大学物理热学试题试题库与答案

1、2/66.大学物理热学试题题库及答案一、选择题：（每题3分）1、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种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强p为(A)3p1(B)4p1(C)5p1(D)6p12、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为：(A)pV/m(B)pV/(kT)(C)pV/(RT)(D)pV/(mT)3、有一截面均匀的封闭圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中的一边装有0.1kg某一温度的氢气，为

2、了使活塞停留在圆筒的正中央，则另一边应装入同一温度的氧气的质量为：(A)(1/16)kg(B)0.8kg(C)1.6kg(D)3.2kg4、在标准状态下，任何理想气体在1m3中含有的分子数都等于2321(A)6.0210(B)6.021025(C)2.691023(D)2.6910(玻尔兹曼常量k1.381023JK1)25、一定量某理想气体按pV恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度(A)将升高(B)将降低(C)不变(D)升高还是降低，不能确定6、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是：(A)p1p2(B)p1T2，则(A)v

3、p1vp2，f(vp1)f(vp2)(B)vp1vp2，f(vp1)f(vp2)(C)vp1f(vp2)(D)vp1vp2，f(vp1)0，Q0，W0，Q0，W0(C)E0，Q0，W0aOV(D)E0，Q0，W0，系统内能变化，请在以下空格内填上或pb0或=0：cQ_，E_aVO114、同一种理想气体的定压摩尔热容Cp大于定体摩尔热容CV，其原因是_.115、一定量的理想气体，从状态A出发，分别经历等压、p等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，试示意地画出这A三种过程的pV图曲线在上述三种过程中：(1)气体的内能增加的是_过程；(3)气体的内能减少的是_过程OVV1V2116、一定量的理

4、想气体，从pV图上状态A出发，分别p经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，试画A出这三种过程的pV图曲线在上述三种过程中：(1)气体对外作功最大的是_过程；(3)气体吸热最多的是_过程117、在大气中有一绝热气缸，其中装有一定量的理想气体，然后用电炉徐徐供热(如图所示)，使活塞(无摩擦地)缓慢上OVV1V2升在此过程中，以下物理量将如何变化？(选用“变大”、“变小”、“不变”填空)(1)气体压强_；(3)气体分子平均动能_；(3)气体内能_118、一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，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：

5、_过程气体对外作功最多；_过程气体内能增加最多；_过程气体吸收的热量最多119、将热量Q传给一定量的理想气体，(1)若气体的体积不变，则热量用于_(2)若气体的温度不变，则热量用于_(3)若气体的压强不变，则热量用于_120、已知一定量的理想气体经历pT图上所示的循环过p13程，图中各过程的吸热、放热情况为：2OT(1)过程12中，气体_(2)过程23中，气体_.(4)过程31中，气体_121、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R8.31Jmol)1K1K1122

6、、压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体)，它们的质量之比为m1m2=_，它们的内能之比为E1E2=_，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为W1W2=_(各量下角标1表示氢气，2表示氦气)123、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_124、已知1mol的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压过程中温度上升1K，内能增加了20.78J，则气体对外作功为_，气体吸收热量为_(普适气体常量R8.31Jmol)1K11K1125、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

7、热为Q，对外作功为W，内能增加为E，则W/Q=_E/Q_126、1mol的单原子理想气体，从状态I(p1,V1)变化至状态pIIII(p2,V2)(p2,V2)，如图所示，则此过程气体对外作的功为_I(p1,V1)OV_，吸收的热量为_127、一定量理想气体，从A状态(2p1，V1)经历如图所示的直线过程变到B状态(2p1，V2)，则AB过程中系p2p1A统作功W_；内能改变E=_p1BOVV12V1.128、有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀过程中对外作功W，则其温度变化T_；从外界吸取的热量Qp_129、2mol单原子分子理想气体，从平衡态1经一等体过程后达到平衡态2，温度从20

