清华大学《大学物理》试题及答案(2)

成惠试题*大学物理下习题库试题

21．4316：右图为一理想气体几种状态变化过程的p－V图，其中MT为等温线，MQ为绝热线，在AM、BM、CM三种准静态过程中：

(1) 温度降低的是__________过程；(2) 气体放热的是__________过程。

22．4584：一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V1膨胀到2V1，分别经历以下三种过程：(1) 等压过程；(2) 等温过程；(3)绝热过程。其中：__________过程气体对外作功最多；____________过程气体内能增加最多；__________过程气体吸收的热量最多。

23．4683：已知一定量的理想气体经历p－T图上所示的循环过程，图中各过程的吸热、放热情

p 况为：

(1) 过程1－2中，气体__________； 2p1 A (2) 过程2－3中，气体__________； (3) 过程3－1中，气体__________。

p1 B 24．4109：一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200 J。

若此种气体为单原子分子气体，则该过程中需吸热_________ J；若为双

O 原子分子气体，则需吸热__________J。 V1 2V1 V 25．4319：有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀过程中 图4472

对外作功W，则其温度变化?T?___；从外界吸取的热量Qp＝_____。

26．4472：一定量理想气体，从A状态 (2p1，V1)经历如图所示的直线过程变到B状态(2p1，V2)，则AB过程中系统作功W＝______；内能改变?E=________。

27．4689：压强、体积和温度都相同的氢气和氦气(均视为刚性分子的理想气体)，它们的质量之比为m1∶m2=_____，它们的内能之比为E1∶E2=_____，如果它们分别在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为W1∶W2=______。(各量下角标1表示氢气，2表示氦气)

28．5345：3 mol的理想气体开始时处在压强p1 =6 atm、温度T1 =500 K的平衡态。经过一个等温过程，压强变为p2 =3 atm。该气体在此等温过程中吸收的热量为Q＝____________J。

29．4127：一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为27℃，热机效率为40％，其高温热源温度为___K。今欲将该热机效率提高到50％，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应增加___K。

30．4128：可逆卡诺热机可以逆向运转。逆向循环时， 从低温热源吸热，向高温热源放热，而且吸的热量和放出的热量等于它正循环时向低温热源放出的热量和从高温热源吸的热量.设高温热源的温度为T1?450K，低温热源的温度为T2?300K，卡诺热机逆向循环时从低温热源吸热

Q2?400J，则该卡诺热机逆向循环一次外界必须作功W＝_________。

31．4698：一个作可逆卡诺循环的热机，其效率为?，它逆向运转时便成为一台致冷机，该致

w?冷机的致冷系数

32．4701：如图所示，绝热过程AB、CD，等温过程DEA，和任意过程BEC，组成一循环过程。若图中ECD所包围的面积为70J，EAB所包围的面积为30J，DEA过程中系统放热100J，则：

(1) 整个循环过程(ABCDEA)系统对外作功为_________。 (2) BEC过程中系统从外界吸热为___________。

33．4336：由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空。如果把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度__________(升高、降低或不变)，气体的熵

T __________(增加、减小或不变)。

p A B

A

C

E

C V D O B V O 4145图 4701图

34．4596：在一个孤立系统内，一切实际过程都向着______________的方向进行。这就是热力

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T2T1?T2，则?与w的关系为__________。

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学第二定律的统计意义。从宏观上说，一切与热现象有关的实际的过程都是___________。

35．4154：1 mol 理想气体(设??Cp/CV为已知)的循环过程如T－V图所示，其中CA为绝热过程，A点状态参量(T1，V1)和B点的状态参量(T2，V2)为已知。试求C点的状态参量：

Vc=_________________，Tc=_________________，pc=_________________

36．4006：在容积为10?2 m3 的容器中，装有质量100 g 的气体，若气体分子的方均根速率为200 m ? s1?，则气体的压强为________________。

37．4956：一定量的某种理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高为原来的2倍;再经过等压过程使其体积膨胀为原来的2倍，则分子的平均自由程变为原来的________倍． 三、计算题

1．4302：储有1 mol氧气，容积为1 m3的容器以v＝10 m·s-1 的速度运动。设容器突然停止，其中氧气的80％的机械运动动能转化为气体分子热运动动能，问气体的温度及压强各升高了多少？(氧气分子视为刚性分子，普适气体常量R＝8.31 J·mol1?·K1? )

2．4070：容积为20.0 L(升)的瓶子以速率v＝200 m·s1?匀速运动，瓶子中充有质量为100g的氦气。设瓶子突然停止，且气体的全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能，瓶子与外界没有热量交换，求热平衡后氦气的温度、压强、内能及氦气分子的平均动能各增加多少?(摩尔气体常量R＝8.31 J·mol-1·K1?，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K1?)

