热量和传给低温热源的热量。
解答
(2分)
(3分)
T300
卡诺循环的效率〃=1一~=1-—=25%
r4oo
从高温热源吸收的热量Q=,710^8.31x400x^=5350⑴
循环中所作的功A==0.25x5350=1338(J)
传给低温热源的热量Q2=(1-77)2,=(1-0.25)x5350=4013(J)(3分)
20642002
2.一热机在1000K和300K的两热源Z间工作。
如果⑴高温热源提高到HOOK,⑵低温热源降到200K,求理仑I:
的热机效率各增加多少?
为了提高热机效率哪一种方案更好?
解答:
(1)
效率n=\—-=1—二^=70%2分
T.1000
效率心壬八硕°
%2分
效率增加〃=72.7%—70%=2.7%2分
(2)
效率〃”=i_Zk=i_222_=8o%2分
T,1000
效率增加^=^-7]=80%-70%=10%2分
提髙高温热源交果好题号:
20643003
3.以理想气体为丄作热质的热机循环,如图所示。
试证明其效率为
4.
-1
解答:
MC
Q]=1z—CvAT=^(piV2-p2V2)
M翻R
Q,=17-C^T=-^(p2Vl-p2V2)MmoiR
"
卩(卩2叫一卩2匕)
cv(py2-p2v2)
20643006分值:
6.1mol理想气体在「=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环(可逆的),在400K的等温线上起始体积为V,=0.001m3,终止体积为V2=0.005m3,试求此气体在每一循环中
(1)从高温热源吸收的热量0
(2)气体所作的净功W
(3)气体传给低温热源的热量02
解:
(1)0=/?
可皿岭/%)=5.35x1(户J
(2)7=1-^=0.25.
W=r/Qx=1.34xl03J
(3)Q2=0—W=4.01x103J
題号:
20644007分值:
7.一定最的某种理想气体进行如图所示的循环过程.已知气体在状态A的温度为几=300K,求
(1)气体在状态3、C的温度;
(2)各过程中气体对外所作的功;
(3)经过整个循环过程,气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和).
由图,內=300Pa,P1}=Pc=\00Pa;
VA=VC=\m3,VB=3m3.
C~^A为等体过程,据方程Pa/T^=pqITq得
Tc=刀必/必二100K.
B_C为等压过程,据方程Ub"
b=Vc/7c得rB=TcVB/Vc=300K.
各过程中气体所作的功分别为
-~^PaPb)(Vb-Vc)=400J.
B_C:
W2=Pb(Vc—)=-200J.
C-A:
W^=0
整个循坏过程中气体所作总功为
w=W|+W2+W3=2()()J.
因为循环过程气体内能增量为△£
=(),因此该循环屮气体总吸热
e=W+AE=200J.
20644008
如图所示,cibccla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)证明在"
cd四态,气体的温度有TaTc=ThTd.
(1)过程血与be为吸热过程,
吸热总和为QfC认Tb—TXCp(7\—Tb)
35
=—几vQ+MpM—pM)
=800J
(2)循环过程对外所作总功为图中矩形面积
W=ph(Vc-Vh)-P(l(Vd一匕)=100J
(3)Ta=paV(i/RjTc=pcVc/RfTb=PbVb/R,T«
i=PciV/R,
TaTe=仇匕几匕.)/r2=(12x1()4)/,ThTd=(PhVhpW/rN2xIO4)//?
••b】d
20644009分值:
1()分
9.1mol氨气作如图所示的可逆循环过程,其中ab和cd是绝热过程,be和da
为等体过程,已知V,=16.4L,V2=32.8L,pa
-1atm,]儿=3」8atm,/%二4atm,二1.26atm,
试求:
(1)在各态氨气的温度.
(2)在态氧气的内能.
(3)在一循环过程中氮气所作的净功.
(1atm=1.013X105Pa)
(普适气体常量R=&
31J-mol-1-K_,)
T(1=p(lV2/R=400K
Tb=pM/R=636K
Tc=pcV1//?
=8OOK
Q=P“2/R=504K
4分
⑵
Ec=(i/2)RTc=9.91XWJ
⑶
h~c等体吸热
e1=Cv(Tt.-T/,)=2.044X103J
1分
d~a等体放热
Q2=Cv(T厂Ta)=1.296XIO3J
VV=ei-e2=0.748X103J
20644010
10.
一定虽:
的理想气体经历如图所示的循环过程,A_B和C-D是等压过程,B_C和D-A是绝热过程.已知:
几=300K,T8=400K.试求:
此循坏的效率.(提示:
循环效率的定义式“=1—@/0,0为循环中气体吸收的热量,幺为循环中气体放出的热量)
=1-—
21=vCp(Tb—Ta),Q2=vCp(Tc~TD)
Qz」cTd」cQ—TdITQ
21~Tb-Ta~Tb(\-Ta!
Tb)
根据绝热过程方程得到:
必弋了=穴呼,pE=
Pa二Pb,Pc=Pd,
Ta/Tb=Td/Tc
77=1-色=1-仝=25%
0Tb
20645011分值:
5
11.比热容比尸1.40的理想气体进行如图所示的循环.已知状态A的温度为300K.求:
(1)状态B、C的温度;
(2)每一过程屮气体所吸收的净热量.
