《大学物理同步训练第09章热力学基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理同步训练第09章热力学基础（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 1 / 8 第九第九章章 热力学基础热力学基础 一、选择题 1. 如图 1 所示，一定量的理想气体，由平衡状态 A 变到平衡状态 B（= ） ，则无论经过的是什么过程，系统必然 （A）对外做正功 （B）内能增加 （C）从外界吸热 （D）向外界放热 答案：答案：B 分析：分析：功和热量为过程量，其大小、正负与过程有关，故 A、C、D 选项错误；内能（温度）为状态量，与过程无关。由图可知，B 点内能高于 A 点（由内能公式内能公式 = 可得，式中i 为气体分子自由度，见气体动理论选择题 1） 。 2. 对于室温下的单原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系
2、统对外所做的功与从外界吸收的热量之比 等于 （A）2 3 （B）1 2 （C）2 5 （D）2 7 答案：答案：C 分析：分析：由等压过程公式等压过程公式: = ( + ):可得 = 2 (3 + 2) = 2 5。 3. 压强、 体积、 温度都相等的常温下的氧气和氦气， 分别在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外做的功之比为 （A）1：1 （B）5：9 （C）5：7 （D）9：5 答案：答案：C 分析：分析： （参考选择题 2）可得 =2 + 2 O2 He=2 (O2+ 2) 2 (He+ 2)=3 + 2 5 + 2=5 7 关于自由度 i 可参考气体动理论选择题 1。 4. 在下列理想
3、气体过程中，哪些过程可能发生？ （A）等体积加热时，内能减少，同时压强升高 （B）等温压缩时，压强升高，同时吸热 （C）等压压缩时，内能增加，同时吸热 （D）绝热压缩时，压强升高，同时内能增加 答案：答案：D 同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 2 / 8 分析：分析： 热力学第一定律热力学第一定律 = + （其中（其中为系统吸收的热量，为系统吸收的热量， 为系统内能的增量，为系统内能的增量，为系统对外所做的功）为系统对外所做的功） 。等体过程， = 0，吸收热量 0，则 0，系统内能增加，故 A 错误；等温压缩， 0，系统内能增加，由绝热过程曲线可知压强升高，故 D 正确。 5. 分别
4、在等温、等压、等容情况下，将 400 J 的热量传给标准状况下的 2 mol 氢气，关于 3个过程内能的变化说法正确的是 （A）等容过程做功最多，等压过程内能增加最多 （B）等压过程做功最多，等容过程内能增加最多 （C）等温过程做功最多，等压过程内能增加最多 （D）等温过程做功最多，等容过程内能增加最多 答案：答案：D 分析：分析： 等容过程， 系统不对外做功， 吸收的热量全部用于提高自己的内能， 故内能增加最多；等温过程，系统内能不变，吸收的热量全部用于对外做功，故做功最多；等压过程吸收的热量一部分用于提高自己的内能，一部分用于对外做功。故 D 正确。具体计算如下 等容过程： = 0， =
5、= 400 J（参考选择题 4） 等压过程： = 2/7 = 800 7 J， = 5/7 = 2000 7 J（参考选择题 2） 等温过程： = 0， = = 400 J（参考选择题 4） 6. 如图所示，一定量的理想气体经历 过程，在此过程中气体从外界吸收热量 Q，系统内能变化，则以下说法正确的是 （A）系统从外界吸收热量，内能增大 （B）系统从外界吸收热量，内能减小 （C）系统向外界释放热量，内能增大 （D）系统向外界释放热量，内能减小 答案：答案：A 分析：分析：在在 图中，图中，()曲线和曲线和 V 轴所夹面积为系统对外所作的功，体积增加时为正功，轴所夹面积为系统对外所作的功，体积增
6、加时为正功，体积减小时为负攻；系统内能为体积减小时为负攻；系统内能为 = = 。由图可知， 0，内能增加； 0（大小为图中阴影部分） ，由热一律（见选择题 4）可得 0，系统吸热。故 A正确。 同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 3 / 8 7. 一定量理想气体，从 图上同一初态 A 开始，分别经历 3 种不同的过程过渡到不同的末态，但末态的温度相同，如图所示，其中 是绝热过程，以下说法正确的是 （A） 过程中气体吸热， 过程中气体放热 （B） 过程中气体放热， 过程中气体吸热 （C） 过程中气体吸热， 过程中气体也吸热 （D） 过程中气体放热， 过程中气体也放热 答案：答案：B 分析：
7、分析：由内能公式和功的计算（参考选择题 6）可得 = = + = 0， 为吸热过程 8. 如图所示，一定量的理想气体体积由 V 变为 V/2，分别经历 B等压过程， 等温过程， D绝热过程，关于外界对系统做功，以下说法正确的是 （A）绝热过程最大，等压过程最小 （B）绝热过程最大，等温过程最小 （C）等压过程最大，绝热过程最小 （D）等压过程最大，等温过程最小 答案：答案：A 分析：分析：参考选择题 6，外界对系统做的功为曲线下的面积，由图可知绝热过程最大，等压过程最小，A 选项正确。 9. 一定量理想气体经历的循环过程用 曲线表示（如图） ，在此循环过程中，气体内能增大的过程是 （A） B
