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1、综合练习 3-1大学物理综合练习(三)气体动理论与热力学班级学号： 姓 名： 日 期： 一、选择题(把正确答案的序号填入括号内)1若气体分子的速率分布曲线如图所示， 其中 、 两部分面积相等，则图中 为ab0v(A)最概然速率 ；pv0(B)平均速率 ；(C)方均根速率 ；20(D)速率大于和小于 的分子数各占一半。v 2一定质量的理想气体，从状态 经过等容过程变到状态 ，则两态的最),(VpA),2(VpB概然速率之比 为ApBv/(A) ； (B) ； (C) ； (D) 。31/2 3如图所示的两条曲线分别表示在相同温度下，氢气和氧气分子的速率分布曲线，则氧分子和氢分子最概然速率之比为2
2、/pHov(A) ；1(B) ；4/(C) ；8(D) 。 4容器中装有温度为 K、压强为 1atm 的氧气，假设容器的绝对温度加倍，因此分子273被分离为原子，试问氧原子的方均根速率为氧分子的方均根速率的多少倍？(A) ； (B) ； (C) ； (D) 。21/2 5一容器内盛有一摩尔的氢气和一摩尔的氦气，其混合后的稳恒温度为 ，则混合127气体的算术平均速率为of (v) vabv0ovvpf (v)o2 vpH2综合练习 3-2(A) ； (B) ；)12(54R)12(50R(C) ； (D) 。034 6气体的温度升高时，麦克斯韦速率分布函数曲线的变化是(A)曲线下的面积增大，最概
3、然速率增大；(B)曲线下的面积不变，最概然速率增大；(C)曲线下的面积减小，最概然速率增大；(D)曲线下的面积不变，最概然速率减小。 7一容器装着一定量的某种气体，下述几种说法哪一种对?(A) 容器内各部分压强相等，这状态一定是平衡态；(B) 容器内各部分温度相等，这状态一定是平衡态；(C) 容器内各部分压强相等，且各部分密度也相同，这状态一定是平衡态。 8图中表示在不同条件下理想气体的体积密度 随压强变化的五种曲线，试问哪个图准确地描述了等温条件下一定质量的气体的密度随压强的变化? 9理想气体作一循环过程 ，其中 为等acba压过程， 为半圆弧， 。在此循acbp2环过程中，气体净吸热为：(
4、A) ；)(abpmolTCMQ(B) ；abpolpppp(A) (B) (C) (D) (E)oVacbcp综合练习 3-3(C) ；)(abpmolTCMQ(D) 。0 10一定量的理想气体，由平衡态 变化到平衡态 ，AB如图所示，则无论经过什么过程，系统必然(A)对外作正功；(B)内能增加；(C)从外界吸热；(D)向外界放热。 11一理想气体，经如图所示的各过程，则(A)与 内能改变不同；(B)与吸收热量相同；(C)与作功相同；(D)为吸热过程；(E) 为吸热过程。 12理想气体经图中所示三个可逆过程循环一周，过程为绝热膨胀，为等容过程，为等温压缩过程，则此循环过程中(A)内能增加；(
5、B)气体对外界作功；(C)内能减小；(D)气体向外界放热；(E)气体从外界吸热。 13如图，两热机串联使用，则这两个热机一起工作的最大可能效率为(A) ； (B) ； (C) ； (D) 。13T12T213T31TopV ABpVo IT1T2绝热线pVoT3 Q3热机2Q2 T2Q2热机1T1Q1综合练习 3-4 14在功与热转变过程中，下面的哪些叙述是正确的(A)不可能制成一种循环动作的热机，只从一个热源吸取热量，使之完全变为有用的功，而其他物体不发生任何变化；(B)可逆卡诺机的效率最高，但恒小于 1；(C)功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功；(D)绝热过程对外作正功，则系统的内能
