热学模拟试卷.doc

1.
2. 本试卷包含3个大题，25个小题。全卷满分100分，考试用时120分钟。

一、选择题（每道题有多个备选答案，其中只有一个是正确的，请选出正确的答案。本大题共36分，共计12小题。）
1.（3.0分）
压强为 、体积为的氧气（视为刚性分子理想气体）的内能为［     ］
A.
B.
C.
D.
2.（3.0分）
若理想气体的压强为 ，温度为 ，体积为 ，一个分子的质量为 ， 为玻尔兹曼常量，为普适气体常量，则该理想气体的分子数为［     ］
A.
B.
C.
D.
3.（3.0分）
有人设计一台卡诺热机(可逆的)．每循环一次可从 400 K的高温热源吸热1600 J，向 300 K的低温热源放热 600 J．同时对外做净功1000 J，这样的设计［     ］
A.符合热力学第一定律，可行
B.符合热力学第一、第二定律，可行
C.卡诺循环所做的净功不能大于向低温热源放出的热量，不可行
D.符合热力学第一、第二定律，但违背了卡诺定理，不可行
4.（3.0分）
设 代表气体分子运动的平均速率， 代表气体分子运动的最概然速率，代表气体分子运动的方均根速率．处于平衡状态下理想气体，三种速率关系为［     ］
A.
B
C.
D.
5.（3.0分）
理想气体向真空作绝热膨胀［     ］
A.膨胀后，温度升高，压强减小
B.膨胀后，温度降低，压强减小
C.膨胀后，温度不变，压强减小
D.膨胀后，温度不变，压强不变
6.（3.0分）
一个容器内贮有1mol氧气和1mol氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为 和，则两者的大小关系是［     ］
A.
B.
C.
D.不确定的
7.（3.0分）
在一密闭容器中，储有A、B、C三种理想气体，处于平衡状态．A种气体的分子数密度为 ，它产生的压强为 ，B种气体的分子数密度为 ，C种气体的分子数密度为 ，则混合气体的压强为［     ］
A.
B.
C.
D.
8.（3.0分）
质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积从 增加到．那么气体温度的改变(绝对值)在［     ］
A.绝热过程中最大，等压过程中最小
B.绝热过程中最大，等温过程中最小
C.等压过程中最大，绝热过程中最小
D.等压过程中最大，等温过程中最小
9.（3.0分）
一定量的理想气体，从 图上初态 经历(1)或(2)过程到达末态 ，已知两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在［     ］

A.(1)过程中吸热，(2) 过程中放热
B.(1)过程中放热，(2) 过程中吸热
C.两种过程中都吸热
D.两种过程中都放热
10.（3.0分）
一定量的理想气体，分别经历如图(a) 所示的 过程，(图中虚线 为等温线)，和图(b) 所示的 过程(图中虚线为绝热线)．判断这两种过程是吸热还是放热［     ］
A.过程和过程都吸热
B.过程放热，过程吸热
C.过程吸热，过程放热
D.过程和过程都放热
11.（3.0分）
水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加到原先内能的百分之几(不计振动自由度和化学能)？［     ］
A.166.7%
B.150%
C.125%
D.100%
12.（3.0分）
如图所示，设某热力学系统经历一个由 的过程，其中， 是一条绝热曲线， 在该曲线上．由热力学定律可知，该系统在过程中［     ］

(已知冰的熔解热 ，普适气体常量)

A.不断向外界放出热量
B.不断从外界吸收热量
C.有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量小于放出的热量
D.有的阶段吸热，有的阶段放热，整个过程中吸的热量大于放出的热量

二、填充题（每道题中留出一个或多个空白，请将正确的内容填入空白处。本大题共34分，共计10小题。）
13.（4.0分）
如图，温度为 三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1) ，(2) ，(3) ，其效率分别为 _________________； _________________；_________________．

14.（4.0分）
一卡诺热机(可逆的)，低温热源的温度为，热机效率为40％，其高温热源温度为__________________ K．今欲将该热机效率降低到33.3％，若低温热源保持不变，则高温热源的温度应减少__________________K．
15.（2.0分）
气体经历如图所示的一个循环过程，在这个循环中，外界传给气体的净热量是_________________．

