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1、 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 3 n1，则混合气体的压强 p 为 (A) 3 p1 (B) 4 p1 (C) 5 p1 (D) 6 p1 2、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

2、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 0.1 kg 某一温度的氢气，为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) 0.8 kg (C) 1.6 kg (D) 3.2 kg 4、在标准状态下，任何理想气体在 1 m3 中含有的分子数都等于(A) 6.021023 (B)6.021021 (C) 2.691025 (D)2.691023 (玻尔兹曼常量 k1.3810 23 JK1 ) 5、一定量某理想气体按 pV2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

3、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) p1 p2 (B) p1T2，则 (A) vp1 vp2， f(vp1) f(vp2) (B) vp1 vp2， f(vp1) f(vp2) (D) vp1 0，Q0，W0，Q0，W0 (C) E 0，Q0或0 或= 0： Q_，E _114、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、等温、绝热三种过程由体积 V1 膨胀到体积 V2，试示意地画出这三种过程

4、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； O p V a b c pO VV1 V2A(3) 气体的内能减少的是_过程116、一定量的理想气体，从 pV 图上状态 A 出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积 V1 膨胀到体积 V2，试画出这三种过程的 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

5、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：_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 图上所示的循环过程，图中各过程的吸热、放热情况为： (1) 过程 12 中，气体_ (2) 过程 23 中，气体_ (

6、4) 过程 31 中，气体_ 121、3 mol 的理想气体开始时处在压强 p1 =6 atm、温度 T1 =500 K 的平衡态经过一个等温过程，压强变为 p2 =3 atm该气体在此等温过程中吸收的热量为 QpO VV1 V2Ap T O 1 2 3 _J (普适气体常量 )1KmolJ31.8R122、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 m1m 2=_，它们的内能之比为 E1E 2=_，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 W1W 2=_ (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

7、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 1 mol 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 1 K，内能增加了 20.78 J，则气体对外作功为_，气体吸收热量为_ (普适气体常量 ) 1KmolJ31.8R125、 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 EW/Q=_ _ Q/126、1 mol 的单原子理想气体，从状态 I (p1,V1)变化至状态 II (p2,V2)，如图所示，则此过程气体对外作的功为_，吸收的热量为_127、一定量理想气体，从 A

8、 状态 (2p1，V 1)经历如图所示的直线过程变到 B 状态(2p 1，V 2)，则 AB 过程中系统作功 W_；内能改变 E=_128、有 1 mol 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、2 mol 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pVOII (p2,V2)I (p1,V1) pOVV12V1 p1 2p1AB从 200 K 上升到 500 K，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 10 mol 的单原子分子理想气体，在压缩

9、过程中外界作功209J，气体升温 1 K，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 = 8.31 J/mol K)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，则循环过程中气体净吸的热量为 Q =_ 132、 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 ，则 与 w 的关系为_ 21Tw133、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_134、如图，温度为 T0，2 T0，3 T0 三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) abcda，(2) dc

10、efd，(3) abefa，其效率分别为 1_， 2_， 3 _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 2000 J ，则此热机每一循环作功_ J136、有一卡诺热机，用 290 g 空气为工作物质，工作在 27的高温热源与 73p (atm) V (L) B A C D 20 40 4 12 p (N/m2)V (m3)O1 41040pO V3T020T0fadbce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_(空气的摩尔质量为 2910-3 kg

11、/mol，普适气体常量 R8.31 ) 1KmolJ137、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 =450 K , 低温热源的温度为 T2 =300 K, 卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热 Q2 =400 J，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_ K 139、在一个孤立系统内，一切实际

12、过程都向着_的方向进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）141、 容积 V1 m 3 的容器内混有 N11.010 25 个氢气分子和 N24.010 25 个氧气分子，混合气体的温度为 400 K，求： (1) 气体分子的平动动能总和 (2) 混合气体的压强 (普适气体常量 R8.31 Jmol -1K-1 ) 142、许多星球的温度达到 108 K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

13、，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？ （普适气体常量 R8.31 Jmol1K1 ，1 eV1.610 19 J，玻尔兹曼常量k1.3810 23 JK1 ) N2 HeAB C D143、 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 部分D 是一绝热的活塞A 中盛有 1 mol 氦气，B 中盛有 1 mol氮气(均视为刚性分子的理想气体) 今外界缓慢地移动活塞 D，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，

14、D 是可动活塞，C、D 将容器分成 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？ 145、 将 1 mol 理想气体等压加热，使其温度升高 72 K，传给它的热量等于 1.60103 J，求： (1) 气体所作的功 W； (2) 气体内能的增量 ； E(3)

15、比热容比 (普适气体常量 ) 1molJ31.8R146、1 mol 双原子分子理想气体从状态 A(p1,V1)沿 p V 图所示直线变化到状态 B(p2,V2)，试求： (1) 气体的内能增量(2) 气体对外界所作的功 (3) 气体吸收的热量(4) 此过程的摩尔热容 (摩尔热容 C = ，其中 表示 1 mol 物质在过程中升高温度 时所吸收TQ/ T的热量)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

16、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 D B C A BAO Vp1p2pV1 V2A B C V(m3) p(Pa) 2 3.49 8 1105 105 4105 O (3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量(1 atm1.01310 5 Pa) (4) 试求在整个过程中气体所作的功 149、 汽缸内有 2 mol 氦气，初始温度为

17、 27，体积为 20 L(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 p V 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=8.31 )1KmolJ150、0.02 kg 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) 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 =8.31 )1KmolJ151、一定量的单原子分子

