大学物理习题集

三.计算题

1. 一定量的理想气体,由状态a经b到达c.(如图18.1,abc为一直线)求此过程中

(1) 气体对外作的功； (2) 气体内能的增量； p p(atm) (3) 气体吸收的热量. a 3 5B C (1atm = 1.013×10Pa) b 2 2. 一系统由图18.2中的A态沿ABC 1 c D A V(l) 到达C态时,吸收了50 J的热量,同时

V 0 1 2 3 O 对外做了126 J的功.

图18.1 图18.2 (1) 如果沿ADC进行,则系统做

功42J,问这系统吸收了多少热量？

(2) 当系统由C态沿曲线CA返回A态时,如果外界对系统做功84J,问这系统是吸热还是放 热？热量传递是多少？

练习二十一 循环过程

一.选择题

1. 1mol理想气体从p－V图上初态a分别经历如图19.1所示的(1)或(2)过程到达末态b.已知Ta

p (A) Q1 > Q2 > 0 . (B) Q2> Q1 > 0 .

(C) Q2 < Q1 <0 . (D) Q1 < Q2 < 0 . (1) a (E) Q1 = Q2 > 0 .

2. 热力学第一定律只适用于 (2) b (A) 准静态过程(或平衡过程). O V (B) 初、终态为平衡态的一切过程.

图19.1

(C) 封闭系统(或孤立系统).

(D) 一切热力学系统的任意过程.

3. 对一定量的理想气体,下列所述过程中不可能发生的是

(A) 从外界吸热,但温度降低； (B) 对外做功且同时吸热； (C) 吸热且同时体积被压缩； (D) 等温下的绝热膨胀.

二.填空题

1. 一定质量的理想气体在两等温线之间作由a→b的绝热变化, 如图19..2所示.设在a→b过程中,内能的增量为?E,温度的增量为?T,对外做功为A,从外界吸收的热为Q,则在这几个量中,符号为正的量是 ；符号为负的量是 ；等于零的量是 .

p T2 O a T1 b 图19.2

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V 2. 一气缸内储有10mol的单原子理想气体，在压缩过程中外界做功209J，气体温度升高了1K, 则气体内能的增量?E = ,气体吸收热量Q = ,此过程摩尔热容C = .

三.计算题

1. 0.02kg的氦气(视为理想气体),温度由17?C升为27?C,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.

2. 2 mol 单原子分子的理想气体,开始时处于压强p1 = 10atm、温度T1 = 400K的平衡态,后经过一个绝热过程,压强变为p2 = 2atm,求在此过程中气体对外作的功.

练习二十二 热力学第二定律 熵及熵增加原理

一.选择题

1. 一绝热密封容器,用隔板分成相等的两部分,左边盛有一定量的理想气体,压强为p0,右边为真空,如图20.1所示.今将隔板抽去,气体自由膨胀,则气体达到平衡时,气体的压强是(下列各式中? = CP / CV): (A) p0 /2 ?. (B) 2?p0. (C) p0.

图20.1 (D) p0 /2.

2. 某理想气体,初态温度为T,体积为V,先绝热变化使体积变为2V,再等容变化使温度恢复到T,最后等温变化使气体回到初态,则整个循环过程中,气体 (A) 向外界放热. (B) 从外界吸热. (C) 对外界做正功. (D) 内能减少.

3. 气体由一定的初态绝热压缩到一定体积,一次缓缓地压缩,温度变化为?T1；另一次很快地压缩稳定后温度变化为?T2.其它条件都相同,则有 (A) ?T1 = ?T2. (B) ?T1 < ?T2. (C) ?T1 > ?T2. (D) 无法判断.

二.填空题

1. 一卡诺热机低温热源的温度为27?C,效率为40% ,高温热源的温度T1 = .

2. 设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环,在夏天工作,环境温度在35?C,冰箱内的温度为0?C,这台电冰箱的理想制冷系数为? = .

