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)Q1 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,
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