物理学本科《热学》期终试卷（七）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 36 12 12 三 10 12 总分 100 一、选择题（18%，每小题2分） 1、两个相同的容器都装有氢气，以一玻璃 管相通，管中用一水银滴作活塞。当左边 容器的温度0℃而右边为20℃时，水银滴 刚好在玻璃管的中央而保持平衡。若将两 个容器中的气体温度都升高10℃时，水银 滴将会（ ）
A、向左移动 B、向右移动 C、不动 2、气体处于平衡态时，下列哪种说法不正确的是（ ）
A、气体分子的平均速度为零 B、气体分子的平均动量为零 C、气体分子的平均动能不为零 D、气体分子的平均速度为
8KT m?3、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（ ） A、单位体积内的分子数是不相同的 B、单位体积内气体质量是不相同的
C、单位体积内气体分子的总平均平动能是不相同
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4、若气体分子速率分布曲线如右图所示，图中 A、B两部分面积相等，则v0表示（ ） A、最可几速率 B、方均根速率 C、平均速率
D、大于和小于v0的分子数各占一半
5、下图所示的循环由等温、等压及等容组成， 欲求循环效率，应该用下面哪个式子才对（ ） A、??1?T2A B、??
Q1?Q3T1C、??AA D、??
Q1?Q?3?Q2Q16、被绝热材料包围的容器内现隔为两半，左边是理
想气体，右边是真空，如果把隔板抽出，气体将自由膨胀，达到平衡后则（ ）
A、温度不变，熵不变 B、温度降低，熵增加 C、温度不变，熵增加 D、温度升高，熵增加 7、理想气体不能通过相变成为液体是因为（ ） A、粒子间无相互作用 B、粒子之间无碰撞 C、粒子无体积大小 D、系统的体积有限
8、某甲说：“由热力学第一定律可以证明理想气体可逆卡诺循环的效率
??1?T2” 。 T1某乙说“由热力学第一定律可以证明任何可逆卡诺循环的效率都等于
63
1?T2” 。 T1某丙说“由热力学第一定律可以证明任何热机的效率不可能等于1” 。（ ）
A、三个人所说的都不对 B、三个人所说的都对
C、甲和乙说的对，丙说的不对 D、甲说的对，乙和丙说的不对 9、表面张力系数为α的液体形成一个半径为R的球型液膜，则液膜内外的压强差P外—P内等于（ ）
2?4?2?4? A、 B、 C、? D、?
RRRR二、填空题（36%）
1、如图所示，T1和T2为等温线， Ⅰ′——Ⅱ为绝热过程，试判 断Ⅰ′——Ⅱ′过程的比热C1为 _________，Ⅰ″——Ⅱ过程的比 热为________。（填“+” 、“-”“O” ） （4分）
2、在右面的T——V图上画出（1）等容过 程；（2）等压过程；（3）等温过程；（4）绝热过程 的过程曲线。（4分）
3、标准状态下的22.4升氧气和22.4升的氦气相混合，则氦原子的平均能量是________，氧分子的平均能量是___________氦气所具有的内能与系
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统总内能之比为_________。（分子看作刚性）（4分）
4、在三种输运现象中，粘滞现象输运的是__________；热传导现象输运的是__________；扩散现象输运的是________。（4分）
5、对理想气体绝热自由膨胀过程不能应用PV?=C（C为常数）常数这个公式的原因是_____________。（4分）
6、应用热力学第二定律就把物质的状态方程和内能或焓联系起来，分别可
??U???H?以得到?（4分） ?=____________??=___________。
?V?P??T??T7、晶体中将粒子结合在一起的力称为化学键，化学键有_______、________、_______、_______、________五类。（4分）
8、有一直径为0.5mm的细玻璃管的一端垂直浸入水中，水的表面张力系数α=7.3×10-2N/m，水与玻璃的接触角θ=0，则管子内的水面会_______，其高度等于______。（4分）
9、压强为760mmHg时水在100℃沸腾，此时水的汽化热为2.26×106J/kg，比容为1.671m3/kg，则在压强为770mmHg时水的沸点为______。（4分） 三、计算题（46%）
1、假定分子数为N的气体分子的速率分布如 下图所示，试求： （1）最可几速率； （2）由N和V0求α值； （3）平均速率；（12分） （4）分布在0~
V0的分子数 2 65
2、1mol非刚性双原子分子的理想气体，经历如图所示的循环过程，其中AB段是直线。 试求：
（1）在AB过程中内能的变化量； （2）此循环过程对外作的净功； （3）循环效率。（12分）
3、一刚性盒子中有温度为T0的1mol空气，一致冷机工作于温度为T0的热源和刚性盒子之间，致冷机从热源中抽取热量，把刚性盒子内的空气由T0升温到T1，已知空气的定容热容量为Cv常数，刚性盒子的热容量忽略不计。
试求：（1）盒内空气熵的改变；
（2）外界对致冷机作的最小功。（10分）
4、气压计因毛细现象而读数不准，已知水银的表面张力系数α=0.49N/m气压计玻管直径为d=2×10-3m,设某日,测量出大气压的水银柱高度为h=0.7128m，试求：
（1）若不考虑毛细现象，大气压强是多少？ （2）若考虑毛细现象，大气压强又是多少？
（3）欲使气压计的读数因毛细现象而产生的误差小于1×10-4m水银柱,
那么气压计玻管的最小内径为多大？
已知水银与玻管的接触角为θ=π，水银密度ρ=13.6×103kg/m3 。
（12分）
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物理学本科《热学》期终试卷（一）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 24 二 28
一、选择题（24%，每题4分）
1、热力学系统经绝热过程，系统的熵（ E ） A、增加 B、减少 C、不变
D、可以增加也可以减少 E、可以增加也可以不变 2、两种理想气体的温度相同，摩尔数也相同，则它们的内能（ C ） A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同 3、一隔板把长方形容器分成积相等的两部分，一边装CO2，另一边装H2，两边气体的质量相同，温度也相同， 设隔板与器壁之间无摩擦，隔板（ C ） A、不动 B、向右移动 C、向左移动 4、1mol理想气体从同一状态出发，通过下列三个
过程，温度从T1降至T2，则系统放热最大的过程为（ A ） A、等压过程 B、等容过程 C、绝热过程 5、下列过程中，趋于可逆过程的有（ C ）
A、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，且活塞与汽缸间没有摩擦
