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物理学本科《热学》期终试卷(一)

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物理学本科《热学》期终试卷(一)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 24 28 10 10 10 8 10 100 得分
一、 选择题(24%,每题4分)
1、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
2、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
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( )
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、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( )
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
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( )
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>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:①dυ:____________
 ____________________________________________________________
 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)
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μ1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 又可写为η=
其中,是绝热压缩过程的升压比
设工作物质为理想气体
Cp为常数
(10分)




















物理学本科《热学》期终试卷(二)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 24 28 6 10 10 10 12 100 得分
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、 B、
 C、 D、
2、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
 E、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( )
A、对于联结这两态的不同绝热过程,所作的功不同
 B、对于联结这两态的所有绝热过程,所作的功都相同
 C、由于没有热量交换,所以不作功
 D、系统总内能不变
 E、系统内能将随不同路径而变化
4、一定质量的理想气体,如果吸热相同,则在等值过程中,作功量多的是( )
A、等容过程 B、等压过程 C、等温过程
5、1mol理想,从同一状态出发,通过下列三种过程后,体积都从V1增大到V2,则系统内能增加最大的过程为( )
A、绝热过程 B、等压过程 C、等温过程
6、体积随温度降低

而增大的物质,其熔点( )
A、随外加压强增大而降低 B、随外加压强增大而升高
 C、不随外加压强变化而改变
 D、可能随外加压强增大而升高,也可能降低,视其化学成份而定
二、 填空题(28%)
1、能量均分定理为________________________________________
(2分)
2、热力学第二定律的开尔文表述__________________________________,热力学第二定律的克劳修斯表述为________________________________
 ________________________________________________________
(4分)
3、设一理想气体,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+表示系统内能增加,试填下表:(共8分,错2格扣1分)


改变量
过程 △T △V △P A △U Q 等压 等温 等容 绝热 4、玻尔兹曼分子按能量分布律为____________________________
(2分)
5、 克拉伯龙方程是______________________________________
(2分)
6、氮分子的有效值径为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______________________
(4分)
7、晶体的宏观特性有____________________、__________________、
 __________________________________________
(3分)
8、热力学第一定律表述为______________________________________
 ____________________________________________________________
 其数学表达式为________________________________________
(3分)
三、计算题(48%)
1、 证明两绝热线不能相交
(6分)
2、在半径r = 0.3mm的毛细管中注水,
一部分在管的下端形成水滴,其形状
可以视作半径R = 3mm 球的一部分,
如图所示,已知水的表面张力系数
α=7.3×10-2N/m,上端液体与毛细
管的接触角为0度,试求管中水柱的高度h
(10分)
3、取mol数为δ的某种理想气体,
用如下两种方式由态A过渡到态
C,如图所示,试按以下过程计算
熵的变化SC-SA:①由A经等温过
程到达C;②由A经等容过程到达
B,再经等压过程到达C
(10分)
4、有N个粒子,其速率分布函数为f(V)=
①作速率分布函数曲线;
②由V0求常数C;
③速率处在V1(< V0)附近单位速率间隔内的粒子数;
④速率处在V1~V2(< V0)间隔内的粒子数;
⑤粒子的平均速率
(10分)
5、试证明工作在高温热源T 1与低温热源T2之间的可逆卡诺热机的效率为
(12分)





物理学本科《热学》期终试卷(三)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 21 29 12 10 12 8 8 100 得分 一、选择题(21%,每小题3分)
1、物质在三相点时
其汽化曲线的斜率 升华曲线的斜率
( )
A、大于 B、小于 C、

等于
2、一瓶氧气,在高速运输的过程中突然被迫停止下来,则瓶内氧气的( )
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、压强和温度均要变
3、一个不受外界影响的"孤立系统" ,其内部发生的过程,总是( )
A、由几率大的状态向几率小的状态进行
 B、由几率小的状态向几率大的状态进行
 C、处于平衡态
4、一定质量的气体在压强保持不变的情况下,温度由50℃升到100℃时,其体积将改变百分之几?( )
A、15.5 B、13.4 C、50
5、两容器分别贮有氢气和氧气,如果压强、体积和温度都相同,则它们的分子的速率分布是否相同?( )
A、相同 B、不相同 C、不能确定
6、一个水分子H2O,如果在刚性情况下,则它的自由度数为( )
A、2 B、3 C、5 D、6
7、冰溶解后,体积要( )
A、增大 B、缩小 C、不变
二、填空题(29%)
1、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)
2、测得某种理想气体的比热容γ为1.4,其定容摩尔热容量Cv为_____________,定压摩尔热容量CP为____________
(2分)
3、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为正号,其a→b为绝热过程
(4分)