8、0K上升到500K，若该过程为平衡过程，气体吸收的热量为_；若为不平衡过程，气体吸收的热量为_130、一气缸内贮有10mol的单原子分子理想气体，在压缩过程中外界作功209J，气体升温1K，此过程中气体内能增量为_，外界传给气体的热量为_(普适气体常量R=8.31J/molK)131、如图所示，理想气体从状态A出发经ABCDA循环过程，回到初态A点，则循环过p(atm)AB40程中气体净吸的热量为Q=_20CDV(L)412132、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T2w，则与w的关系为_TT12133、气体经历如图所示的一个循环过程，在这个循

9、p(N/m2)环中，外界传给气体的净热量是_4010O143V(m)134、如图，温度为T0，2T0，3T0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1)abcda，(2)dcefd，(3)abefa，其效率分别为pa1_，2_，3_b3T0dc2T0feT0OV.135、一热机从温度为727的高温热源吸热，向温度为527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_J136、有一卡诺热机，用290g空气为工作物质，工作在27的高温热源与73的低温热源之间，此热机的效率_若在等温膨胀的过程中气缸体积增大到2.718倍，则此热机每一循环所作的功为_(空气的

10、摩尔质量为2910-3kg/mol，普适气体常量R8.31Jmol1K1)137、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,而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量.设高温热源的温度为T1=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Q2=400J，则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W_138、一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27，热机效率为40，其高温热源温度为_K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_K139、在一个孤立系统内，一切实际过程都向着_的方向进

11、行这就是热力学第二定律的统计意义从宏观上说，一切与热现象有关的实际的过程都是_140、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_的方向进行三、计算题：（每题10分）3141、容积V1m25的容器内混有N11.01025个氢气分子和N24.010个氧气分子，混合气体的温度为400K，求：(1)气体分子的平动动能总和-1-1)(2)混合气体的压强(普适气体常量R8.31JmolK142、许多星球的温度达到108K在这温度下原子已经不存在了，而氢核(质子)是存在的若把氢核视为理想气体，求：(1)氢核的方均根速率是多少？.(2)氢核的平均平动动能是多少电子伏特？11（

12、普适气体常量R8.31JmolK，1eV1.6101023JK1)23JK1)19J，玻尔兹曼常量k1.38143、如图所示，一个四周用绝热材料制成的气缸，中间有一用导热材料制成的固定隔板C把气缸分成A、B两部ABCD分D是一绝热的活塞A中盛有1mol氦气，B中盛有1mol氮气(均视为刚性分子的理想气体)今外界缓慢地移动活塞N2HeD，压缩A部分的气体，对气体作功为W，试求在此过程中B部分气体内能的变化144、如图所示，C是固定的绝热隔板，D是可动活塞，C、D将容器C分成A、B两部分开始时A、B两室中各装入同种类的理想气体，它们D的温度T、体积V、压强p均相同，并与大气压强相平衡现对A、B两A

13、B部分气体缓慢地加热，当对A和B给予相等的热量Q以后，A室中气体的温度升高度数与B室中气体的温度升高度数之比为7:5(1)求该气体的定体摩尔热容CV和定压摩尔热容Cp(2)B室中气体吸收的热量有百分之几用于对外作功？3145、将1mol理想气体等压加热，使其温度升高72K，传给它的热量等于1.6010J，求：(1)气体所作的功W；(2)气体内能的增量E；(3)比热容比(普适气体常量R8.31Jmol)1K1K1146、1mol双原子分子理想气体从状态A(p1,V1)沿pVp图所示直线变化到状态B(p2,V2)，试求：(1)气体的内能增量p2B(2)气体对外界所作的功p1A(3)气体吸收的热量O

14、V1V2V(4)此过程的摩尔热容(摩尔热容C=Q/T，其中Q表示1mol物质在过程中升高温度T时所吸收的热量)p(Pa)147一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5410AB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5110OC23.498V(m3)3).148、一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)已知气体的初压强p1=1atm，体积V1=1L，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为