8、（B） C （C） A （D） C和 A 答案：答案：A 分析：分析：由理想气体内能公式（见选择题 6）可知理想气体的内能正比于温度，图中温度升高的曲线只有 ，故只有 过程内能增大。 10. 根据热力学第二定律判断下列说法正确的是 同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 4 / 8 （A）不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 （B）功可以全部变为热，但热不能全部变为功 （C）理想气体自由绝热膨胀过程熵增加 （D）热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 答案：答案：C 分析：分析： （概念题）在等温膨胀过程中，系统可以从单一热源吸收热量，并使之全部变为有用功，故 A、B 选项错误；利用
9、制冷机，热量可以从低温物体传到高温物体，故 D 选项错误；一切自发过程都是熵增过程，故 C 正确。 二、填空题 1. 密封在体积为 V 的容器内的某种平衡态气体的分子数为 N，则此气体的分子数密度为 =_，设此气体的总质量为 M，其摩尔质量为mol，则此气体的摩尔数为_，分子数 N 与阿伏伽德罗常数0的关系为_。 答案：答案： ； mol； = 0 mol 分析：分析： （概念题）略。 2. 对一定的气体加热，向其传递了 826 J 的热量，受热膨胀对外做功 500 J。则该气体内能变化为_J。 答案：答案：326 分析：分析：由热一律（见选择题 4）可得 = = 826 500 = 326
10、J。 3. 一定量的某种理想气体在等压过程中对外做功为 200 J。若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热_J；若此气体为双原子分子气体，则需吸热_J。 答案：答案：500；700 分析：分析： 由等压过程公式 （见选择题 2） 可知 = ( + 2) 2 。 已知单原子分子自由度为 = 3，双原子分子自由度为 = 5， = 200 J，代入可得系统吸热分别为 1=3 + 2 2 200 = 500 J 2=5 + 2 2 200 = 700 J 4. 一气缸内贮有 10 mol 的单原子分子的理想气体， 在压缩过程中外界做功 209 J，气体升温1 K，此过程中气体内能增量为_，外界传
11、给气体的热量为_。 （普适气体常量 = 8.31 J mol1 K1） 答案：答案：124.65 J；84.35 J 分析：分析：由内能公式（见选择题 6）可得 = 2= 10 3 8.31 1 2= 124.65 J；同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 5 / 8 由热一律（见选择题 4）可得 = + = 124.65 + (209) = 84.35 J。 5. 气体经历如图所示的循环过程，在这个循环中外界传给气体的净热量是_。 答案：答案：90 J 分析：分析：气体在循环过程中对外所做的功等于从外界净吸收的热气体在循环过程中对外所做的功等于从外界净吸收的热量，其大小为循环曲线内部的面
12、积；若是正循环（顺势针） ，面量，其大小为循环曲线内部的面积；若是正循环（顺势针） ，面积为正，若是逆循环（逆时针） ，面积为负。积为正，若是逆循环（逆时针） ，面积为负。如图可得气体在循环过程中的净吸热为 = (4 1)(40 10) = 90 J。 6. 如图所示，该过程中 1 mol 理想气体的压强 p 与温度 T 的关系是_。 答案：答案：2= 1 1 分析：分析：由图可知压强与体积成线性关系 = (11) ，与物态方程 = = 联立消去 V，可得 1 1 = 2=1 1 7. 1 mol 单原子分子理想气体做如图所示得循环，则经过一次循环气体所做的净功 =_。 答案：答案： J 分析
13、：分析：在循环过程中气体所做的净功等于曲线所包围的面积（参考填空题 5） 。由图可得 = 12= J 8. 如图所示，0.32 kg 的氧气做 abcda 的循环，若2= 21，1= 300 K，2= 200 K，则此循环的效率 =_。 答案：答案：15.1% 分析：分析：在等温过程中，在等温过程中， = ， = = ()；在；在等体过程中等体过程中 = ， = = = () 。由图可知 = 1ln2 1= 300ln2 = 2ln1 2= 200ln2 = 5 2(2 1) = 250 = 5 2(1 2) = 250 由热机效率定义热机效率定义 = = 可得 = 1 |+ | + = 1 250 + 200ln2 250 + 300ln2=2ln2 5 + 6ln2 15.1% 同步训练答案 第九章 热力学基础 许照锦 6 / 8 9. 如图所示，一定量的理想气体沿着图中直线从状态 a 变化到状态 b。则在此过程中，系统对外做功 =_，内能变化 =_。
