热学知识点总结
1.温度的概念与有关定义
1)温度是表征系统热平衡时的宏观状态的物理量。
2)温标是温度的数值表示法。常用的一种温标是摄氏温标，用t表示，其单位为摄氏度（℃）。另一种是热力学温标，也叫开尔文温标，用T表示。它的国际单位制中的名称为开尔文，简称K。
热力学温标与摄氏温标之间的换算关系为：
T/K=273.15℃ + t
温度没有上限，却有下限。温度的下限是热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近于0 K，但永远不能到达0 K。
2.理想气体的微观模型与大量气体的统计模型。速度分布的特征。
1)为了从气体动理论的观点出发，探讨理想气体的宏观现象，需要建立理想气体的微观结构模型。可假设：
a气体分子的大小与气体分子之间的平均距离相比要小得多，因此可以忽略不计。可将理想气体分子看成质点。
b分子之间的相互作用力可以忽略。
c分子键的相互碰撞以及与器壁的碰撞可以看作完全弹性碰撞。
综上所述：理想气体分子可以被看作是自由的，无规则运动着的弹性质点群。
2）每个分子的运动遵从力学规律，而大量分子的热运动则遵从统计规律。统计规律告诉我们，可以听过对围观物理量求平均值的方法得到宏观物理量。气体的宏观参量（温度、压强等）是气体分子热运动的为管理的统计平均值。
3.理想气体状态方程与应用
当质量一定的气体处于平衡态时，其三个状态参数P、V、T并不相互独立，二十存在一定的关系，其表达式称为气体的状态方程f（P，V，T）= 0
最终得：T V p T pV '
'
'=。此式称为理想气体的状态方程。 标准状态：RT M
m
pV =
。R=8.31J ·mol -1·K -1，称为摩尔气体常量。 设一定理想气体的分子质量为m 0，分子数为N ，并以N A 表示阿伏伽德罗常数，可得：
T N R V N V RT m N Nm V RT M m p A
A ===
00 得：nkT p =，为分子数密度，可谓玻耳玆曼常量，值为1.38×10-23J ·K -1.这也是理想气体的状态方程，多用于计算气体的分子数密度，以及与它相关的其它物理量。
4、理想气体的压强与公式推导的思路
k
x
i
ix
i i
ix i n p v m n v n
m p v n m p v n m d S d F p d t d td S
v m n d t d I
d F ε3
2
)2
1(323202
02
02
02
0=?==?=?====∑∑
压强p 是描述气体状态的宏观物理量。压强的微观意义是大量气体分子在单位时间内施予器壁单位面积上的平均冲量，离开了大量和平均的概念，压强就失去了意义。
5、速率分布函数的定义与应用。三个统计速率与应用。
1)
Ndv
dN
v N N v f v =??=→?0
lim
)(，f （v ）称为速率分布函数。其物理意义为：速率v 附近
单位速率区间内的分子数与总分子数的比。或者说速率在v 附近单位速率区间内的分子出现的概率。
2) 三个统计速率 a. 平均速率
M
RT
M RT m kT
dv v vf N
vdN
v 60.188)(0
===
==
??∞
∞
ππ b. 方均根速率
M
RT M kT
v
dv v f v N dN
v v 73.13)(2
2
2
2==
?