16.（6.0分）
在大气中有一绝热气缸，其中装有一定量的理想气体，然后用电炉徐徐供热(如图所示)，使活塞(无摩擦地)缓慢上升．在此过程中，以下物理量将如何变化？(选用“变大”、“变小”、“不变”填空)

(1) 气体压强__________________；

(2) 气体分子平均动能__________________；

(3) 气体内能______．

17.（2.0分）
一热机从温度为 的高温热源吸热，向温度为的低温热源放热．若热机在最大效率下工作，且每一循环吸热3000 J ，则此热机每一循环做功_________________ J．
18.（3.0分）
氮气在标准状态下的分子平均碰撞频率为 ，分子平均自由程为 ，若温度不变，气压降为，则分子的平均碰撞频率变为_______________；平均自由程变为_______________．
19.（4.0分）
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 _____它们的内能之比为 =__________________，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=__________________． (各量下角标1表示氢气，2表示氦气)
20.（3.0分）
在平衡状态下，已知理想气体分子的麦克斯韦速率分布函数为 、分子质量为 、最概然速率为 ，试说明下列各式的物理意义：

(1) __________________________________________；

(2) _______________________________________．
21.（20分）
处于重力场中的某种气体，在高度 处单位体积内的分子数即分子数密度为 ．若 是分子的速率分布函数，则坐标介于 、 、 区间内，速率介于 区间内的分子数 =____________________．
22.（4.0分）
在相同的温度和压强下，氦气与氢气(视为刚性双原子分子气体)的单位体积内能之比为____________，氦气与氢气的单位质量内能之比为________________．

三、计算题（请按照试题要求列出计算过程，并给出计算结果。本大题共30分，共计3小题。）
23.（8.0分）
许多星球的温度达到 ．在这温度下原子已经不存在了，而氢核(质子)是存在的．若把氢核视为理想气体，求：
(1) 氢核的方均根速率是多少？
(2) 氢核的平均平动动能是多少电子伏特？
（普适气体常量 ， ，玻尔兹曼常量)
24.（15.0分）
汽缸内有1.0 mol氦气，初始温度为 ，体积为20 L(升)，先将氦气等压膨胀，直至体积加倍，然后绝热膨涨，直至回复初温为止．把氦气视为理想气体，试求(普适气体常量 )：
(1) 在图上大致画出气体的状态变化过程；
(2) 在这过程中氦气吸热多少？
(3) 氦气的内能变化多少？
(4) 氦气所作的总功是多少？
25.（7.0分）
如果一定量的理想气体，其体积和压强依照 的规律变化，其中 为已知常量．试求：
(1) 气体从体积 膨胀到 所作的功；
(2) 气体体积为 时的温度 与体积为 时的温度之比．

11

1.（3.0分） A
2.（3.0分） B
3.（3.0分） D
4.（3.0分） D
5.（3.0分） C
6.（3.0分） C
7.（3.0分） A
8.（3.0分） D
9.（3.0分） A
10.（3.0分） C
11.（3.0分） C
12.（3.0分） D

二、填充题（每道题中留出一个或多个空白，请将正确的内容填入空白处。本大题共34分，共计10小题。）
13.（4.0分）
50％        2分

50％        2分

75％        1分

14.（4.0分）
500         2分

50          3分

15.（2.0分）
160 J

16.（6.0分）
不变            1分

变大            2分

变大            2分

17.（2.0分）
600

18.（3.0分）
                     2分

                        2分

19.（4.0分）
               1分

               2分

               2分

20.（3.0分）
分布在速率区间的分子数                    2分

分子平动动能的平均值．                          2分

21.（2.0分）

22.（4.0分）
3 / 5              2分

3/ 10              3分

三、计算题（请按照试题要求列出计算过程，并给出计算结果。本大题共30分，共计3小题。）
23.（8.0分）
(1)由

而氢核

∴ ．                  3分

(2)．                    2分

24.（15.0分）
(1) 图如图所示．                   2分

(2)               

                      2分

             2分

(3)                               2分

(4)                     2分

25.（7.0分）
(1)   

             2分

(2)

由  ，
得    
                 3分