(普适气体常量R=8・31J-moE1-K-1)
由图得內=400Pa,pB=pc=\^Pa,
Va=VI}=2m3,Vc=6m3.
(1)C「4为等体过程,据方程pA!
Ta=pc/Tc得
Tc=Tapc/Pa=75K
3-C为等压过程,据方程V./T^VcTc得Tb=TcVB/Vc=225K
(2)根据理想气体状态方程求出气体的物质的量(即摩尔数》为
v=PaVaIRTa=0.321mol
57
由/=1.4知该气体为双原子分子气体,Cv=-R,CP=-R
22
7B-C等压过程吸热Q?
-厶)二一1400J.
C-A等体过程吸热e3=-vR(Ta-rc)=15()()J.
2循环过程△去二0,整个循环过程净吸热
Q=w=^(Pa-Pc'
)(vb-Vc)=600J.
・・・a-b过程净吸热:
21=2-22-23=500J
20643012
12.一卡诺热机(可逆的),当高温热源的温度为127°
C、低温热源温度为27°
C时,其每次循坏对外作净功8000J.今维持低温热源的温度不变,提高高温热源温度,使其每次循坏对外作净功10000J.若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间,试求:
(1)第二个循环的热机效率;
(2)第二个循环的高温热源的温度.
二3^=匕
00T、
Q}=W-^~且理虽TTQ\T\
Q2=T2QJT}
码=G(T2-T1)=Cv(2T1-T1)=|/?
T1
%=*(叩2_PM)=*亚一訓=*RT、
0=a£
+W.=-/?
?
+LrT、=3R1\2分
2-3绝热膨胀过程
ae2=Cv(T3-T2)=Cv(T}-T2)=-^RT\
“2二-aE2=|口
02=0
3-1等温压缩过程
a£
3=0
W3=~RT}ln(V3/V])=-/?
T|ln(8V)/V|)=-2.08RT}e3=lV?
=-2.08/?
T|
(2)77=1-1231/21=1-2.08/?
T1/(3/?
T1)=30.7%
20645014
p(atm)
气缸内贮有36g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_ci为等压过程•试求:
(1)d~a过程屮水蒸气作的功Wd“
(2)a-b过程中水蒸气内能的增量△民方
(3)循环过程水蒸汽作的净功W
(4)循环效率〃
(注:
循环效率〃=W/0,W为循环过程水蒸汽对外作的净功,0为循环过程水蒸汽吸收的热量,1atm=1.013X105Pa)
水蒸汽的质量M=36Xl(T'
kg水蒸汽的摩尔质量M加=18Xl(y3kg,心6
(1)【他尸几(匕~Vd)=—5.065x103J2分
(2)AEah=(M/Mmol)(i/2)R(Th~Ta)
=(i/2)Va(pb—Pa)
=3.039X104J2分
(3)Th=—泄——=914K
(MMQR
Whc=(M/Mmol)/?
r/?
ln(Vt./Vh)=1.()5xIO4J
净功VV=%c+IVda=5.47X103J
(4)Qi=Qab+Qbc=△Eab+Whc=4.09xl04J
n=W/Q{=l3%
20645015
15.1mol单原子分子理想气休的循环过程如T-V图所示,其中c点的温度为7>
6()()K.试求:
(1)a/?
、be、co各个过程系统吸收的热量;
(2)经一循环系统所作的净功;
(3)循环的效率.
循坏效率〃=W/0,W为循坏过程系统对外作的净功,21为循环过程系统从外界吸收的热量
ln2=0.693)
单原了分了的自由度归3・从图可知,“是等压过程,
Va/T(i=Vb/Th,7>
7>
600K
Th=(Vb/Va)Ta=300K2分
■
(1)Qah=Cp(Th-Tc)=^l)/?
(r,-Tc)=-6.23Xio3J倣热)
Qbc=C\,(Tc-Th)=|R(TC-Tb)=3.74X103JQca=^TMVa/Ve)=3.46X1(?
J
(2)W=(Qbc+Qca)~\QahI=0.97xIO3J
0)0=%+缶,"
W/0=13.4%
20643016
16.设以氮气(视为刚性分子理想气体)为工作物质进行卡诺循环,在绝热膨胀过程屮气体的体积增大到原來的两倍,求循环的效率.
据绝热过程方程:
Vy-'
T=恒最,依题意得
=(2%)心笃
解得T2/T,=2宀
/7=24%
20643017分值:
10分难度系数等级:
17.两部可逆机串联起来,如图所示。
可逆机1工作于温度为八的热源1与温度为T2=400K
的热源2Z间。
可逆机2吸收可逆机1放给热源2的热量02,转而放热给7>
300A:
的热源
3。
在两部热机效率和作功相同的情况下,分别求巧。
解:
。
2〃2=2|71
20642018
18.一热机每秒从高温热源(O=600K)吸取热量21=3.34X104J,做功后向低温热源(T2=300K)放出热量22=2.09X104J,
(1)问它的效率是多少?
它是不是可逆机?
(2)如果尽可能地提高热机的效率,问每秒从高温热源吸热3.34X104J,则每秒最多能做多少功?
—色十2.09
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