=
=??∞
C. 最概然速率
与分布函数f(v)的极大值相对应的速率称为最概然速率，其物理意义为：在平衡态条件下，理想气体分子速率分布在p v 附近的单位速率区间内的分子数占气体总分子数的百分比最大。
M
RT
M RT m kT v p 41.1220===
6、真实气体的状态方程修正的两个因素。气体液化的规律
真实气体不能忽略分子固有体积和忽略除碰撞外的分子之间相互作用这两个因素。
7、能量均分定理与理想气体内能计算。
1) 分子的平均平动动能在每一个平动自由度上分配了同样了相同的能量KT/2.称为能量均分定理，可表述为：在温度为T 的平衡态下，物质分子的每个自由度都具有相同的平动动能，其值为kT 2
1
。
2) 设某种理想气体的分子有i 个自由度，则1mol 理想气体的内能为RT i
kT i N E A 2
)2(==
质量为m ，摩尔质量为M 的理想气体的内能为RT i
M m E 2
=
8、热力学第一定律与应用
系统从外界吸收热量Q ，一部分用来改变内能，一部分用来对外做功，根据能量守恒定律：W E Q +?=，微分形式：dW dE dQ +=。
注意：
①Q 、ΔE 、W 的符号规定。系统从外界吸热则Q ＞0（为正），放热反之。内能增加ΔE ＞0，内能减少反之。系统对外做功W ＞0，外界对系统做功反之。
②热力学第一定律表明，不从外界吸收能量而使其永不停息地做功的机器不存在，即第一类永动机不可能制成。
9、平衡态与准静态过程
(1)平衡态
对于一个孤立系统而言，如果其宏观性质在经过充分长的时间后保持不不变，也就是系统的状态参量并不再随时间改变，则此时系统所处的状态称为平衡态。处于平衡态的热力学系统其内部无定向的粒子流动和能量的流动，系统的宏观性质不随时间改变，但组成系统的微观粒子处于永恒不停的运动之中，因此，平衡态实际上是热动平衡态，也是一种理想状态。绝对的平衡态是不存在的。
系统处于平衡态时具有以下特点：①由于气体分子的热运动和频率碰撞，系统各部分的密度、温度、压强等趋于均匀。②分子沿各个方向上运动的机会均等。 (2)准静态过程
热力学系统从一个平衡态到另一个平衡态的转变过程中，每瞬时系统的中间态都无限接近于平衡态，则此过程为准静态过程。
准静态过程又称平衡过程，是一种理想化的抽象，实际过程只能接近准静态过程。
理想气体的准静态过程可以用p-v 图上一条曲线表示，图上任一点对应一个平衡态，任意一条曲线对应于一个准静态过程。但图上无法表示非准静态过程。
10.气体比热容
在热量传递的某个微过程中，热力学系统吸收热量dQ ，温度升高了dT ，则定义
dT
dQ C =
，为系统在该过程中的热容。由于热容与系统的质量有关，因此把单位质量的热容称为
比热容，记作c ，其单位为J ·K -1·㎏-1.设系统的质量为m ，则有C=mc 。
11、理想气体的定体摩尔热容量、定压摩尔热容量以及两者之间的关系。 1) 理想气体的定体摩尔热容 R i dT dQ m M C V m V 2
)(,== 2）理想气体的定压摩尔热容 R i
dT dQ m M C p m p )12
()(,+==
12.绝热过程的过程方程推导。 在绝热过程中dQ=0，所以有ΔE+W=0，
绝热过程中内能的变化与过程无关，则系统所做的功可以表示为
)(2
12T T R i
M m E W Q --=?-=
根据热力学其一定律，理想气体进行绝热膨胀的微过程可表示为
dT C M
m
pdV m V ,-
= 两边求微分并整理得RdT M
m
Vdp pdV =+ 因为γ=+=m V m p m V m p C C R C C ,,,,/,,所以上式可改写为0=+V
dV
p dp γ 对上式积分得
1C pV =γ
13循环过程的特点，功热之间的关系。效率的定义与计算。卡诺循环的效率的证明与应用。
1) 循环过程
循环过程指系统经历了一系列状态变化以后，又回到原来状态的过程。 循环过程特点： ① 系统经历一循环后内能不变。
② 准静态过程构成的循环，在p-V 图上可用一闭合曲线表示。循环过程沿顺时针方向进
③
系统对外所做的净功为正，这样的循环称为正循环。反之为逆循环。
2）热机效率： 12
11Q Q Q W -==η
Q 1表示循环过程中从外界吸收的总热量。 Q 2表示循环过程中从外界放出的总热量。 w 表示系统对外做的净功，21Q Q W -=。
制冷系数：在一次循环中，制冷机从低温热源吸取的热量与外界做功之比，即 2
122Q Q Q W Q e -==
3）卡诺循环：由两条等温线和两条绝热线所组成的过程称为卡诺循环。卡诺循环是一种理想循环。卡诺机工作在高温热源T 1和低温热源T 2之间。卡诺循环效率最高，12/1T T -=η。卡诺循环指出了理论上提高热机效率的途径。由于T 1≠∞，T 2≠0，因此卡诺循环的效率永远小于1.卡诺循环的制冷系数e= T 2／(T 1-T 2)
14、可逆过程与不可逆过程
（1） 可逆过程与不可逆过程
如果一个系统从某一状态经过一个过程到达另一个状态，并且一般在系统状态变化的同时对外界会产生影响，而若存在另一过程，使系统逆向重复原过程的每一状态而回到原来的状态，并同时消除了原过程对外界引起的一切影响，则原来的过程称为可逆过程。反之，如果系统不能重复原过程每一状态回复到初态，或者虽然可以复原，但不能消除原过程在外界产生的影响，这样的过程称为不可逆过程。
15、热力学第二定律：（1）经典叙述；（2）第二定律的实质； （3）第二定律的微观意义；（4）
第二定律的统计意义；（5）热力学第二定律的数学公式；
（1） 热力学定律的两种表述
开尔文表述：不可能制成这样一种热机，它只从单一热源吸取热量，并将其完全转变为有用的功而不产生其他影响。
克劳修斯表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。 （2）热力学第二定律的实质是一切自然过程都是不可逆的。 （3）热力学第二定律的统计意义