3．4077：有 2×10?3 m3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102 J。(1) 试求气体的压强；(2) 设分子总数为 5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度。

4．4301：一超声波源发射超声波的功率为10 W。假设它工作10 s，并且全部波动能量都被1 mol氧气吸收而用于增加其内能，则氧气的温度升高了多少？

(氧气分子视为刚性分子，普适气体常量R＝8.31 J·mol1?·K1? )

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5．4111：0.02 kg的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃。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。(普适气体常量R =8.31 J?molK)

6．4324：3 mol温度为T0 =273 K的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等体加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为Q = 8×104 J。试画出此过程的p－V图，并求这种气体的比热容比?值。(普适气体常量R=8.31J·mol-1·K-1)

7．4587：一定量的理想气体，由状态a经b到达c。(如图，abc为一直线)求此过程中

p (atm) (1) 气体对外作的功；(2) 气体内能的增量；

a (3) 气体吸收的热量。(1 atm＝1.013×105 Pa) 3 b 2

c 1

V (L) 0 1 2 3

4587 图

8．5347：一气缸内盛有1 mol温度为27 ℃，压强为1 atm的氮 气(视作刚性双原子分子的理想气体)。先使它等压膨胀到原来体积的两 倍，再等体升压使其压强变为2 atm，最后使它等温膨胀到压强为1atm。 求：氮气在全部过程中对外作的功，吸的热及其内能的变化。(普适气体 常量R=8.31 J·mol－1·K－1)

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?1?1成惠试题*大学物理下习题库试题

9．0203：1 mol单原子分子的理想气体，经历如图所示的可逆循环，联结ac两点的曲线Ⅲ的方

22 p p?pV/V00程为， a点的温度为T0 b Ⅱ c 9p (1) 试以T0，普适气体常量R表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程中气体吸收的热量； 0 Ⅰ

(2) 求此循环的效率。

Ⅲ p0 a V O V0 0203 图

10．4097：1 mol理想气体在T1 = 400 K的高温热源与T2 = 300 K的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在400 K的等温线上起始体积为V1 = 0.001 m3，终止体积为V2 = 0.005 m3，试求此气体在每一循环中（1）从高温热源吸收的热量Q1；(2) 气体所作的净功W； (3) 气体传给低温热源的热量Q2 p (Pa)

300 A

11．4104：一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程。

200 已知气体在状态A的温度为TA＝300 K，求：(1) 气体在状态

B、C的温度；(2) 各过程中气体对外所作的功；

C B 100 (3) 经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量

(各过程吸热的代数和)。

V (m3) O

2 1 3 4104 图

12．4114：一定量的某单原子分子理想气体装在封闭的汽缸里。此汽缸有可活动的活塞(活塞与气缸壁之间无摩擦且无漏气)。已知气体的初压强p1=1atm，体积V1=1L，现将该气体在等压下加热直到体积为原来的两倍，然后在等体积下加热直到压强为原来的2倍，最后作绝热膨胀，直到温度下降到初温为止，(1) 在p－V图上将整个过程表示出来；(2) 试求在整个过程中气体内能的改变；(3) 试求在整个过程中气体所吸收的热量；(4) 试求在整个过程中气体所作的功。

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13．4155：有1 mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm。试求：(1) 气体内能的增量；(2) 在该过程中气体所作的功；(3) 终态时，气体的分子数密度。

514．4110：如图所示，abcda为1 mol单原子分子理想气体的 p (×10 Pa) 循环过程，求：(1) 气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸 b c 2 收的热量；(2) 气体循环一次对外做 的净功；(3) 证明在abcd四态， 气体的温度有TaTc=TbTd 。

1 d a

V (×10?3 m3) O 2 3

4110图

p(Pa)

15．4130：比热容比?＝1.40的理想气体进行如图所示

的循环。已知状态A的温度为300 K。求：

(1) 状态B、C的温度；

(2) 每一过程中气体所吸收的净热量。

400 300

A B 3V(m) C 6 2 4 4130 图

200 100 O

16．4258：已知某理想气体分子的方均根速率为400m?s。 当其压强为1 atm时，求气体的密度。

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