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热学试题库
物理学本科《热学》期终试卷
(一)
班级_______姓名_________学号________
题型
一
二
三
总分
分值
24
28
10
10
10
8
10
100
得分
一、选择题(24%,每题4分)
1、热力学系统经绝热过程,系统的熵(E)
A、增加B、减少C、不变
D、可以增加也可以减少E、可以增加也可以不变
2、两种理想气体的温度相同,摩尔数也相同,则它们的内能(C)
A、相同B、不同C、可以相同也可以不同
3、一隔板把长方形容器分成积相等的两部分,一边装CO2,另一边装H2,两边气体的质量相同,温度也相同,
设隔板与器壁之间无摩擦,隔板(C)
A、不动B、向右移动C、向左移动
4、1mol理想气体从同一状态出发,通过下列三个过程,温度从T1降至T2,则系统放热最大的过程为(A)
A、等压过程B、等容过程C、绝热过程
5、下列过程中,趋于可逆过程的有(C)
A、汽缸中存有气体,活塞上没有外加压强,且活塞与汽缸间没有摩擦
的膨胀过程
B、汽缸中存有气体,活塞上没有外加压强,但活塞与汽缸间磨擦很大,气体缓慢地膨胀过程
C、汽缸中存有气体,活塞与汽缸之间无磨擦,调整活塞上的外加压强,使气体缓慢地膨胀过程
D、在一绝热容器内两种不同温度的液体混合过程
6、无限小过程的热力学第一定律的数学表达式为:
dQ=du+dA式中dA为系统对外所作的功,今欲使dQ、du、dA为正的等值,该过程是(C)
A、等容升温过程B、等温膨胀过程
C、等压膨胀过程D、绝热膨胀过程
二、填空题(28%)
1、理想气体温标的定义:
①______________________(V不变);
②_______________________(P不变)。
(4分)
2、麦克斯韦速率分布函数为________________________________。
(2分)
3、理想气体Cp>
的原因是
______________________________________________。
(2分)
4、晶体中四种典型的化学键是:
_______________、________________、
___________________、___________________。
(4分)
5、在T—S图中画出可逆卡诺循环,
由线所围面积的物理意义是
________________________________________________________。
(4分)
6、体积为V的容器内,装有分子质量为m1和m2两中单原子气体,此混合理想气体处于平衡状态时,两种气体的内能都等于u,则两种分子的平均速率之比V1:
V2=_____________;混合气体的压强等于_________。
(4分)
7、准静态过程:
___________________________________________。
(2分)
循环过程:
______________________________________________。
(2分)
8、试说明下列各含量的物理意义:
①
dυ:
____________
____________________________________________________________
②f(υ)dυ:
_____________________________________________。
(4分)三、计算题(48%)
1、证明理想气体定压摩尔热容量等于定容摩尔热容量与R之和。
(10分)
2、处在空气中的肥皂泡,其半径为r,泡外的压强为P0,求泡内的压强P,若肥皂泡的半径从r等温地增大到R,外界对肥皂泡需要作多少功?
(10分)(肥皂泡的表面长力系数为
)
3、64克氧气,当温度为27℃,体积为60升时。
①经过等温膨胀,体积增至90升;②先经过等压膨胀,再经过等容过程达到与①同样的终态。
试求系统在①、②两种过程所吸收的热量Q,对外所作的功A,以及内能的变化△u各是多少?
