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清华大学大学物理习题库试题及答案热学习题一、选择题14251：一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m。根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量平方的平均值(A) (B) (C) (D) 24252：一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m。根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的平均值(A) (B) (C) (D) 0 34014：温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能和平均平动动能 有如下关系：(A) 和都相等 (B) 相等，而不相等 (C) 相等，而不相等 (D) 和都不相等 44022：在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V1 / V2=1 / 2 ，则其内能之比E1 / E2为：(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 3 54023：水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？(A) 66.7 (B) 50 (C) 25 (D) 0 64058：两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n，单位体积内的气体分子的总平动动能(EK/V)，单位体积内的气体质量，分别有如下关系：(A) n不同，(EK/V)不同，不同 (B) n不同，(EK/V)不同，相同(C) n相同，(EK/V)相同，不同 (D) n相同，(EK/V)相同，相同 74013：一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们(A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同(C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强(D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强 84012：关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度；(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。这些说法中正确的是(A) (1)、(2)、(4)；(B) (1)、(2)、(3)；(C) (2)、(3)、(4)；(D) (1)、(3) 、(4)； 94039：设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率，则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比为(A) 1 (B) 1/2 (C) 1/3 (D) 1/4 104041：设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令和分别表示氧气和氢气的最概然速率，则：(A) 图中表示氧气分子的速率分布曲线； /=4 (B) 图中表示氧气分子的速率分布曲线；/1/4(C) 图中表示氧气分子的速率分布曲线；/1/4v f(v)O a b4041图(D) 图中表示氧气分子的速率分布曲线；/ 4 pVO图(a)pVO图(b)pVO图(c)4084图114084：图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程，其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程，图(a)和(b)则为半径不等的两个圆。那么：(A) 图(a)总净功为负。图(b)总净功为正。图(c)总净功为零(B) 图(a)总净功为负。图(b)总净功为负。图(c)总净功为正(C) 图(a)总净功为负。图(b)总净功为负。图(c)总净功为零(D) 图(a)总净功为正。图(b)总净功为正。图(c)总净功为负124133：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) 134098：质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍。那么气体温度的改变(绝对值)在(A) 绝热过程中最大，等压过程中最小 (B) 绝热过程中最大，等温过程中最小(C) 等压过程中最大，绝热过程中最小 (D) 等压过程中最大，等温过程中最小 144089：有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：(A) 6 J (B) 5 J (C) 3 J (D) 2 J 154094：1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出： p (105 Pa)V (10-3 m3) abcdeO14144100图(A) 气体所作的功 (B) 气体内能的变化(C) 气体传给外界的热量 (D) 气体的质量 164100：一定量的理想气体经历acb过程时吸热500 J。