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三 10 10 10 8 10 总分 100 的膨胀过程
B、汽缸中存有气体，活塞上没有外加压强，但活塞与汽缸间磨擦很大，气体缓慢地膨胀过程
C、汽缸中存有气体，活塞与汽缸之间无磨擦，调整活塞上的外加压强，
使气体缓慢地膨胀过程
D、在一绝热容器内两种不同温度的液体混合过程
6、无限小过程的热力学第一定律的数学表达式为：dQ=du+dA式中dA为系统对外所作的功，今欲使dQ、du、dA为正的等值，该过程是（ C ） A、等容升温过程 B、等温膨胀过程 C、等压膨胀过程 D、绝热膨胀过程 二、填空题（28%）
1、理想气体温标的定义：①______________________(V不变)；
②_______________________(P不变)。（4分）
2、麦克斯韦速率分布函数为________________________________。（2分） 3、理想气体Cp>Cυ的原因是
______________________________________________。（2分） 4、晶体中四种典型的化学键是：_______________、________________、 ___________________、___________________。（4分） 5、在T—S图中画出可逆卡诺循环， 由线所围面积的物理意义是
________________________________________________________。（4分） 6、体积为V的容器内，装有分子质量为m1和m2两中单原子气体，此混合
理想气体处于平衡状态时，两种气体的内能都等于u，则两种分子的平
38
均速率之比V1:V2=_____________;混合气体的压强等于_________。 （4分） 7、准静态过程：___________________________________________。（2分） 循环过程：______________________________________________。（2分） 8、试说明下列各含量的物理意义：①?Nυf(υ)dυ：____________
?1?2____________________________________________________________ ②f(υ)dυ: _____________________________________________。(4分)三、计算题（48%）
1、证明理想气体定压摩尔热容量等于定容摩尔热容量与R之和。（10分） 2、处在空气中的肥皂泡，其半径为r，泡外的压强为P0，求泡内的压强P，若肥皂泡的半径从r等温地增大到R，外界对肥皂泡需要作多少功？（10分）（肥皂泡的表面长力系数为α）
3、64克氧气，当温度为27℃，体积为60升时。①经过等温膨胀，体积增至90升；②先经过等压膨胀，再经过等容过程达到与①同样的终态。试求系统在①、②两种过程所吸收的热量Q，对外所作的功A，以及内能的变化△u各是多少？（10分）
4、一隔板把容器分成相等的两部分，一边盛有质量为m1，摩尔质量为μ
1
的理想气体，另一边为真空。当抽掉隔板后，则气体就自由膨胀
而充满整个容器，试求系统的熵变。（8分）
5、燃气涡轮机内工质进行如图所示的循环过程，其中1—2，3—4为绝热
过程：2—3，4—1为等压过程。试证明这循环的效率η为 η=1?T4?T11 又可写为η=1?(r?1)/r T3?T2?p39
其中?p?Cpp2，r?是绝热压缩过程的升压比,设工作物质为理想气p1Cv体,Cp为常数。(10分)
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物理学本科《热学》期终试卷（二）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 24 二 28
一、选择题（24%，每题4分）
1、两种不同的化学组份的混合理想气体，其状态方程为（ ） A、(P1?P2)2V?6 三 10 10 10 12 总分 100 M1?M2MMRT B、(P1?P2)2V?(1?2)RT
?1??2?1?2C、(P1?P2)V?M1?M2MMRT D、(P1?P2)V?(1?2)RT
?1??2?1?22、关于理想气体的内能，下面说法正确的是（ ） A、对应于某一状态，内能只具有一个数值 B、当理想气体状态改变时，内能一定改变
C、mol数相同的各种理想气体，只要温度相同，其内能都一样 D、理想气体内能的改变总是等于
MCv(T1?T2) μE、某给定理想气体，处在一定状态，就具有一定内能 3、如果只用绝热方法使系统初态变到终态，则（ ）
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3、一摩尔非刚性双原分子的理想气体，经历如图所示的一个循环，求此循环的效率。（10分）
4、证明绝热线与等温线不能相交于两点。（10分）
5、N个假想的气体分子，其速率分布如图所示，求：①由N和v0求a； ②求速率在1.5v0和2v0之间的分子数；③求分子的平均速率。（10分）
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物理学本科《热学》期终试卷（六）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 24 二 30 10 10 三 8 8 10 总分 100 一、选择题（24%，每小题3分）
1、理想气体在等压过程中，其分子平均自由程与温度的关系为（ ） A、成正比 B、成反比 C、无关 2、热力学系统经绝热过程，系统的熵（ ）
A、增加 B、减少 C、不变 D、可以增加也可以减少 E、可以增加也可以不变 3、两种理想气体的温度相同，摩尔数也相同，则它们的内能（ ） A、相同 B、不同 C、可以相同也可以不同 4、一隔板把长方形容器分成容积相等的两部分，一边装CO2，另一边装H2，两边气体的质量相同，温度也相同，设隔板与器壁之间无摩擦，则隔板（ ）
A、不动 B、向右移动 C、向左移动 5、对处于平衡态下一定量的理想气体，关于内能的含义，下列四种说法中正确的是（ ） A、内能是气体所有分子平均平动动能的总和
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B、气体处于一定状态，就有一定内能
C、对应某状态，内能可能有两个或两个以上的值 D、当理想气体的状态改变时，内能一定随着改变 6、如果一定量理想气体的体积和压强依照V=
ap的规律变化，式中a为常
量。当气体从V1膨胀到V2时，温度V1和V2之间的关系为（ ） A、T1> T2 B、T1=T2 C、T1< T2 D、不能确定 7、有两瓶气体，分别是氦气和氮气，它们的压强、温度均相同，但体积不同。则它们的分子数密度分别为n1、n2气体密度?1、?2和单位体积气体的内能U1/V1、U2/V2有关系（ ） A、n1?n2，?1??2，U1/V1= U2/V2 B、n1?n2，?1??2，U2/V2 >U1/V1 C、n1?n2, ?1??2 ，U2/V2 >U1/V1 D、n1?n2, ?1??2 ，U1/V1 =U2/V2