一个孤立系统内部发生的过程，总是由包含微观状态数少的宏观状态向包含微观状态数多的宏观状态的方向进行，即由热力学几率少的宏观态向热力学几率大的宏观态进行。 （4）热力学第二定律的微观意义
一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行
（5）热力学第二定律的数学表达式 ΔS ≥0
熵与热力学概率，熵的计算方法；熵增加原理 1) 熵是组成系统的微观粒子的无序性的量度。
熵既然是为了描述过程的不可逆过程性而引入的，那么它应该与宏观态所包含的微观态数目Ω有关，波尔兹曼关系式：S=k ㏑W ，其中W 为热力学概率。
2) 波尔兹曼关系式：S=k ㏑W
?
=
?B
A
T
dQ
S ，热力学系统从初态A 变化到末态B ，在任意一个可逆过程中，其熵变等于该过程中热温比dQ/T 的积分；而在任意一个不可逆过程中，其熵变大于该过程中热温比dQ/T 的积分。
3) 孤立系统中发生的一切不可逆过程都将导致系统熵的增加；而在孤立系统中发生的一切可逆过程，系统的熵保持不变。这一结论称为熵增加原理
大学热学习题
一 选择题
1 .一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m ．根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m
kT x 32=
v ． (B) m
kT x 3312=
v ．
(C) m kT x /32=v ． (D) m kT x /2=v ． ［ ］ 2 一定量某理想气体按pV 2＝恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度 (A) 将升高． (B) 将降低．
(C) 不变． (D)升高还是降低，不能确定． ［ ］
3 一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1和p 2，则两者的大小关系是：
(A) p 1> p 2． (B) p 1< p 2．
(C) p 1＝p 2． (D)不确定的． ［ ］ 4 关于温度的意义，有下列几种说法：
(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度．
(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义． (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同．
(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度． 这些说法中正确的是
(A) (1)、(2) 、(4)． (B) (1)、(2) 、(3)． (C) (2)、(3) 、(4)．
(D) (1)、(3) 、(4)． ［ ］
5 玻尔兹曼分布律表明：在某一温度的平衡态，
(1) 分布在某一区间(坐标区间和速度区间)的分子数，与该区间粒子的能量成正比． (2) 在同样大小的各区间(坐标区间和速度区间)中，能量较大的分子数较少；能量较小的分子数较多．
(3) 在大小相等的各区间(坐标区间和速度区间)中比较，分子总是处于低能态的概率大些． (4) 分布在某一坐标区间内、具有各种速度的分子总数只与坐标区间的间隔成正比，与粒子能量无关．
以上四种说法中， (A) 只有(1)、(2)是正确的． (B) 只有(2)、(3)是正确的． (C) 只有(1)、(2)、(3)是正确的．
(D) 全部是正确的． ［ ］
6 1 mol 刚性双原子分子理想气体，当温度为T 时，其内能为 (A) RT 23． (B) kT 23．
(C) RT 25． (D) kT
2
5
． ［ ］
（式中R 为普适气体常量，k 为玻尔兹曼常量）
7 假定氧气的热力学温度提高一倍，氧分子全部离解为氧原子，则这些氧原子的平均速率是原来氧分子平均速率的
(A) 4倍． (B) 2倍． (C) 2倍． (D)
2
1倍． ［ ］
8 一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为p 1，V 1，T 1的平衡态，后来变到压强，体积，温度分别为p 2，V 2，T 2的终态．若已知V 2 >V 1，且T 2 =T 1，则以下各种说法中正确的是：
(A) 不论经历的是什么过程，气体对外净作的功一定为正值． (B) 不论经历的是什么过程，气体从外界净吸的热一定为正值． (C) 若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少．
(D) 如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的
正负皆无法判断． ［ ］
9 一物质系统从外界吸收一定的热量，则 (A) 系统的内能一定增加． (B) 系统的内能一定减少． (C) 系统的内能一定保持不变．
(D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变． ［ ］
10 一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定： (1) 该理想气体系统在此过程中吸了热． (2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功． (3) 该理想气体系统的内能增加了． (4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功． 以上正确的断言是： (A) (1)、(3)． (B) (2)、(3)． (C) (3)． (D) (3)、(4)．