则经历acbda过程时，吸热为(A) 1200 J (B) 700 J (C) 400 J (D) 700 J 174095：一定量的某种理想气体起始温度为T，体积为V，该气体在下面循环过程中经过三个平衡过程：(1) 绝热膨胀到体积为2V，(2)等体变化使温度恢复为T，(3) 等温压缩到原来体积V，则此整个循环过程中(A) 气体向外界放热 (B) 气体对外界作正功(C) 气体内能增加 (D) 气体内能减少 184116：一定量理想气体经历的循环过程用VT曲线表示如图。在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是T1T2T3T3VpO4121图(A) AB (B) BC (C) CA (D) BC和BC TVOABC4116图194121：两个卡诺热机的循环曲线如图所示，一个工作在温度为T1 与T3的两个热源之间，另一个工作在温度为T2 与T3的两个热源之间，已知这两个循环曲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) 两个热机吸收的热量与放出的热量（绝对值）的差值一定相等 204122： dT2 a b cT1VO p4122图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，那么循环abcda与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 214123：在温度分别为 327和27的高温热源和低温热源之间工作的热机，理论上的最大效率为(A) 25 (B) 50 (C) 75 (D) 91.74 224124：设高温热源的热力学温度是低温热源的热力学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸取热量的(A) n倍 (B) n1倍 (C) 倍 (D) 倍 234125：有人设计一台卡诺热机(可逆的)。每循环一次可从 400 K的高温热源吸热1800 J，向 300 K的低温热源放热 800 J。同时对外作功1000 J，这样的设计是(A) 可以的，符合热力学第一定律(B) 可以的，符合热力学第二定律BACDVp4126图(C) 不行的，卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量(D) 不行的，这个热机的效率超过理论值 244126：如图表示的两个卡诺循环，第一个沿ABCDA进行，第二个沿进行，这两个循环的效率和的关系及这两个循环所作的净功W1和W2的关系是(A) ，(B) ，(C) ，(D) ，254135：根据热力学第二定律可知：(A) 功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功(B) 热可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体(C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程(D) 一切自发过程都是不可逆的 264136：根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的(A) 热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体(B) 功可以全部变为热，但热不能全部变为功(C) 气体能够自由膨胀，但不能自动收缩(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量 274142：一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后(A) 温度不变，熵增加 (B) 温度升高，熵增加(C) 温度降低，熵增加 (D) 温度不变，熵不变 284143：“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外作功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？(A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律(B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律(C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律(D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律 OEABV4101图294101：某理想气体状态变化时，内能随体积的变化关系如图中AB直线所示。AB表示的过程是(A) 等压过程 (B) 等体过程 (C) 等温过程 (D) 绝热过程 304056：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) 314407：气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体)，当温度不变而压强增大一倍时，氢气分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况是：(A) 和都增大一倍 (B) 和都减为原来的一半(C) 增大一倍而减为原来的一半 (D) 减为原来的一半而增大一倍 324465：在一封闭容器中盛有1 mol氦气(视作理想气体)，这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于：(A) 压强p (B) 体积V (C) 温度T (D) 平均碰撞频率 334955：容积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子热运动的平均自由程为，平均碰撞频率为，若气体的热力学温度降低为原来的1/4倍，则此时分子平均自由程和平均碰撞频率分别为：(A) ， (B) ，(C) 2，2 (D) ， 二、填空题14008：若某种理想气体分子的方均根速率m / s，气体压强为p=7104 Pa，则该气体的密度为r_。