8、某理想气体状态变化时，内能随温度的变化关系如图中直线AB所示，则气体的状态变化过程是（ ） A、一定是等压过程 B、一定是等容过程 C、一定是绝热过程 D、上述过程均可能发生
二、填空题（30%）
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1、图中画有斜线的面积表示___________ __________________；分布曲线下包围的 总面积表示_______________________ __________________________________。 因为某气体在一定温度时的速率分布曲 线。（4分）
2、计算氧气分子在标准状态下的平均自由程为_______________和碰撞频率为______________。（已知分子的有效直径d=3.5×1010m，氧气的分子量为32）。（4分）
3、晶体可分为_______种晶系和___________种空间点阵。（2分） 4、热力学第二定律的开尔文表述为__________________________________ _________________________________；克劳修斯表述为______________ ____________________________________________________。（4分） 5、温度为27.0℃时，氮气分子的最可几速率VP=_________，平均速率（3分） V=_____________，方均根速率V2=____________________。6、液体的微观结构具有_______________和________________的特点，液体中热运动的主要形式是_________________。（3分）
7、单元系一级相变具有_____________________和____________________的特征。（2分）
8、克拉伯龙方程的表达式为_________________________________。（2分） 9、平衡态是指____________________________________________。（2分） 10、气体内部能够发生输运过程是由于____________________和________ ________________________________________引起的。（2分）
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11、学习热学课程，是态函数的物理量有_________________________。（可
举2个以上）（2分） 三、计算题（46%）
1、一摩尔的单原子理想气体自A点起始，沿顺时针方向完成一个循环，如图所示，求此循环效率。（10分）
2、在一个大气压下，30克 - 40℃的冰变为100℃的水蒸汽，设冰和水的热容量为常数，求上述过程的熵变化值△S。[设冰的比热为0.5卡/克℃,冰的熔解热为80卡/克,水的汽化热为539卡/克]（10分） 3、试证两绝热线不能相交。（8分）
4、一容器内贮有氢气，其压强为p=1.0atm, 温度为t=27℃,求： ①单位体积内的分子数；②氢气的密度；③氢分子的质量； ④分子的平均平动动能。（8分）
5、用麦克斯韦速度分布律求每秒碰到单位面积器壁上的气体分子数。
?m??mv2x/2kT?e?dvx]（10分） [已知f(vx)dvx????2?kT?12
61
5、氮分子的有效直径为3.8×10-10m,则其在标准状态下的平均自由程为
_________________和碰撞频率为______________________。（2分） 6、冰熔解为水，其比容变_____________，所以，冰的熔点随外界压力增大而__________。（2分）
7、蒸发与沸腾都是______________现象，两者相比，蒸发的特点是在____________________________________________________。（2分） 8、克拉伯龙方程为_______________________，它可以反映相变过程的临界曲线的斜率。（2分）
9、一容器内贮有氧气，其压强P=1.0atm，温度t =27℃，则其单位体积内的分子数为 ________________；氧分子的质量_______________；最可几率为_______；方均根速率为_________。（4分）
10、气体从非平衡态到平衡态的过程，叫输运过程，常见的有____________、 _____________________、____________________、___________________三种过程。（2分）
11、麦克斯韦速率分布律为________________________________。（2分） 12、热力学第一定律表述为_________________________________________ ________________________________________________。（2分） 三、计算题（50%）
21、用分子运动论观点结合统计概念推导理想气体压强公式P=n?，n为单
3位体积的分子数，?为分子平均平动动能。（12分） 2、如图所示，两个截面积相同的的连通管， 一为开管，一为闭管，原来两管内的水
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银面等高，今打开活塞使水银漏掉一些，
因此开管内水银下降了h，问闭管内水银面下降了多少？设原来闭管内水银面上空气柱的高度h0和大气压强P0已知。（10分） 3、0.32kg氧气作如图所示的abcda循环，设V2=2V1，
5求循环效率。设C=R，ab、cd为等温过程，bc、
2da为等容过程。（12分）
4、如图内半径r = 0.40mm的毛细管中注水，一部分水在管的下端形成一水滴，其形状可以认为是半径为R=4mm的球的一部分，求管中水柱的高度h，水的表面张力系数 α=7.3×10-2N/m 。（8分）
5、质量为8.0克的氧气（分子为刚性模型），在由温度t1=80℃，体积V1=10升，变成温度V2=300℃，体积V2=40升的过程中熵变为多少？（8分）
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物理学本科《热学》期终试卷（四）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 21 二 29 三 10 10 12 10 8 总分 100 一、选择题（21%,每小题3分）
1、在夏天，池塘、湖和海水等处水的温度，总是比周围空气的温度（ ） A、高 B、低 C、一样
2、由P，V，T描写的理想气体，在等容、等压、等温的过程中能独立改变的状态参量数目是（ ）