过程 A △T Q △U a→b b→c c→a 循环abca 4、晶体的宏观特性有__________________、_____________________、
 ________________________________
(3分)
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%)
1、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为单位体积的分子数,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
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和大气压强已知
(10分)
3、0.32kg氧气作如图所示的abcda循环,设V2=2V1,求循环效率
设C=,ab、cd为等温过程,bc、da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t=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)




物理学本科《热学》期终试卷(四)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 21 29 10 10 12 10 8 100 得分 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( )
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___________________________________________________;
 的物理意义是____________________________
(2分)
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)
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,,试求:
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)










物理学本科《热学》期终试卷(五)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 24 30 8 8 10 10 10 100 得分 一、选择题(24%
每小题3分)
1、设、为两种不同理想气体的分子质量,、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 ( )
A、= B、= C、= D、=
2、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
 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、
 C、pdv= D、vdp=
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( )
A、 B、 C、m D、m-1
7、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( )
A、P= B、 C、 D、
8、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

二、填空题(30%)
1、写出下列各量的物理意义:表示_______________________
_____________________________________________________________; 表示__________________________________________
(4分)
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△: △=________________
(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)



过程 A △T Q △U a→b b→c c→a 循环abca
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)
2、体积为V1,温度为T1的1mol双原子分子(C=)的理想气体,经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)
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和求a;
②求速率在1.5和2之间的分子数;③求分子的平均速率
(10分)













物理学本科《热学》期终试卷(六)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 24 30 10 10 8 8 10 100 得分 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
 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=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、气体密度、和单位体积气体的内能U1/V1、U2/V2有关系( )
A、,,U1/V1= U2/V2
 B、,,U2/V2 >U1/V1
 C、
,U2/V2 >U1/V1
 D、
,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%)
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=_________,平均速率=_____________,方均根速率=____________________
(3分)
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)
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

 [已知](10分)



物理学本科《热学》期终试卷(七)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 18 36 12 12 10 12 100 得分 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
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
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、 B、
 C、 D、
6、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"

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"

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( )
A、 B、 C、 D、
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,分别可以得到=____________=___________
(4分)
7、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~的分子数
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


(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)


物理学本科《热学》期终试卷(八)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 18 36 12 12 10 12 100 得分 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、 B、
 C、= 0 D、
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与温度T的关系为( )
A、与成正比 B、与成反比
 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
 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_________________
 ___________________________
(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%)
1、设有N个粒子,其速率分布函数:
(1)作出速率分布曲线;(2)由N和求a值;(3)求最可几速率;
(4)求平均速率;(5)求速率大于的分子数
(12分)
2、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)
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)














物理学本科《热学》期终试卷(九)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 18 32 10 12 10 10 8 100 得分 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
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_______________________
_________________

______________________________________
(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
(12分)

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)









物理学本科《热学》期终试卷(十)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 18 32 10 10 12 8 10 100 得分 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__________________________________
 ______________________;的物理意义__________________
 ____________________________________________
(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)
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(),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,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)
3、假设理想气体定容摩尔热容为R,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
(10分)







物理学本科《热学》期终试卷(十一)

班级_______ 姓名_________ 学号________

题型 一 二 三 总分 分值 18 32 10 10 10 12 8 100 得分 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
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表示______________________
 __________________________________________________________;
 表示____________________________________________
(4分)
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%)
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)
3、有N个粒子,其速率分布函数为f(v)=
f(v)=0,
 ①作出速率分布曲线;②由N和求常数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,设求循环效率

C=、cd为等温过程,
bc、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)




物理学本科《热学》期终试卷(十二)

班级_______ 姓名_________ 学号________


型 一 二 三 总分 分值 18 32 10 10 10 10 10 100 得分 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
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
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= B、ρ= C、P= D、P=
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: ___________________________________________________;
 ____________________________________________
(2分)
5、氧气分子在27℃时的最可几速率Vp=_____________________
=______________________、=_____________________
(3分)
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______________