24253：一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m。根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的下列平均值_，_。34017：1 mol氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27，这瓶氧气的内能为_J；分子的平均平动动能为_；分子的平均总动能为_。(摩尔气体常量 R= 8.31 Jmol-1K-1 玻尔兹曼常量 k= 1.3810-23K-1)44018：有一瓶质量为M的氢气(视作刚性双原子分子的理想气体)，温度为T，则氢分子的平均平动动能为_，氢分子的平均动能为_，该瓶氢气的内能为_。54025：一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算。氩气的定体比热，则氩原子的质量m=_。64068：储有某种刚性双原子分子理想气体的容器以速度v100 m/s运动，假设该容器突然停止，气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，此时容器中气体的温度上升 6.74，由此可知容器中气体的摩尔质量Mmol_。74069：容积为10 L(升)的盒子以速率v200 m / s匀速运动，容器中充有质量为50 g，温度为18的氢气，设盒子突然停止，气体的全部定向运动的动能都变为气体分子热运动的动能，容器与外界没有热量交换，则达到热平衡后；氢气的温度将增加_K；氢气的压强将增加_Pa。84075：已知一容器内的理想气体在温度为273 K、压强为 1.010-2 atm时，其密度为1.2410-2 kg/m3，则该气体的摩尔质量Mmol_；容器单位体积内分子的总平动动能_。94273：一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1 K，其内能增加41.6J，则该H2气的质量为_。(普适气体常量R8.31 Jmol1-K1-)104655：有两瓶气体，一瓶是氦气，另一瓶是氢气(均视为刚性分子理想气体)，若它们的压强、体积、温度均相同，则氢气的内能是氦气的_倍。114656：用绝热材料制成的一个容器，体积为2V0，被绝热板隔成A、B两部分，A内储有1 mol单原子分子理想气体，B内储有2 mol刚性双原子分子理想气体，A、B两部分压强相等均为p0，两部分体积均为V0，则：(1) 两种气体各自的内能分别为EA_；EB_；(2) 抽去绝热板，两种气体混合后处于平衡时的温度为T_。124016：三个容器内分别贮有1 mol氦(He)、 1 mol氢(H2)和1 mol氨(NH3)(均视为刚性分子的理想气体)。若它们的温度都升高1 K，则三种气体的内能的增加值分别为：氦：E_；氢：E_；氨：E_。130192：处于重力场中的某种气体，在高度z处单位体积内的分子数即分子数密度为n。若f (v)是分子的速率分布函数，则坐标介于xx+dx、yy+dy、zz+dz区间内，速率介于v v + dv区间内的分子数d N=_。144029：已知大气中分子数密度n随高度h的变化规律：，式中n0为h=0处的分子数密度。若大气中空气的摩尔质量为Mmol，温度为T，且处处相同，并设重力场是均匀的，则空气分子数密度减少到地面的一半时的高度为_。(符号exp(a)，即ea )154282：现有两条气体分子速率分布曲线(1)和(2)，如图所示。若两条曲线分别表示同一种气体处于不同的温度下的速率分布，则曲线_表示气体的温度较高。若两条曲线分别表示同一温度下的氢气和氧气的速率分布，则曲线_表示的是氧气的速率分布。164459：已知f(v)为麦克斯韦速率分布函数，N为总分子数，则：(1) 速率v 100 ms-1的分子数占总分子数的百分比的表达式为_；(2) 速率v 100 ms-1的分子数的表达式为_。174040： v (m/s) f(v)O10004040图图示的曲线分别表示了氢气和氦气在同一温度下的分子速率的分布情况。由图可知，氦气分子的最概然速率为_，氢气分子的最概然速率为_。 (1) (2) f (v) vO4282图184042：某气体在温度为T=273 K时，压强为，密度kg/m3，则该气体分子的方均根速率为_。(1 atm = 1.013105 Pa)194092：某理想气体等温压缩到给定体积时外界对气体作功|W1|，又经绝热膨胀返回原来体积时气体对外作功|W2|，则整个过程中气体(1) 从外界吸收的热量Q = _；(2) 内能增加了= _。O pVabc4108图204108：如图所示，一定量的理想气体经历abc过程，在此过程中气体从外界吸收热量Q，系统内能变化DE，请在以下空格内填上0或0 ； 0 214316： AM ； AM、BM 224584： 等压 ； 等压； 等压234683： 吸热 ； 放热； 放热 244109： 500 ； 700 254319： W/R ； 264472： ； 0274689： 1:2 ； 5:3； 5:7 285345： 294127： 500； 100304128： 200J 314698： (或)324701： 40J ； 140J 334336： 不变 ； 增加 344596： 状态几率增大 ； 不可逆的 354154： V2； ； 364006： 1.33105 Pa 374956： 2三、计算题14302：解：0.8(M / Mmol)， T0.8 Mmol v2 / (5R)=0.062 K-3分又： p=RT / V (一摩尔氧气) p=0.51 Pa-2分24070：解：定向运动动能，气体内能增量，i3。