15、止，(1)在pV图上将整个过程表示出来(2)试求在整个过程中气体内能的改变5(3)试求在整个过程中气体所吸收的热量(1atm1.01310Pa)(4)试求在整个过程中气体所作的功149、汽缸内有2mol氦气，初始温度为27，体积为20L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止把氦气视为理想气体试求：(1)在pV图上大致画出气体的状态变化过程(2)在这过程中氦气吸热多少？(3)氦气的内能变化多少？(4)氦气所作的总功是多少？(普适气体常量R=8.31Jmol1K1)150、0.02kg的氦气(视为理想气体)，温度由17升为27若在升温过程中，(1)体积保持不变；(2

16、)压强保持不变；(3)不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功(普适气体常量R=8.31Jmol1K1)151、一定量的单原子分子理想气体，从初态A出发，沿图示直线过程变到另一状态B，又p(105Pa)5Pa)经过等容、等压两过程回到状态A(1)求AB，BC，CA各过程中系统对3B外所作的功W，内能的增量E以及所吸收的热量Q2(2)整个循环过程中系统对外所作的总功以及从外界吸收的总热量(过程吸热的代数和)1OA12CV(103m3)152、一卡诺循环的热机，高温热源温度是400K每一循环从此热源吸进100J热量并向一低温热源放出80J热量求：(1)低温热源温度

17、；(2)这循环的热机效率153、一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为127、低温热源温度为27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154、比热容比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)BC状态、的温度；p(Pa)(2)每一过程中气体所吸收的净热量A400(普适气体常量R8.31Jmol1K1)300200B100CO246V(m3)3)155、1mol氦气作如图所示的可逆

18、循环过程，其中ab和cd是绝热过程，bcpcp(atm)c和da为等体过程，已知V1=16.4L，V2=32.8L，pa=1atm，pb=3.18atm，pc=4atm，pd=1.26atm，试求：(1)在各态氦气的温度(2)在态氦气的内能(3)在一循环过程中氦气所作的净功5Pa)(1atm=1.013101(R=8.31JmolK普适气体常量1)pbpdpaObVV12V(L)da156、如图所示，abcda为1mol单原子分子p(105Pa)5Pa)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；2bc(2)气体循环一次对外做的净功；(3)证明在abcd四态,气

19、体的温度有1adTaTc=TbTdO23V(103m3)157、一定量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TA300K，求p(Pa)(1)气体在状态B、C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；300A(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总200热量(各过程吸热的代数和)CB100158、1mol理想气体在T1=400K的高温热3)OV(m123源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环（可逆.3的），在400K的等温线上起始体积为V，终止体积为V1=0.001m2=0.005m试求此气体在每一循环中(1)从高温热源吸收的热量Q1(2)气体所作的净功W(3)气体传给低

20、温热源的热量Q23，159、一定量的刚性双原子分子的理想气体，处于压强p1=10atm、温度T1=500K的平衡态后经历一绝热过程达到压强p2=5atm、温度为T2的平衡态求T2160、一定量的氦气(理想气体)，原来的压强为p1=1atm，温度为T1=300K，若经过一绝热过程，使其压强增加到p2=32atm求：(1)末态时气体的温度T2(2)末态时气体分子数密度n(玻尔兹曼常量k=1.381023JK1,1atm=1.013105Pa).普通物理试题库热学部分参考答案一、选择题01-05DBCCB06-10CDDCC11-15CABAA16-20ACDCB21-25ABDBA26-30CBD

21、AA31-35BBDBC36-40DCBDA41-45BBADA46-50DBDDC51-55CBDAA56-60CCAAB二、填空题61气体分子的大小与气体分子之间的距离比较，可以忽略不计除了分子碰撞的一瞬间外，分子之间的相互作用力可以忽略分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。621.33105Pa；63成反比地减小成正比地增加；OTOT64等压，等体，等温；65243.9210；66(1)沿空间各方向运动的分子数目相等，(2)222vxvv；yz67(1)描述物体状态的物理量，称为状态参量（如热运动状态的参量为p、V、T）；(2)表征个别分子状况的物理量（如分子的大小、质量、速度