18、理想气体，从初态 A 出发，沿图示直线过程变到另一状态 B，又经过等容、等压两过程回到状态 A (1) 求 AB，BC，C A 各过程中系统对外所作的功 W，内能的增量 E 以及所吸收的热量 Q (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) 152、一卡诺循环的热机，高温热源温度是 400 K每一循环从此热源吸进 100 J 热量并向一低温热源放出 80 J 热量求： (1) 低温热源温度； (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 8000 J今维持低温热源的温

19、度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功 10000 J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 300 K求： (1) 状态 B、C 的温度； 1 2 3 1 2 O V (103 m3) p (105 Pa) A B C p(Pa) V(m3) A B C O 2 4 6 100 200 300 400 (2) 每一过程中气体所吸收的净热量 (普适气体常量 R8.31 )1KmolJ155、1 mol 氦气作如图所示的可逆循环

20、过程，其中 ab 和 cd 是绝热过程， bc 和 da 为等体过程，已知 V1 = 16.4 L，V 2 = 32.8 L，p a = 1 atm，p b = 3.18 atm，p c = 4 atm，p d = 1.26 atm，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(1 atm = 1.013105 Pa) (普适气体常量 R = 8.31 J mol1 K1)156、如图所示，abcda 为 1 mol 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

21、在 abcd 四态, 气体的温度有TaTc=TbTd 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 TA300 K，求 (1) 气体在状态 B、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) 158、1 mol 理想气体在 T1 = 400 K 的高温热源与 T2 = 300 K 的低温热源间作卡诺循环（可逆的） ，在 400 K 的等温线上起始体积为 V1 = 0.001 m3，终止体积为 V2 = 0.005 m3，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

22、体所作的净功 W(3) 气体传给低温热源的热量 Q2Op (atm) pcpa pdpbabcdV (L)V1 V2O a dcbp (105 Pa)V (103 m3)2 312ABCp (Pa)O V (m3)1 2 3102030159、一定量的刚性双原子分子的理想气体，处于压强 p1 =10 atm 、温度 T1 =500 K 的平衡态后经历一绝热过程达到压强 p2 =5 atm、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 =1 atm，温度为 T1 = 300 K，若经过一绝热过程，使其压强增加到 p2 = 32 atm求：(1) 末态时气体

23、的温度 T2 (2) 末态时气体分子数密度 n (玻尔兹曼常量 k =1.381023 JK1 , 1atm=1.013105 Pa ) 普通物理试题库热学部分参考答案一、选择题01-05 DBCCB 06-10 CDDCC 11-15 CABAA 16-20 ACDCB21-25 ABDBA 26-30 CBDAA 31-35 BBDBC 36-40 DCBDA41-45 BBADA 46-50 DBDDC 51-55 CBDAA 56-60 CCAAB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

24、与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。62 ；Pa5103.63 成反比地减小 成正比地增加；64 等压， 等体， 等温；65 ； 24109.366 (1) 沿空间各方向运动的分子数目相等， (2) ；22zyxv67 (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、C v 等）称为宏观量。68 ， ； 3/1pkTl904.69 ；molg/8.2770 ， ， ；J51.J.271 ， ， ；30.610621035.72 ， ，

25、；2kT2molMRT73 ；7108.74 ；K675 ， ， ；204.335/.kgJ276 ， ， ；13/O OT T 77 ，气体的温度是分子平均平动动能的量度；kTw2378 ；10.579 1 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；80 个；23.81 ；kg0482 ；J315.83 个， ；2J210.684 ， RT；ikT85 ；125pV86 ；387 ， ；310.832.88 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；90 ；ipV2191 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

26、平均动能) (注：此题答案中不指明热运动或无规运动，不得分) ；92 , (expa即 ea )； kmghnexp093 麦克斯韦，波耳兹曼；94 ；kTe95 氩 ， 氦；96 , ;2197 ；moll/M98 ， ；499 降低； 100 ， ；1702.5sc506101 ， ， 108109 s1 ； m10132s1980s102 ， ， ；2103 ；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； 107 ； ；12S81S108 能使系统进

27、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；109 ；J16110 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 ， ；|1W|2113 ， ；0114 在等压升温过程中，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； VV2V1OpA B1B2B3A B1等 压 过 程A B2等 温 过 程A B3绝 热 过 程116 (1) 等压， (2) 等压；VV2V1Op

28、A B1B2B3A B1等 压 过 程A B2等 温 过 程A B3绝 热 过 程117 (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121 ；31064.8122 ， ， ；2:57:123 ；W7124 ， ；J31.809.125 ， ；2ii126 ， ；)(121Vp )(21)(3122 VpVp127 ， 0；13128 W/R， ；27129 ， ；J31048.J31048.130 ， ；131 J (或

29、160 )；462. Latm132 (或 )；1w1133 ；J90134 ， ， ；%3.57.6135 ；4136 ， ；.J310.8137 ；J20138 ， ；5139 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) J 2108.23kTwJ52104.3kNEK(2) p = n kT2.7610 5 Pa142解：(1) 由 mol2/1/3MRTv而氢核 Mmol110 3 kgmol1 1.5810 6 ms12/(2) 1.2910 4 eVkTw143解：取 A、B 两部分的气体为系统，依

30、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E A 和E B ，则系统内能的变化为 E= E A+E B 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 ，则TA、B 两部分气体内能的变化分别为 TRA23EB5将、代入式解得 T =W /(4R) 将上式代入式得 B8542144解：(1) 对 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