6、必减少。 15对于热传递过程，下面哪些叙述是正确的?(A)热量不能从低温物体向高温物体传递；(B)热量从高温物体向低温物体传递是不可逆过程；(C)热传递的不可逆性与热功转变的不可逆性是等价的；(D)功可以全部变为热，而热不能全部变为功。 二、填充题(单位制为 SI)1 、 、 这三种速率常用于不同的问题中：(1)在讨论速率分布时，就要用到 pv2；(2)在计算分子的平均碰撞频率时，就要用到 ；(3)在计算分子的平均平动动能时就要用到 。2三个状态参量 、 、 都相同的氦气和氧气，它们的分子数密度之比为 pVT eHOn:2；它们的内能之比为 。eHOE:23理想气体定压膨胀时，分子的平均自由程
7、与温度的关系是 ，故 与温度成 ，平均碰撞频率与温度的关系是 Z，故 与温度 。Z4如果在一固定的容器内，理想气体分子的平均速率提高为原来的二倍，则温度提高为原来的 倍，压强提高为原来的 倍。5有 个同种分子的理想气体，在温度 和N1T时的麦氏速率分布情况分别由两)(212T曲线(、)表示。(1)对应 的速率分布曲1线是 ，最概然速率为 A2 A1)(vf vo0v综合练习 3-5；(2)若阴影部分的面积为 ，则在两种温度下气体中分子运动速率小于 的分子数之A0v差为 。6若 为气体分子速率分布函数，试说明以下各式的物理意义)(vf(1) ( 为分子数密度)： ；nfd(2) ： ；10vNf
8、(3) : 0d()vf。7指出下列理想气体方程微分形式与哪一种热力学准静态过程相对应，并在括号内填上(1) ( )； (2) ( )；TRMVpmoldd TRMpVmoldd(3) ( )； (4) ( )。0 CQVol8如果把空气假设为双原子分子，试指出在等压过程中，空气从外界吸收的热量有 %用于对外作功；有 %用于使内能增加。9一定质量的理想气体经过一个过程，体积由 缩小为 ，这过程可以是绝热或等0V2/0温过程，也可以是等压过程，则外界对系统作功最大的是 ，最小的是 。10一摩尔氮气(设服从范德瓦尔斯方程)作等温膨胀，体积由 变到 ，则氮气对外界* 1V2作的功 。A11某一定气体
9、，由初始状态 、 分别经以下两个可逆过程体积压缩至 ，问两* 1pV/1种过程中气体的熵变为多少?等温： ；绝热： 。综合练习 3-6三、计算题1 个假想的粒子，其速率分布如图所示，求：N(1)由 和 求图中的常数 ；0va(2)求速率在 到 之间粒子数；5.0.2v(3)求粒子的平均速率。2根据麦克斯韦速率分布律证明：速率在最概然速率 区间内的分子数与vp成反比( 很小)。Tv )(vNf vo0v02a综合练习 3-731mol 双原子分子理想气体从状态 沿 图所示直线变化到状态 ，),(1VpA),(2VpB试求：(1)气体的内能增量；(2)气体对外界所作的功；(3)气体在此过程的摩尔热
10、容量。4分别用热力学第一定律和第二定律证明绝热线与等温线不能相交于两点。VpO121V2A综合练习 3-85如果理想气体的状态依照 的规律变化，求气体从 膨胀到 所做的功。膨胀paV1V2时气体温度是升高，还是降低的?( 为常数)。6如图理想气体一循环过程，其中 为绝热过程， 为等温过程。已知 点的状态参caaba量为 ， 点的状态参量为 ，并知 值，问:),(1VTb),(2VT(1)气体在 ， 两过程中是否和外界交换热量?吸热还是放热?；a(2)求 点对应的 ；c),(c(3)该循环的效率。1VOVp),(1VTa),(21bc1V2综合练习 3-97一个用电动机带动的热泵，可从 的室外吸取热量传到 的室内。问在理想情517况下该泵每消耗 1000J 的功有多少热量传到室内?8如图所示，已知 、 是绝热线， 是等ABDCOA温线。如果系统在 过程中放热 J，O10的面积为 J， 的面积为 J，试问在307过程中系统是吸热还是放热，热量是多少?BD9试求 1kg 的水在标准状况下由 0的水变到 100水蒸汽的熵变。( 水的比热为*kJ/kgK；汽化热为 kJ/kg）18.4C253pVBDCo