22、等）称为微观量；(3)表征大量分子集体特性的物理量（如p、V、T、Cv等）称为宏观量。681/3lkT/p，93.3410；6927.8g/mol；7012.5J，20.8J，24.9J；7136.2310，216.2110，211.03510；7232kT，52kT，MMmol52RT；.7371.2810；740.186K；75203.4410，5/31.610kgm，2J；761，2，10/3；377wkT2，气体的温度是分子平均平动动能的量度；7835.1210；791摩尔理想气体的内能，气体的定体摩尔热容，气体的定压摩尔热容；80233.0110个；381kg4.010；821.25

23、103J；8325212.4510个，6.2110J；184ikT2，RT；8552Vpp；218653；8738.3110，33.3210；88每个气体分子热运动的平均平动动能；89气体分子热运动的每个自由度的平均能量；190ipV；291在温度为T的平衡态下，每个气体分子的热运动平均能量(或平均动能)(注：此题答案中不指明热运动或无规运动，不得分)；92mgha)；nn0exp,(expa即ekT93麦克斯韦，波耳兹曼；94exp；kT95氩，氦；.962,1;97Mmol/M；2mol1981，4；99降低；1007155.4210s，610cm；10101m1010，10ms，2103

24、12103110s10810810918109s1；1022，2，2；1032；104一个点，一条曲线，一条封闭曲线；105体积、温度和压强，分子的运动速度（或分子运动速度，或分子的动量，或分子的动能）；106系统的一个平衡态，系统经历的一个准静态过程；107SS；128S1；12108能使系统进行逆向变化，从状态B回复到初态A，而且系统回复到状态A时，周围一切也都回复原状；系统不能回复到状态A，或当系统回复到状态A时，周围并不能回复原状；109166J；110等于，大于，大于；111外界对系统做功，向系统传递热量，始末两个状态，所经历的过程；112|W，|W2|；11130，0；114在等压

25、升温过程中，气体要膨胀而对外做功，所以要比气体等体升温过程多吸收一部分热量；115(1)等压，(2)等温；.pAB1等压过程AB1B2AB2等温过程B3AB3绝热过程VOV1V2116(1)等压，(2)等压；pAB1等压过程AB1B2AB2等温过程B3AB3绝热过程VOV1V2117(1)不变，(2)变大，(3)变大；118等压，等压，等压；119(1)气体内能的增加，(2)气体对外做功，(3)气体内能增加和对外做功120(1)吸热，(2)放热，(3)放热12138.6410；1221:2，5:3，5:7；7123W2；1248.31J，29.09J；2i125，；i2i2131126()()

26、p1pVV，(p2VpV)(pp)(VV)；22121112212223127p1V1，0；27128W/R，W2；33129J7.4810，7.4810J；130124.7J，84.3J；13141.6210J(或160atmL)；.1321w11(或w1)；13390J；13433.3%，50%，66.7%；135400；313633.3%，J8.3110；137200J；138500，100；139状态几率增大，不可逆的；140从几率较小的状态到几率较大的状态，状态的几率增大(或熵值增加)。三、计算题141解：(1)321wkT8.2810J235EKNwN1NkT4.1410J22(2

27、)p=nkT2.76105Pa142解：1/223RT/M(1)由vmol而氢核Mmol1103kgmol11/226msv1.581013(2)wkT241.2910eV143解：取A、B两部分的气体为系统，依题意知，在外界压缩A部分的气体，作功为W的过程中，系统与外界交换的热量Q为零，根据热力学第一定律，有Q=E+(W)=0设A、B部分气体的内能变化分别为EA和EBE=EA+EB因为C是导热的，故两部分气体的温度始终相同，设该过程中的温度变化为T，则A、B两部分气体内能的变化分别为EA32RT.EB52RT将、代入式解得T=W/(4R)5W5将上式代入式得WEBR24R8144解：(1)对