按能量守恒应有：=， -2分(1) 6.42 K-2分(2) 6.6710-4 Pa-2分(3) 2.00103 J-2分(4) -2分34077：解：(1) 设分子数为N，据： U = N (i / 2)kT 及 p = (N / V)kT 得： p = 2U / (iV) = 1.35105 Pa-4分(2) 由： 得： J-3分又： 得： T = 2 U / (5Nk)362k -3分44301：解：A= Pt = -2分DT = 2Pt /(v iR)4.81 K-3分54111：解：氦气为单原子分子理想气体，(1) 等体过程，V常量，W =0，据Q+W 可知：623 J -3分(2) 定压过程，p = 常量，=1.04103 J；与(1) 相同J-4分(3) Q =0； 与(1) 相同； (负号表示外界作功)-3分64324：解：初态参量p0、V0、T0。末态参量p0、5V0、T。由 p0V0 /T0 = p0(5V0) /T O p p0V05V0VT05T0得： T = 5T0 -1分pV图如图所示-2分等温过程：U=0QT =WT =( M /Mmol )RT ln(V2 /V1)=3RT0ln5 =1.09104 J-2分 等体过程： WV = 0 QV =UV = ( M /Mmol )CVT =( M /Mmol )CV(4T0) =3.28103CV -2分由： Q= QT +QV 得： CV =(QQT )/(3.28103)=21.0 Jmol-1K-1 -3分74587：解：(1) 气体对外作的功等于线段下所围的面积W(1/2)(1+3)1.0131052103- J405.2 J-3分(2) 由图看出 PaVa=PcVc Ta=Tc-2分内能增量 -2分(3) 由热力学第一定律得：-3分85347：解：该氮气系统经历的全部过程如图 p (atm)VV2V0V0O12设初态的压强为p0、体积为V0、温度为T0，而终态压强为p0、体积为V、温度为T。在全部过程中氮气对外所作的功W = W (等压)+ W (等温)W (等压) = p0(2 V0V0)=RT0-1分W (等温) =4 p0 V0ln (2 p0 / p0) = 4 p0 V0ln 2 = 4RT0ln2-2分 W =RT0 +4RT0ln 2=RT0 (1+ 4ln 2 )=9.41103 J-2分氮气内能改变： =15RT0 /2=1.87104 -3分氮气在全部过程中吸收的热量： Q =U+W=2.81104 J-2分90203：解：设a状态的状态参量为p0, V0, T0，则pb=9p0, Vb=V0, Tb=(pb/pa)Ta=9T0 -1分 ； -1分 pc Vc =RTc ； Tc = 27T0 -1分(1) 过程 -1分过程 Qp = C p(Tc Tb ) = 45 RT0 -1分过程 -3分(2) -2分104097：解：(1) J -3分(2) ；J-4分(3) J -3分114104：解：由图，pA=300 Pa，pB = pC =100 Pa；VA=VC=1 m3，VB =3 m3。(1) CA为等体过程，据方程pA/TA= pC /TC得：TC = TA pC / pA =100 K-2分BC为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC得：TB=TCVB/VC=300 K-2分(2) 各过程中气体所作的功分别为：AB：=400 JBC：W2 = pB (VCVB ) =200 JCA： W3 =0 -3分(3) 整个循环过程中气体所作总功为：W= W1 +W2 +W3 =200 J因为循环过程气体内能增量为U=0，因此该循环中气体总吸热：Q =W+U =200 J-3分124114：解：(1) pV图如右图-2分T3T4T2T11212V (L) p (atm)O(2) T4=T10-2分(3) 5.6102 J-4分(4) WQ5.6102 J-2分134155：解：(1) 刚性多原子分子 i = 6，-1分K-2分 J-2分(2) 绝热 W =U =7.48103 J (外界对气体作功)-2分(3) p2 = n kT2 n = p2 /(kT2 )=1.961026 个/m3 -3分144110：解：(1) 过程ab与bc为吸热过程，吸热总和为：Q1=CV(TbTa)+Cp(TcTb)=800J-4分(2) 循环过程对外所作总功为图中矩形面积：W = pb(VcVb)pd(Vd Va) =100J-2分 (3) Ta=paVa/R，Tc = pcVc/R； Tb = pbVb /R，Td = pdVd/RTaTc = (paVa pcVc)/R2=(12104)/R2 TbTd = (pbVb pdVd)/R2=(12104)/R2 TaTc=TbTd -4分154130：解：由图得： pA400 Pa， pBpC100 Pa， VAVB2 m3，VC6 m3 (1) CA为等体过程，据方程pA /TA = pC /TC ，得：TC = TA pC / pA =75 K -1分BC为等压过程，据方程 VB /TB =VC TC ，得：TB = TC VB / VC =225 K-1分(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：由知该气体为双原子分子气体，BC等压过程吸热：J-2分CA等体过程吸热：J-2分循环过程U =0，整个循环过程净吸热：J AB过程净吸热：Q1=QQ2Q3=500J-4分164258：解： kg/m3 -5分