A、1个 B、2个 C、3个
3、两个相同的容器都装有氧气，以一玻动管相通，管中用一水银滴作活塞，当左边容器的温度为0℃而右边为20℃ 时，水银滴刚好在玻动管的中央而维持 平衡，如果左边升到10℃，而右边升到 30℃，则水银滴将作怎样移动（ ） A、向左 B、向右 C、不动
4、质量为14克的氮气，当压强为1atm，体积为8310cm3时，其分子的平均平动动能是（ ）
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A、4.14×10-21（J） B、1.38×10-21（J） C、4.86×10-21（J）
5、一摩尔理想气体从同一状态出发，通过下列三个过程，温度从T1降至T2，则系统放热最大的过程为（ ）
A、等压过程 B、等容过程 C、绝热过程 6、理想气体在等容过程中，其分子平均自由程与温度关系为（ ） A、成正比 B、成反比 C、无关 7、一个CO2分子，如果在刚性情况下，则它的自由度数为（ ） A、6 B、5 C、4 D、3 二、填空题（29%）
1、热学是物理学的一个重要部分，是研究______________的理论。（2分） 2、一支刻度均匀的温度计，在水的冰点示数为5°，沸点时示数为95°，用它测量40℃的物体，所得示数是________。（2分）
3、物体的温度恒定，用华氏温度计测得为167.00°F，用摄氏温度测得的数值应当为____________℃，折算成理想气体温度计的温度为________K。（2分）
4、能量均分定理为_________________________________________。（2分） 5、由分子运动论得到理想气体压强公式：___________，气体压强的微观本质是_________________________________________________。（2分） 6、f(v)为麦克斯韦速率分布函数，N为系统内的分子总数。则Nf(v)dv的物理意义是___________________________________________________；
?v2v1（2分） vf(v)dv的物理意义是____________________________。
7、若取氧气分子的有效直径d=3.5×10-10米，则氧气分子在标准状态下的平均自由程为_____________和碰撞频率为_________________。（2分）
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8、晶体中四种典型的化学键是____________、______________、________________、_______________。（4分）
9、液晶的特点是______________________、________________________、_____________________________。（3分）
10、一级相变的普遍特征是_______________和______________________， 物质相变时的温度与______________相对应。（3分）
11、液体表面张力系数的大小，主要由______________决定，还与相邻物质种类有关；并随液体的______________而减少；还与液体所含杂质有关。使液体表面张力系数减少的物质称为______________。（3分） 12、热力学第二定律的开尔文表述是_________________________________ ____________________________。克苏修斯表述是___________________ __________________________________________。（2分） 三、计算题（50%）
1、N个假想的气体分子，其速率分布如图所示（当 V>2V0时，粒子数为零）
①由N和V0求a；②求速率在1.5 V0到2.0 V0之间的分子数；③求分子的平均速率。（10分）
2、一端封闭的玻璃毛细管，内径d为2.0×10-5m，
管长l为20cm，竖直将开口端插入水中，问插入水一段长度为多少时，恰好管内外水面在同一水平面上。已知大气压强P0=1.013×105Pa，水的α=73×10-3Nm-1，接触角θ=0 。（10分） 3、理想气体经历了如图所示的循环过程，CV?5R，试求： 2 51
①等温过程bc的功Abc；
②a、b两态的内能变化； ③循环过程的净功A； ④循环效率η。（12分）
4、10千克20℃的水在等压条件下变为250℃的过热蒸汽，已知水的定压比
热为4187J/kg.K，蒸汽的定压比热为1670 J/kg.K，水的汽化热为22.5×105J/kg,试计算熵的增加量.(10分)
5、一气缸内贮有理想气体,气体的压强,摩尔体积和温度分别为P0,V0和T0,现将气缸加热,使气体的压强和体积同时增大,设在这过程中,气体的压强和摩尔体积V满足下列关系式:P=KV,其中K为常数. ①求常数K，将结果用P0,T0和R表示；
②设T0=200K，当摩尔体积增大到2 V0时，气体的温度是多高？（8分）
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物理学本科《热学》期终试卷（五）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 24 二 30 8 8 三 10 10 10 总分 100 一、选择题（24%,每小题3分）
21、设?1、?2为两种不同理想气体的分子质量，v1、v22分别为它们的
方均根速率，则在气体温度相等的情况下，下列那个关系式是正确的
（ ）
22?1?2v1v12 A、= B、=?1?2 C、= D、v1=v22 222??21v2v2v22v12、理想气体在等容过程中，其分子平均自由程与温度关系为（ ） A、成正比 B、成反比 C、无关
3、某理想气体状态变化时，内能随压强的变化关系如图中的直线AB所示，则A到B的变化过程一定是（ ） A、等压过程 B、等容过程 C、等温过程 D、绝热过程 4、下列说法中正确是（ ） A、物体的温度越高，则热量越多 B、物体在一定状态时，具有一定的热量 C、物体的温度愈高，则其内能越大
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D、物体的内能愈大，则具有的热量越多
5、由理想气体的状态方程可知，对一定量理想气体的等容过程，下列适用的方程是（ ）
A、pdv+vdp=0 B、?pdv?vdp?0 C、pdv=
MMRdT D、vdp=RdT ??6、若高温热源的温度为低温热源度的m倍，以理想气体为工质的卡诺热机工作于上述高、低温热源之间，则从高温热源吸收的热量与向低温热源放出的热量之比为（ ） m?1m?1 A、 B、 C、m D、m-1
mm7、设a为气体分子的方均根速率，ρ为气体的质量密度,则按气体动理论,理想气体的压强P为（ ）
112a2 A、P=?a B、P??a C、P??a D、P?