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三.计算题

1. 一作卡诺循环的热机,高温热源的温度为400K,每一循环从此热源吸进100J的热量并向一低温热源放出80J的热量.求 (1) 低温热源温度； (2) 该循环的热机效率. p (atm) 2. 汽缸内贮有36g水蒸汽(水蒸汽视为刚性分子理 6 b 想气体),经abcda循环过程,如图20.2所示.其中a－b、c－d为等容过程,b－c为等温过程,d－a为等压过

c 程.试求:

(1) Ada = ？ 2 a d (2) ?Eab =？

V(L) (3) 循环过程水蒸汽作的净功 A =？ 0 25 50 (4) 循环效率?=？

图20.2

练习二十三 热学习题课

一.选择题

1. 下面各种情况中可能存在的是

(A) 由pV=(M/Mmol)RT知,在等温条件下,逐渐增大压强,当p→∞时,V→0； (B) 由pV=(M/Mmol)RT知,在等温条件下,逐渐让体积膨胀,当V→∞时,p→0； (C) 由E=(M/Mmol)iRT/2知,当T→0时,E→0；

－

(D) 由绝热方程式V?1T=恒量知，当V→0时，T→∞、E→∞.

2. AB两容器分别装有两种不同的理想气体,A的容积是B的两倍,A容器内分子质量是B容器分子质量的1/2.两容器内气体的压强温度相同,(如用n、?、M分别表示气体的分子数密度、气体质量密度、气体质量)则

(A) nA =2nB , ?A=?B , MA= 2MB. (B) nA = nB/2 , ?A=?B/4 , MA= MB/2. (C) nA = nB , ?A=2?B , MA= 4MB. (D) nA = nB , ?A=?B/2 , MA= MB .

3. 由热力学第一定律可以判断一微小过程中dQ、dE、dA的正负,下面判断中错误的是

(A) 等容升压、等温膨胀 、等压膨胀中dQ>0； (B) 等容升压、等压膨胀中dE>0； (C) 等压膨胀时dQ、dE、dA同为正； (D) 绝热膨胀时dE>0. 二.填空题

1. 质量相等的氢与氦放在两个容积相等的容器里，它们的温度相同，用脚码1代表H2，用脚码2代表He，则质量密度之比?1:?2= ；分子数密度之比n1:n2= ；压强之比 p1:p2= ；分子平均动能之比?1:?2= ；总内能之比E1:E2= ；最可几速率之比vp1:vp2= . 24

2. 取一圆柱形气缸，把气体密封在里面，由外界维持它两端的温度不变,但不相等，气缸内每一处都有一不随时间而变的温度，在此情况下，气体是否处于平衡态？答

三.计算题

1. 一气缸内盛有一定量的刚性双原子分子理想气体,气缸活塞 的

p1,V1, 面积S=0.05m2, 活塞与缸壁之间不漏气,摩擦忽略不计, 活塞左侧

∧∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ ∧ p0 T1 通大气,大气压强p0=1.0×105pa,倔强系数k=5×104N/m的一根弹簧

的两端分别固定于活塞和一固定板上,如图21.1,开始时气缸内气体

图21.1 处于压强、体积分别为p1=p0=1.0×105pa, V1=0.015m3的初态,今缓

慢的加热气缸,缸内气体缓慢地膨胀到V2=0.02m3.求:在此过程中气p A B 体从外界吸收的热量.

2. 一定量的理想气体经历如图21.2所示的循环过程,A→B和C→D是等压过程,B→C和D→A是绝热过程.己知:TC = 300K, TB =

C D 400K,试求此循环的效率.

O V

练习二十四 电场强度

图21.2

一、选择题

1．一均匀带电球面，电荷面密度为?，球面内电场强度处处为零，球面上面元dS的一个电量为?dS的电荷元在球面内各点产生的电场强度 (A) 处处为零. (B) 不一定都为零. (C) 处处不为零. (D) 无法判定.

2．关于电场强度定义式E = F/q0，下列说法中哪个是正确的？

(A) 场强E的大小与试探电荷q0的大小成反比；

(B) 对场中某点，试探电荷受力F与q0的比值不因q0而变； (C) 试探电荷受力F的方向就是场强E的方向；

(D) 若场中某点不放试探电荷q0，则F = 0，从而E = 0.

3．图22.1所示为一沿x轴放置的“无限长”分段均匀带电直线,电荷线密度分别为?? ( x < 0)和?? ( x > 0)，则xOy平面上(0, a)点处的场强为:

y ?(A ) i. (B) 0.

? (0, a) 2??0a(C)

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??i. (D) (i?j).

4??0a4??0a+?

O

??

图22.1

x