28、A、B两部分气体缓慢地加热，皆可看作准静态过程，两室内是同种气体，而且开始时两部分气体的p、V、T均相等，所以两室内气体的摩尔数M/Mmol也相同。A室气体经历的是等体过程，B室气体经历的是等压过程，所以A、B室气体吸收的热量分别为QA(M/Mmol)CV(TAT)QB(M/Mmol)CP(TBT)已知QA=QB，由上两式可得Cp/CV=TA/TB=7/55因为Cp=CV+R，代入上式得CRV27,CpR2(2)B室气体作功为W=pV=（M/Mmol）RTBB室中气体吸收的热量用于作功的百分比为WQB(M(M/Mmolmol/M)R)CpTBTBRCpR7R228.6%145解：(1)WpVR

29、T598J；(2)3EQW1.0010J；(3)CpQT22.2Jmol1K1CVCR13.9Jmolp1K1CpCV1.6146解：5(1)()ECV(T2T1)p2V2p1V1；21(2)()()Wp1pVV，2212W为梯形面积，根据相似三角形有p1V2=p2V1，则W12()p2VpV211.(3)Q=E+W=3(p2V2p1V1)(4)以上计算对于AB过程中任一微小状态变化均成立，故过程中Q=3(pV)由状态方程得(pV)=RT，故Q=3RT，摩尔热容C=Q/T=3R147解：由图可看出pAVA=pCVC从状态方程pV=RTTA=TC，因此全过程ABCE=0BC过程是绝热过程，有QB

30、C=0AB过程是等压过程，有5()5JQABC(TBTA)pBVBpAVA14.910p2故全过程ABC的Q=QBC+QAB=14.9105J根据热一律Q=W+E，得全过程ABC的5JW=QE14.910148解：p(atm)(1)pV图如右图(2)T4=T1E02T3MM(3)()()QCT2TCVTTp132MMmolmol1T1T2523p1(2VV)2V(2pp111112)O12T4V(L)1122JpV5.610112(4)WQ5.610J.149解：p(1)pV图如图12(2)T1(27327)K300K据V1/T1=V2/T2，得T2=V2T1/V1600K3Q=Cp(T2T1

31、)=1.25104J(3)E0(4)据Q=W+EOV1V2VWQ1.25104J150解：氦气为单原子分子理想气体，i3(1)等体过程，V常量，W=0据QE+W可知MQECVMmol()T2T1623J(2)定压过程，p=常量，MQCpMmol()T2T13J=1.0410E与(1)相同W=QE417J(3)Q=0，E与(1)同W=E=623J(负号表示外界做功)151解：1(1)AB：()()W1pBpAVBVA=200J2E1=CV(TBTA)=3(pBVBpAVA)/2=750JQ=W1+E1950JBC：W2=0E2=CV(TCTB)=3(pCVCpBVB)/2=600JQ2=W2+E

32、2600JCA：W3=pA(VAVC)=100J3()150E3CV(TATC)pAVApCVCJ2Q3=W3+E3250J.(2)W=W1+W2+W3=100JQ=Q1+Q2+Q3=100J152解：(1)对卡诺循环有：T1/T2=Q1/Q2T2=T1Q2/Q1=320K即：低温热源的温度为320KQ2(2)热机效率：120%Q1153解：(1)WQQT121Q1QT11T2T1QW且1TT12Q2Q1T2T1Q2=T2Q1/T1即TTT122QW24000J2TTTTT12112由于第二循环吸热Q1WQ2WQ2(Q2Q2)W/Q29.41(2)T2T425K11154解：由图得pA400Pa，pBpC100Pa，33VAVB2m，VC6m(1)CA为等体过程，据方程pA/TA=pC/TCTC=TApC/pA