333?28、一容积不变的容器内充有一定量的某种理想气体，其分子的平均速率为v，若将该理想气体分子的平均速率提高到原来的两倍，则（ ） A、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的四倍 B、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的两倍 C、温度提高到原来的两倍，压强提高到原来的两倍 D、温度提高到原来的四倍，压强提高到原来的四倍
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二、填空题（30%）
1、写出下列各量的物理意义：?v2v1f(v)dv表示_______________________
_____________________________________________________________；
??0（4分） f(v)dv表示__________________________________________。
2、容积为4升的容器中盛有1.03×1023个的氢分子，如果气体的压强为1atm，则氢分子的方均根速率为_________________；氢气的温度为___________。（2分）
3、计算空气分子在标准状态下的平均自由程为____________和碰撞频率为___________。（已知分子的有效直径d=3.5×10-10m，空气的平均分子量为29）。（4分）
4、晶体的宏观特性有____________、____________、___________。（3分） 5、晶体中常见的四种典型的结合力分别为_____________、_____________、______________、_______________。（2分）
6、液体的彻体性质包括_____________、______________、____________、______________、_____________。（2分）
7、两瓶质量相同，温度相同的气体（氧、氢）随车运动，当车突然停止时，它们的温度增量之比△TO2: △TH2=________________。（2分） 8、如图所示，判断过程中各物理量的正、负符号，并填入下表，规定系统对外作功A取正，系统吸热Q取正号，内能增加△U取正号。（4分）
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过程 a→b b→c c→a 循环abca
A △T Q △U 9、蒸发与沸腾都是_________________现象，两者相比，蒸发的特点是___________________________________________________。（2分） 10、系统发生热传递的必要条件是_________________，国际单位制中，基本的热学物理量是______________，它的单位名称是_______________， 国际代号为______________。（2分）
11、气体从非平衡态到平衡态的过程，叫做输运过程，常见的____________、________________、______________三种过程。（3分） 三、计算题（46%）
1、一端封闭的玻璃管长1=70.0cm，贮有空气，气柱上面有一段长为h=20.0cm的水银柱，将气柱封住，水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部分水银漏出，当大气压为75.0cmHg,留在管内的水银柱有多高？（8分）
52、体积为V1，温度为T1的1mol双原子分子（C=R）的理想气体，经
2下列过程后体积膨胀为V2：①可逆等温膨胀；②向真空自由膨胀；③节流膨胀；④可逆绝热膨胀。求在此四种情况下，理想气体的内能、温度及熵的变化。（8分）
56
物理学本科《热学》期终试卷（八）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 36 12 12 三 10 12 总分 100 一、选择题（18%，每小题2分）
1、如右图所示，把一个长方形容器用一隔板分开为容积相等的两部分，一边装二氧化碳，另一边装氢气，两边气体的质量相同，温度也相同，隔板与器壁之间无摩擦，那么隔板将会（ ）
A、向右移动 B、向左移动 C、保持不动 D、无法判断 2、气体处于平衡态时，按统计规律可得（ ）
A、Vx2?Vy2?Vz2 B、Vx?Vy?Vz
?8KTC、V= 0 D、V?
m?3、有时候热水瓶的塞子会自动跳出来，其原因是（ ） A、热水温度过高，且盛得过满 B、未盛满，且晃动，热水波冲击塞子
C、未盛满，这空余部分的空气受热，温度升高，以致压强增大 4、在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞次数Z与温度T的关系为（ ）
67
A、与T成正比 B、与T成反比 C、与T成正比 D、与T成反比
5、如图所示，设热力学系经历一个由b→c→a的准静态过程，a，b两点在同一绝热线上，该系统在b→c→a过程中 （ ） A、只吸热，不放热 B、只放热，不吸热 C、有的阶段吸热，有的阶段放热，净吸热为正值 D、有的阶段吸热，有的阶段放热，净吸热为负值
6、刚性绝热壁构成一封闭容器，内部被隔板分隔为两部分，体积分别为V1和V2，体积V1中充有一定量的理想气体，其温度为T，熵为S，体积V2是真空，现抽掉隔板，气体向真空部分膨胀而充满体积V1+V2，温为P′，熵为S′，前后二状态相比，有（ ）
A、T′=T且S′=S B、T′=T，且S′>S C、T′< T且S′=S D、T′< T且S′> S
7、甲说：“功可以完全变为热，但热不能完全变为功。”乙说：“热量不能从低温物体传到高温物体。”丙说：“一个热力学系统的熵永不减少。”则 （ ）
A、三人说法都不正确 B、三人说法都正确 C、甲说的对，其余都错 D、乙说的对，其余都错 E、丙说的对，其余都错
8、两铅垂玻璃平板间距离为0.50mm，将其部分浸入水中，水的表面张力系数为α=7.3×10-2N/m，水与玻璃的接触角为零。则两板间水上升高度为（ ）
A、1.5×10-2 m B、3.0×10-2 m
68
C、4.5×10-2 m D、6.0×10-2 m 9、理想气体不能通过相变成为液体是因为（ ） A、粒子无体积大小 B、粒子间无碰撞 C、系统的体积有限 D、粒子之间无相互作用 二、填空题（36%）
1、1mol氧气和2mol氦气组成混合气体，在标准状态下，氧分子的平均能量为____________，氦原子的平均能量为___________氦气与氧气内能之比__________。（分子作刚性处理）（4分） 2、如右图所示，理想气体从同一等温线分别经历一绝热过程ba和两个多方过程ca、da到达相同的末态。试判断ca过程的热容量为__________，da过程的热容量为____________。（填正、负、零）（4分）
3、右图所示为麦克斯韦速率分布曲线，图 中A，B两部分面积相等，试说明图中 V0的物理意义是________________ _______________________。（4分）
