大学物理上册复习试题及试题答案

二、填空题

1.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= 。 2.有一卡诺热机,用29kg空气为工作物质,工作在270C的高温热源与

?730C的低温热源之间,此热机的热效率η

= 。若在等温膨

胀的过程中气缸体积增大2.718倍,则此热机每一循环所作的功为 。(空气的摩尔质量为29?10?3kg.mol?1)

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.若某容器内温度为300K的二氧化碳气体(可视为刚性分子理想气体)的内能为3.74?103J,则该容器内气体分子总数为 。(玻尔兹曼常数K?1.38?10?23J?K?1;NA?6.02?1023个mol)

5.容器中储有1摩尔的氮气,压强为1.33Pa,温度为7?C,则1m3中氮气的分子数为 ;容器中的氮气的密度为 ;1m3中氮气分子的总平动动能为 。(氮气的摩尔质量

28?10?3kg?mol?1)

6.一热机由温度为727?C的高温热源吸热,向温度为527?C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 J。

7.一定量的理想气体处于热动平衡状态时,此热力学系统的不随时间变化的三个宏观量是 ,而随时间不断变化的微观量是 。

8.在平衡状态下,已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为f(?)。试说明下列各式的物理意义:

(1)?f(?)d?表示 ;

?p??(2)??2f(?)d?表示 ;

0(3)??f(?)d?表示 ;

0? (4) Nf(?)d?表示 ?21 ;

(5)??f(?)d?表示 。 9.两种不同的理想气体,分子的算术平均速率相同,则它们的最可几速率 ;分子平均平动动能 。(填:“相同”或“不相同”)

10.两瓶不同种类的气体,它们的温度和压强相同,但体积不同。则它们的分子数密度 ;体密度(?) ;单位体积中分子总平动动能 。(填:“相同”或“不相同”)

11.图示为某种气体的两条麦克斯韦速率分布曲线,则它们的最可几速率

?p1 ?p2,温度T1 T2,曲线下的面积 S1 S2; f(?p1) f(?p2)。(填:> , < ,= )

12.卡诺致冷机,其低温热源为T2=300K,高温热源T1 =450K,每一循环从低温热源吸热Q2=400J,则该致冷机的致冷系数?c= ,每一循环中外界必须作功A= J。

13.对一定质量的理想气体进行等温压缩。若初始时每立方米体积内气体分子数为1.96×1024,当压强升高到初始值的两倍时,每立方米体积内气体分子数应为 。

14.要使一热力学系统的内能增加,可以通过 或 两种方式,或者两种方式兼用来完成。热力学系统的状态发生变化时,其内能的改变量只决定于 而与 无关。 15.在P—V图上

(1)系统的某一平衡态用 来表示;(2)系统的某一平衡过程用 来表示;(3)系统的某一平衡循环过程用 来表示。

16.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 。 17

P(N/m2) 40 10 0 1 4 V(m3) (1) ; ( 。

18.说明下列各项的物理意义:

1KT22)

?p?Nf(?)d?0

19.在图中,两条曲线a,b分别表示相同温度下,氢气和氧气分子的速率分布曲线,则a表示 气分子的速率分布曲线;b表示 气分子的速率分布曲线。

20.气体处于平衡态时,分子的速率分布曲线如图所示,图中A、B两部分的面积之比为

1:2,则它们的物理意义

是 。

21.CO2(两个氧原子对称地附在碳原子的两侧)自由度为 。(不考虑分子内原子的振动)

22.某种气体分子在温度T1时的方均根速率等于温度T2时的平均速率,则

T2:T1? 。

23.理想气体 过程中,系统吸收的热量也可用P-V图上的面积表示。

24.如图所示,a1b过程是绝热过程,a2b在P-V图上是一段直线,在a2b过程中,气体做功A 0,内能增量?U 0,吸收热量Q 0。(填?,?,?) 25.如图所示,有1摩尔刚性

双原子分子理想气体,由初态?p1,V1?沿P-V图上一条直线过程膨胀到末态?p2,V2?,则在该过程中气体对外做功A= ,气体内能增量?U= 。(已知cV

26.一定质量的理想气体经过压缩后,体积减为原来的一半,这个过程可以是绝热、等温或等压过程。如果要使外界做的机械功最大,那么这个过程应是 过程。

三、计算题 1.

设氢气的温度为300?C,设速率在1500m/s~1510 m/s之间的分子

?5R) 2数为?N1;速率在2170 m/s ~2180 m/s之间的分子数为?N2;速率在3000 m/s ~3010 m/s之间的分子数为?N3,求 2.

如图所示,有N个粒子组成的系统。

?N1:?N2:?N3。

其速率分布函数为

f1(?)??

(0????0)

f2(?)?a (?0???2?0) f3(?)?0

(??2?0)

求:(1)常数a;(2)速率在1.5?0~2?0之间的粒子数;粒子的平均速率。 3.

求在温度为30?C时氧气分子的平均平动动能,平均动能,以及4

克氧气的内能。 4.

质量为0.1kg,温度为27?C的氮气,装在容积为0.01m3的容器中,

容器以??100m/s的速率作匀速直线运动,若容器突然停下来,定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能,则平衡后氮气的温度和压强

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