(10分)
4、一隔板把容器分成相等的两部分,一边盛有质量为m1,摩尔质量为μ1的理想气体,另一边为真空。
当抽掉隔板后,则气体就自由膨胀而充满整个容器,试求系统的熵变。
(8分)
5、燃气涡轮机内工质进行如图所示的循环过程,其中1—2,3—4为绝热过程:
2—3,4—1为等压过程。
试证明这循环的效率η为
η=1
又可写为η=
其中
,
是绝热压缩过程的升压比,设工作物质为理想气体,Cp为常数。
(10分)
物理学本科《热学》期终试卷
(二)
班级_______姓名_________学号________
题型
一
二
三
总分
分值
24
28
6
10
10
10
12
100
得分
一、选择题(24%,每题4分)
1、两种不同的化学组份的混合理想气体,其状态方程为()
A、
B、
C、
D、
2、关于理想气体的内能,下面说法正确的是()
A、对应于某一状态,内能只具有一个数值
B、当理想气体状态改变时,内能一定改变
C、mol数相同的各种理想气体,只要温度相同,其内能都一样
D、理想气体内能的改变总是等于
E、某给定理想气体,处在一定状态,就具有一定内能
3、如果只用绝热方法使系统初态变到终态,则()
A、对于联结这两态的不同绝热过程,所作的功不同
B、对于联结这两态的所有绝热过程,所作的功都相同
C、由于没有热量交换,所以不作功
D、系统总内能不变
E、系统内能将随不同路径而变化
4、一定质量的理想气体,如果吸热相同,则在等值过程中,作功量多的是()
A、等容过程B、等压过程C、等温过程
5、1mol理想,从同一状态出发,通过下列三种过程后,体积都从V1增大到V2,则系统内能增加最大的过程为()
A、绝热过程B、等压过程C、等温过程
6、体积随温度降低而增大的物质,其熔点()
A、随外加压强增大而降低B、随外加压强增大而升高
C、不随外加压强变化而改变
D、可能随外加压强增大而升高,也可能降低,视其化学成份而定
二、填空题(28%)
1、能量均分定理为________________________________________。
(2分)
2、热力学第二定律的开尔文表述__________________________________,热力学第二定律的克劳修斯表述为________________________________
________________________________________________________。
(4分)
3、设一理想气体,用符号+、-、0分别表示P,V,T的增加、减少和不变。
A为+表示外界对系统作正功,Q为+表示系统吸收热量,△u为+表示系统内能增加,试填下表:
(共8分,错2格扣1分)
改变量
过程
△T
△V
△P
A
△U
Q
等压
等温
等容
绝热
4、玻尔兹曼分子按能量分布律为____________________________。
(2分)
5、克拉伯龙方程是______________________________________。
(2分)
6、氮分子的有效值径为3.8×10-10m,则其在标准状态下的平均自由程为________________和碰撞频率为______________________。
(4分)
7、晶体的宏观特性有____________________、__________________、
__________________________________________。
(3分)
8、热力学第一定律表述为______________________________________
____________________________________________________________
其数学表达式为________________________________________。
(3分)
三、计算题(48%)
1、
证明两绝热线不能相交。
(6分)
2、在半径r=0.3mm的毛细管中注水,
一部分在管的下端形成水滴,其形状
可以视作半径R=3mm球的一部分,
如图所示,已知水的表面张力系数
α=7.3×10-2N/m,上端液体与毛细
管的接触角为0度,试求管中水柱的高度h。
(10分)
3、取mol数为δ的某种理想气体,
用如下两种方式由态A过渡到态
C,如图所示,试按以下过程计算
熵的变化SC—SA:
①由A经等温过
程到达C;②由A经等容过程到达
B,再经等压过程到达C。
(10分)
4、有N个粒子,其速率分布函数为f(V)=
①作速率分布函数曲线;
②由V0求常数C;
③速率处在V1( ④速率处在V1~V2( ⑤粒子的平均速率。 (10分) 5、试证明工作在高温热源T1与低温热源T2之间的可逆卡诺热机的效率为 (12分) 物理学本科《热学》期终试卷(三) 班级_______姓名_________学号________ 题型 一 二 三 总分 分值 21 29 12 10 12 8 8 100 得分 一、选择题(21%,每小题3分) 1、物质在三相点时,其汽化曲线的斜率升华曲线的斜率。 () A、大于B、小于C、等于 2、一瓶氧气,在高速运输的过程中突然被迫停止下来,则瓶内氧气的() A、压强和温度均保持不变B、压强变,温度不变 C、压强不变,温度变D、压强和温度均要变 3、一个不受外界影响的“孤立系统”,其内部发生的过程,总是() A、由几率大的状态向几率小的状态进行 B、由几率小的状态向几率大的状态进行 C、处于平衡态 4、一定质量的气体在压强保持不变的情况下,温度由50℃升到100℃时,其体积将改变百分之几? () A、15.5B、13.4C、50 5、两容器分别贮有氢气和氧气,如果压强、体积和温度都相同,则它们的分子的速率分布是否相同? () A、相同B、不相同C、不能确定 6、一个水分子H2O,如果在刚性情况下,则它的自由度数为() A、2B、3C、5D、6 7、冰溶解后,体积要() A、增大B、缩小C、不变 二、填空题(29%) 1、系统发生热传递的必要条件是__________________,国际单位制中基本的热学物理量是_________,它的单位名称是_____________,国际代号为_________。 (2分) 2、测得某种理想气体的比热容γ为1.4,其定容摩尔热容量Cv为_____________,定压摩尔热容量CP为____________。 (2分) 3、如图所示,判断过程中各物理量的正、负符号,并填入下表,规定系统对外作功A取正,系统吸热Q取正号,内能增加△U为正号,其a→b为绝热过程。 (4分) 过程 A △T Q △U a→b b→c c→a 循环abca 4、晶体的宏观特性有__________________、_____________________、 ________________________________。 (3分) 5、氮分子的有效直径为3.8×10-10m,则其在标准状态下的平均自由程为_________________和碰撞频率为______________________。 (2分) 6、冰熔解为水,其比容变_____________,所以,冰的熔点随外界压力增大而__________。 (2分) 7、蒸发与沸腾都是______________现象,两者相比,蒸发的特点是在____________________________________________________。 (2分) 8、克拉伯龙方程为_______________________,它可以反映相变过程的临界曲线的斜率。 (2分) 9、一容器内贮有氧气,其压强P=1.0atm,温度t=27℃,则其单位体积内的分子数为________________;氧分子的质量_______________;最可几率为_______;方均根速率为_________。 (4分) 10、气体从非平衡态到平衡态的过程,叫输运过程,常见的有____________、 _____________________、____________________、___________________三种过程。 (2分) 11、麦克斯韦速率分布律为________________________________。 (2分) 12、热力学第一定律表述为_________________________________________ ________________________________________________。 (2分) 三、计算题(50%) 1、用分子运动论观点结合统计概念推导理想气体压强公式P= ,n为单位体积的分子数, 为分子平均平动动能。 (12分) 2、如图所示,两个截面积相同的的连通管, 一为开管,一为闭管,原来两管内的水 银面等高,今打开活塞使水银漏掉一些, 因此开管内水银下降了h,问闭管内水银面下降了多少? 设原来闭管内水银面上空气柱的高度 和大气压强 已知。 (10分) 3、0.32kg氧气作如图所示的abcda循环,设V2=2V1,求循环效率。 设C= ,ab、cd为等温过程,bc、da为等容过程。 (12分) 4、如图内半径r=0.40mm的毛细管中注水,一部分水在管的下端形成一水滴,其形状可以认为是半径为R=4mm的球的一部分,求管中水柱的高度h,水的表面张力系数α=7.3×10-2N/m。 (8分) 5、质量为8.0克的氧气(分子为刚性模型),在由温度t =80℃,体积V1=10升,变成温度V2=300℃,体积V2=40升的过程中熵变为多少? (8分) 物理学本科《热学》期终试卷(四) 班级_______姓名_________学号________ 题型 一 二 三 总分 分值 21 29 10 10 12 10 8 100 得分 一、选择题(21%,每小题3分) 1、在夏天,池塘、湖和海水等处水的温度,总是比周围空气的温度() A、高B、低C、一样 2、由P,V,T描写的理想气体,在等容、等压、等温的过程中能独立改变的状态参量数目是() A、1个B、2个C、3个 3、两个相同的容器都装有氧气,以一玻动管相通,管中用一水银滴作活塞,当左边容器的温度为0℃而右边为20℃ 时,水银滴刚好在玻动管的中央而维持 平衡,如果左边升到10℃,而右边升到 30℃,则水银滴将作怎样移动() A、向左B、向右C、不动 4、质量为14克的氮气,当压强为1atm,体积为8310cm3时,其分子的平均平动动能是() A、4.14×10-21(J)B、1.38×10-21(J)C、4.86×10-21(J) 5、一摩尔理想气体从同一状态出发,通过下列三个过程,温度从T1降至T2,则系统放热最大的过程为() A、等压过程B、等容过程C、绝热过程 6、理想气体在等容过程中,其分子平均自由程与温度关系为() A、成正比B、成反比C、无关 7、一个CO2分子,如果在刚性情况下,则它的自由度数为() A、6B、5C、4D、3 二、填空题(29%) 1、热学是物理学的一个重要部分,是研究______________的理论。 (2分) 2、一支刻度均匀的温度计,在水的冰点示数为5°,沸点时示数为95°,用它测量40℃的物体,所得示数是________。 (2分) 3、物体的温度恒定,用华氏温度计测得为167.00°F,用摄氏温度测得的数值应当为____________℃,折算成理想气体温度计的温度为________K。 (2分) 4、能量均分定理为_________________________________________。 (2分) 5、由分子运动论得到理想气体压强公式: ___________,气体压强的微观本质是_________________________________________________。 (2分) 6、f(v)为麦克斯韦速率分布函数,N为系统内的分子总数。 则Nf(v)dv的物理意义是___________________________________________________; 的物理意义是____________________________。 (2分) 7、若取氧气分子的有效直径d=3.5×10-10米,则氧气分子在标准状态下的平均自由程为_____________和碰撞频率为_________________。 (2分) 8、晶体中四种典型的化学键是____________、______________、________________、_______________。 (4分) 9、液晶的特点是______________________、________________________、_____________________________。 (3分) 10、一级相变的普遍特征是_______________和______________________, 物质相变时的温度与______________相对应。 (3分) 11、液体表面张力系数的大小,主要由______________决定,还与相邻物质种类有关;并随液体的______________而减少;还与液体所含杂质有关。 使液体表面张力系数减少的物质称为______________。 (3分) 12、热力学第二定律的开尔文表述是_________________________________ ____________________________。 克苏修斯表述是___________________ __________________________________________。 (2分) 三、计算题(50%) 1、N个假想的气体分子,其速率分布如图所示(当 V>2V0时,粒子数为零) ①由N和V0求a;②求速率在1.5V0到2.0V0之间的分子数;③求分子的平均速率。 (10分) 2、一端封闭的玻璃毛细管,内径d为2.0×10-5m,管长l为20cm,竖直将开口端插入水中,问插入水一段长度为多少时,恰好管内外水面在同一水平面上。 已知大气压强P0=1.013×105Pa,水的α=73×10-3Nm-1,接触角θ=0。 (10分) 3、理想气体经历了如图所示的循环过程, ,试求: ①等温过程bc的功Abc; ②a、b两态的内能变化; ③循环过程的净功A; ④循环效率η。 (12分) 4、10千克20℃的水在等压条件下变为250℃的过热蒸汽,已知水的定压比热为4187J/kg.K,蒸汽的定压比热为1670J/kg.K,水的汽化热为22.5×105J/kg,试计算熵的增加量.(10分) 5、一气缸内贮有理想气体,气体的压强,摩尔体积和温度分别为P0,V0和T0,现将气缸加热,使气体的压强和体积同时增大,设在这过程中,气体的压强和摩尔体积V满足下列关系式: P=KV,其中K为常数. ①求常数K,将结果用P0,T0和R表示; ②设T0=200K,当摩尔体积增大到2V0时,气体的温度是多高? (8分) 物理学本科《热学》期终试卷(五) 班级_______姓名_________学号________ 题型 一 二 三 总分 分值 24 30 8 8 10 10 10 100 得分 一、选择题(24%,每小题3分) 1、设 、 为两种不同理想气体的分子质量, 、 分别为它们的方均根速率,则在气体温度相等的情况下,下列那个关系式是正确的() A、 = B、 = C、 = D、 = 2、理想气体在等容过程中,其分子平均自由程与温度关系为() A、成正比B、成反比C、无关 3、某理想气体状态变化时,内能随压强的变化关系如图中的直线AB所示,则A到B的变化过程一定是() A、等压过程B、等容过程 C、等温过程D、绝热过程 4、下列说法中正确是() A、物体的温度越高,则热量越多 B、物体在一定状态时,具有一定的热量 C、物体的温度愈高,则其内能越大 D、物体的内能愈大,则具有的热量越多 5、由理想气体的状态方程可知,对一定量理想气体的等容过程,下列适用的方程是() A、pdv+vdp=0B、 C、pdv= D、vdp= 6、若高温热源的温度为低温热源度的m倍,以理想气体为工质的卡诺热机工作于上述高、低温热源之间,则从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之比为() A、 B、 C、mD、m-1 7、设a为气体分子的方均根速率,ρ为气体的质量密度,则按气体动理论,理想气体的压强P为() A、P= B、 C、 D、 8、一容积不变的容器内充有一定量的某种理想气体,其分子的平均速率为v,若将该理想气体分子的平均速率提高到原来的两倍,则() A、温度提高到原来的两倍,压强提高到原来的四倍 B、温度提高到原来的两倍,压强提高到原来的两倍 C、温度提高到原来的两倍,压强提高到原来的两倍 D、温度提高到原来的四倍,压强提高到原来的四倍 二、填空题(30%) 1、写出下列各量的物理意义: 表示_______________________ _____________________________________________________________; 表示__________________________________________。 (4分) 2、容积为4升的容器中盛有1.03×1023个的氢分子,如果气体的压强为1atm,则氢分子的方均根速率为_________________;氢气的温度为___________。 (2分) 3、计算空气分子在标准状态下的平均自由程为____________和碰撞频率为___________。 (已知分子的有效直径d=3.5×10-10m,空气的平均分子量为29)。 (4分) 4、晶体的宏观特性有____________、____________、___________。 (3分) 5、晶体中常见的四种典型的结合力分别为___________
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