4、在标准状态下氢气的粘滞系数为8.40×10-6kg·m-1s-1，则氢气的平均自由程为__________，氢分子的有效直径_____________。（4分） 5、绝热过程方程PV?=C适用的条件是_____________________________ __________________。（4分）
6、在温熵图中画出可逆卡诺循环，曲线所包 围面积的物理意义是_________________
69
___________________________。（4分） 7、一摩尔单原子理想气体，在一个大气恒压 下，从0℃被加热到100℃，该气体的熵变 是__________________。（4分）
8、根据原胞各边所夹的角度，各边的长短，将晶体分为________晶系，又根据结点在原胞中排列的情况，把空间点阵分为________种类型。（4分） 9、已知水的熔解热为l=3.34×10-3J/ kg，冰的比容为1.0905×10-3m3/ kg, 水的比容为1.000×10-3m3/ kg,要使冰熔点降低1℃，需加 ____压力。(4分) 三、计算题（46%）
?a?vv?0a?1、设有N个粒子，其速率分布函数：f(v)??2a?vv0??0??0?v?v0v0?v?2v0 v?2v0（1）作出速率分布曲线；（2）由N和v0求a值；（3）求最可几速率； （4）求平均速率；（5）求速率大于
v0的分子数。（12分） 22、设有一单原子理想气体的循环过程的 V—T图（如下图所示）已知VC=2Va （1）此逆时针循环是否代表一个致冷机 （逆循环）？
（2）绘出此循环的P—V图，判断各过程中吸、 放热？
（3）求出循环效率。（12分）
70
3、1mol双原子分子理想气体，其初态的压强为105Pa，温度为300K，经历一不可逆绝热过程后达压强2×105Pa的终态，在此不可逆绝热过程中，外界对气体作功2078J。试计算： （1）气体初、终态的体积； （2）气体熵的改变。（10分）
4、玻璃管的内直径为d=2.0×10-5m，长为l=0.2m,垂直插入水中，管的上端是封闭的。问插入水面下的那一段长度应为多少，才能使管内外水面一样高？已知大气压P0=1.013×105N/m2，水与玻璃的接触角θ= 0 。
（12分）
71
物理学本科《热学》期终试卷（九）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 32 10 12 三 10 10 8 总分 100 一、选择题（18%,每小题3分）
1、两温度计用同种标度方法定标，用来测量同一物体的温度，其数值必然（ ）
A、相同 B、不同 C、不一定
2、在理想气体所经历的准静态过程中，若状态方程的微分形式是p·dv=γRdT，则必然是下列那个过程。（ ）
A、等温 B、等容 C、等压
3、一定量的理想气体，等容加热时，气体分子平均速率随温度的升高而 a ，分子平均碰撞频率随温度升高而b ，在a与b空格中分别是（ ） A、增大，减少 B、减少，增大 C、增大，增大 D、减少，减少 4、气体的临界状态就是临界温度下气液共存时饱和汽压___的状态（ ） A、最小 B、最大 C、不确定
5、范德瓦尔斯气体比较接边受际气体，主要是考虑到气体分子的____和_____。（ ）
A、压强，体积 B、体积，相互作用 C、压强，温度
72
6、单晶体的物理性质必定是________的，这是微观结构特性的反映。（ ） A、各向同性 B、各向异性 C、不一定 二、填空题（32%）
1、液体的饱和蒸汽压强与液体的__________和_________有关，而与蒸汽的_______无关。（3分）
2、晶体可分为___________和__________两类，晶体最基本的特性是_____ ________，表征晶体粒子空间排列________性和对称性的点系称为空间点阵。（2分）
3、液体表面张力系数的大小，主要由_______________决定，还与相邻物质种类有关；并随液体的_____________而减少；还与液体所含的杂质有关，使液体表面张力系数减少的物质称为___________________。（3分） 4、实际气体的内能是其中所有分子______________________和分子之间的__________________的总和。（2分）
5、某种气体在27℃、1atm时，分子平均碰撞频率为6.3×109S-1，若温度不变，压强降至1.0×10-3mmHg，其平均碰撞频率为________，气体压强恒定，分子平均自由程与气体温度成_______比（填正或反）。（3分） 6、氮气为刚性分子组成的理想气体，其分子的平动自由度数为______；转动自由度数为_______；分子内原子间的振动自由系数为______。（3分）
7、如图所示为麦克斯韦速率分布曲线， 其中斜线划出的曲边梯形面积的物理 意义是_______________________
73
_______________________________________________________。（2分） 8、在标准状态下的氧气分子平均平动能_________________，方均根速率为_____________，在10-6mm3内含有个______________分子。（3分） 9、试举出三种不可逆过程的实例：①________________________________；②_________________________；③_______________________。（3分） 10、熵的变化反映了系统所经历过程的某种性质，自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是____________________过程，孤立系统内的总的熵变都是_________________（填增加、不变或减少）。（2分）
11、理想气体在准静态过程中，热力学第一定律的数学表达式为_________ _____________，一定量的理想气体，从同一态分别经历等温、等压和绝热过程，使气体体积增加一倍，其中以______过程，气体对外作功最大；______过程对外作功最小。（3分）
12、建立一种经验温标，需要选择__________________________________； ___________________；_____________，统称为温标的三要素。（3分） 三、计算题（50%）
1、由热力学第一定律和理想气体状态方程，导出理想气体绝热过程方程 PVγ=常量。（10分）
2、假想的气体系统内有N个分子，速率分布曲线由图给出，试求： ①速率分布函数的表达式；
②已知N和V0，试从它们表出常数a； ③在1.5VP和2.0Vρ之间的分子数△N； ④平均速率V 。（12分）
74
3、如图所示的循环过程中，设T1=27℃， T2=27℃，问燃烧50kg汽油可得到多 少功,已知汽油的燃烧值为4.69×107J/ kg, 气体可看作理想气体。（10分）
4、如图所示为一粗细均匀的J形管，其左端是封闭的，右侧和大气相通，已知大气压强为75cmHg，h1=80cm,h2=200cm, 今从J形管右侧灌入水银，问当右侧灌满水银时，左侧的水银柱有多高，设温度保持不变，空气可看作理想气体，设图中J形管水平部分的容积可忽略。（10分）
5、求理想气体态函数熵。（8分）
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物理学本科《热学》期终试卷（十）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 32 10 10 三 12 8 10 总分 100 一、选择题（18%，每小题3分）
1、系统A和B原来各自处平衡态，现使它们互相接触，当VA保持不变，PA增大时，VB和PB都不发生变化，则两系统接触部分是绝热的还是透热的（ ）
A、透热 B、绝热 C、两者都可能
2、在理想气体所经历的静态过程中，若状态方程的微分形式是Vdp=γRdT则必然是下列那个过程（ ）
A、等温 B、等容 C、等压
3、下列过程是否可逆，①在恒温下加热使水蒸发；②由外界作功，设法使水在恒温下蒸发（ ）
A、①可逆，②可逆 B、①不可逆，②不可逆 C、①可逆，②不可逆 D、①不可逆，②可逆
4、质量相等的氧、氦、二氧化碳分别贮在容积相同的容量内，初始温度相
76
等，则 的初始压强最大。（ ）
A、氧气 B、二氧化碳 C、氦气
5、下列说法那一个是正确的：①液体在粗管内没有毛现象，因为这种液面内没有表面张力；②表面张力系数不仅与液体种类有关，还与液面形状有关。（ ）
A、①错，②错 B、①对，②错 C、①错，②对 D、①对，②对
6、一容积不变的容器内充有一定量的某种理想气体，其分子的平均速率为V，若将该理想气体分子的平均速率提高到原来的两倍，则（ ） A、温度提高到原来2倍，压强提高到原来的4倍 B、温度提高到原来4倍，压强提高到原来的2倍 C、温度提高到原来2倍，压强提高到原来的2倍 D、温度提高到原来4倍，压强提高到原来的4倍 二、填空题（32%）
1、速率分布函数f(v)的物理意义是__________________________________ ______________________；?Nf(v)dv的物理意义__________________
v1v2____________________________________________。（4分）
2、分子运动论的三个基本点是______________________________________ ____________________________________；________________________ _________________________________。（3分）
3、测得某种理想气体的比热容比r为1.4 ,其定容摩尔容Cv为__________, 定压摩尔热容Cp为_______________。（2分）
4、一级相变的普遍特征是_________________和______________。（2分）
77
5、气体从非平衡态到平衡态的过程，叫做气体的输运过程，常见的有____________________、___________________、__________________、三种过程。（3分）
6、热力学第二定律的克劳修斯表述是____________________________ ____________________________________________________。（2分） 7、质量为0.056kg氦气（看作理想气体），等压加热使其温度由7℃升到27℃,它的内能增加了______________,对外作功_____________,氦气吸热 ________。（3分）
8、量热的基本方法是________________,必须测出的物理量有_______ 和 ________,必须使用的仪器有________、__________和________。（5分） 9、使晶体中粒子结合在一起的力，称为化学键，它是决定晶体基本性质的根本原因，主要有__________、__________、_________、________ 四种结合方式。（4分）
10、液体的彻体性质有__________、___________、_________、_________ 和粘滞性等5种形式。（2分）
11、一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由几率____的状态向几率_____的状态进行，由包含微观状态数目______的宏观状态向包含微观状态数目_____的宏观状态进行。（2分） 三、计算题（50%）
1、一容器内贮有氮气(??28g/mol)，其压强为 p=1.0atm，温度为t=27℃，求：①单位体积内的分子数；②氮气的密度；③氮分子的质量；④分子间的平均距离；⑤分子的平均平动动能。（10分）
2、初温度100℃，质量为1kg的铝块，掉入0℃的水中，水的质量为3kg，
78
不计水的蒸发。
求铝、水和系统的熵变（铝的比热容C1=0.91J/g·k-1）。（10分）
53、假设理想气体定容摩尔热容为R，
2经过如图所示的abcda循环，da、bc为等温过程，ab、ca为等容过程，求： ①a、b两态内能的变化△Uba？ ②循环效率η。（12分）
4、一端封闭的玻璃管长l=70.0cm，贮有空气，气柱上面有一段长为h=20.0cm的水银柱，将气柱封住，水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而，使一部分水银漏出，当大气压为75.0cmHg时，留在管内的水银柱有多少长？（8分）
5、根据Maxwell速率分布律求分子速率倒数的平均值
1。（10分） v 79
物理学本科《热学》期终试卷（十一）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 32 10 10 三 10 12 8 总分 100 一、选择题（18%，每小题3分） 1、若气体分子速率分布曲线如右图所示， 图中A、B两部分面积相等，则V0表示： （ ）
A、 最可几速率 B、方均根速率 C、平均速率
D、大于和小于V0的分子数各占一半
2、范德瓦尔斯气体比较接近实际气体，主要是考虑到气体分子的____和_____。（ ）
A、压强，体积 B、压强，温度计 C、体积,相互作用 3、质量相等的氧、氦、二氧化碳分别贮在容积相同的容器内，初始温度相等，则____的初始压强最小。（ ）
A、氧气 B、二氧化碳 C、氦气
80
4、一瓶氢气，在高速运输的过程中突然被迫停止下来，则瓶内氢气的（ ） A、压强和温度均保持不变 B、压强变，温度不变 C、压强不变，温度变 D、压强和温度都要变
5、一定质量的理想气体，如果吸热相同，则在下列等值过程中，作功最多的是（ ）
A、等容过程 B、等压过程 C、等温过程 6、下列说法中正确的是（ ） A、物体的温度越高，则热量越多 B、物体在一定状态时，具有一定的热量 C、物体的温度愈高，则其内能越大 D、物体的内能愈大，则具有的热量越多 二、填空题（32%）
1、写出下列各量的物理意义?f(v)dv表示______________________
v1v2__________________________________________________________；
??0（4分） f(v)dv表示____________________________________________。
2、计算氮气分子在标准状态下的平均自由程为______________________和碰撞频率为________________（已知分子的有效直径d=2.8×10-10m，氮气分子的分子量为28）。（2分）
3、两瓶质量相同、温度相同的气体（氮、氢）随车运动，当车突然停止时，它们的温度增量之比△TN: △TH =_______________________。（2分） 4、气体从非平衡态到平衡态的过程,叫做输运过程,常见的有____________、_____________、______________三种过程。（3分）
5、液体的循观结构具有_____________和__________的特点，液体中热运
81
动的主要形式是____________________。（3分）
6、平衡态是指_____________________________________________。（2分） 7、在热学课程中，是态函数的物理量有_______________________（可举2个以上）。（2分）
8、理想气体CP>CV的原因是_______________________________。（2分） 9、设理想气体，用符号+、-、0分别表示P，V，T的增加、减少和不变，A为+表示外界对系统作正功，Q为+表示系统吸收热量，△U为+表示系统增加内能增加试填下表：（5分）
改变量 过程 △T △V △P A △U Q 等压 等温 等容 绝热 — + — —
10、一级相变的普遍特征是_______________和_____________。（2分） 11、氧气为刚性分子组成的理想气体，其分子的平衡自由度数为_________，转动自由度数为______________，分子内原子间的振动自由度数为__________。（3分）
12、标准状态下22.4升氧气和22.4升的氦气相混合，则氦原子的平均能量是_____________，氧分子的平均能量是__________。（2分） 三、计算题（50%）
82
1、一氧气瓶的容积是32升，其中氧气的压强130atm，规定瓶内氧气压强降到10 atm时就得充气，以免混入其它气体而需洗瓶，今有一玻璃室，每天需用1atm氧气400升，问一瓶氧气能用几天。（10分） 2、一容器内贮有氧气，其压强为P=1.0atm，温度为t=27℃，求： ①单位体积内的分子数 ；②氧气的密度；③氧分子的质量；④分子的平均距离；⑤分子的平均平动动能。（10分）
dN?C,(v0?v?0) 3、有N个粒子，其速率分布函数为f(v)=Ndv f(v)=0，(v?v0) ①作出速率分布曲线；②由N和v0求常数C； ③求粒子的平均速率。（10分） 4、0.28kg的氮气作如图所示的abcda 循环，设v2?2v1求循环效率。设
5CV=R,ab、cd为等温过程，
2bc、da为等容过程。（12分）
5、一气缸内贮有理想气体，气体的压强、摩尔体积温度分别为P0、V0和T0，现将气缸加热，使气体的压强和体积同时增大，设在这过程中，气体的压强和摩尔体积V满足下列关系式：
p=kv,其中k为常数。①求常数k，将结果用P0、V0和R表示；②设T0=200k，当摩尔体积增大到2 V0 时，气体的温度是多高？（8分）
83
物理学本科《热学》期终试卷（十二）
班级_______ 姓名_________ 学号________
题型 分值 得分 一 18 二 32 10 10 三 10 10 10 总分 100 一、选择题（18%，每小题3分）
1、被绝热材料包围的容器内现隔为两半，左边是理想气体，右边是真空，如果把隔板抽出，气体将自由膨胀，达到平衡后则（ ） A、温度不变，熵不变 B、温度降低，熵增加 C、温度不变，熵增加 D、温度升高，熵增加
2、一摩尔理想气体从同一状态出发，通过下列三个过程，温度从T1降至T2则系统放热最小的过程为（ ）
A、等压过程 B、等容过程 C、绝热过程
3、在理想气体所经历的准静态过程中，若状态方程的微分形式是vdp=-pdv，则必然是下列那个过程（ ）
A、等温 B、等容 C、等压 4、水结成冰后，体积要（ ）
A、增大 B、缩小 C、不变
84
5、关于理想气体的内能，下面说法正确的是（ ） A、对应于某一状态，内能只具有一个数值 B、当理想气体状态改变时，内能一定改变
C、摩尔数相同的各种理想气体，只要温度相同，其内能都一样 D、某给定理想气体，处在一定状态，就具有一定内能 E、理想气体内能的改变总是等于
MCv(T2?T1) ?6、设a为气体分子的方均根速率，ρ为气体重的质量密度，则接气体动理论，理想气体压强P为（ ）D A、P=?a2
112a2B、ρ=?a C、P=?a D、P=
333?二、填空题（32%）
1、由___________和____________总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论，叫做热力学。（2分）
2、温标是指_________________，温标的三要素是_____________________、 _____________________、______________________。（4分）
3、能均分定理的内容是____________________________________________ _____________________________________________________。（2分） 4、说明下列各量的物理意义。
Nf(v)dv: ___________________________________________________;
?v2v1（2分） Nvf(v)dv:____________________________________________。
5、氧气分子在27℃时的最可几速率Vp=_____________________
v=______________________、v2=_____________________。（3分）
85
6、热力学第二定律的开尔文表述为_________________________________ _______________________________________________________。（2分） 7、相变是指_______________________________________________。（2分） 8、在下图所示的P—T图上画出三个相图，并标出各相。（3分）
9、固体可以分为___________与____________两大类，晶体的基本特性包括___________和___________。（4分）
10、系统发生热传递的必要条件是___________________，国际的单位制中，基本的热学物理量是___________，它的单名称是____________，国际代号为__________________。（2分）
11、计算氧气分子在标准状态下的平均自由程为_________________，碰撞频率为_________________（已知分子的有效直径d=3.2×10-10m，氧气的分子量为32）。（4分）
12、蒸发与沸腾都是___________________现象，两者相比，蒸发的特点是________________________________________________。（2分） 三、计算题（50%）
1、设某气体分子数密度为n，求速率大于任一给定值V的气体分子每秒与单位面积器壁的碰撞次数。（?
?0xe??xdx?86
212?）（10分）
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