(E) (4)． ［ ］ 二 填空题
11 1 mol 氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)贮于一氧气瓶中，温度为27℃， 这瓶氧气的内能为________________J ；分子的平均平动动能为____________Ｊ； 分子的平均总动能为_____________________Ｊ．
(摩尔气体常量 R = 8.31 J ·mol -1·K -1 玻尔兹曼常量 k = 1.38×10-23Ｊ·K -1） 12 2 g 氢气与2 g 氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内，温度也相同．(氢气分子视为刚性双原子分子)
(1) 氢气分子与氦气分子的平均平动动能之比He H /2
w w ＝__________．
(2) 氢气与氦气压强之比 He H 2p p =＝ ______________________． (3) 氢气与氦气内能之比 He H /2
E E ＝ ______________________．
13 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f (v )、分子质量为m 、最概然速率为v p ，试说明下列各式的物理意义：
(1) ()?∞
p
f v v v d 表示_____________________________________________；
(2) ()v v v d 2
1
2f m ?∞
表示__________________________________________． 14 处于平衡态A 的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B ，将从外界吸收热量416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸收热量582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中气体对外界所作的功为____________________.
15 一定量理想气体，从同一状态开始使其体积由V 1膨胀到2V 1，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．
16 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) 温度升高的是__________过程；
(3) 气体吸热的是__________过程．
17 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 ；若为双原子分子气体，则 需吸热______________ J.
18 一定量理想气体，从A 状态 (2p 1，V 1)经历如图所示的直线过程变到B 状态(2p 1，V 2)，则AB 过程中系统作功W ＝_________；内能改变?E =_________． 19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m 1∶m 2=__________，它们的内能之比为E 1∶E 2=__________，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W 1∶W 2=
C
B A
Q p
V
O M
T p
O
V
V 1
2V 1
p 1 2p 1A
B
__________． (各量下角标1表示氢气，2表示氦气)
20 如图，温度为T 0，2 T 0，3 T 0三条等温线与两条绝热线围成三个卡诺循环：(1)
abcda ，(2) dcefd ，(3) abefa ，其效率分别为 η1____________，η2____________，η 3 ____________．
三 计算题
21 容积为20.0 L(升)的瓶子以速率v ＝200 m ·s -1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·K -1，玻尔兹曼常量k ＝1.38×10-23 J ·K -1)
22 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 ·mol -1·K -1 )
23 试计算由2 mol 氩和3 mol 氮(均视为刚性分子的理想气体)组成的混合气体的比热容比=γC p
/C V 的值．
24 一定量的某种理想气体，开始时处于压强、体积、温度分别为p 0=1.2×106 Pa ，V 0=8.31×10
－3
m 3，T 0 =300 K 的初态，后经过一等体过程，温度升高到T 1 =450 K ，再经过一等温过程，压
强降到p = p 0的末态．已知该理想气体的等压摩尔热容与等体摩尔热容之比C p / C V =5/3．求： (1) 该理想气体的等压摩尔热容C p 和等体摩尔热容C V ．
(2) 气体从始态变到末态的全过程中从外界吸收的热量．
p
O
V 3T 02T
T 0
f
a
d b c e
(普适气体常量R = 8.31 J·mol －
1·K －
1)
25 如图所示，AB 、DC 是绝热过程，CEA 是等温过程，BED 是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE 所包围的面积为70 J ，EABE 所包围的面积为30 J ，过程中系统放热100 J ，求BED 过程中系统吸热为多少？
p V
O
A
B E
D C
26 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的方程为2020/V V p p , a 点的温度为T 0
(1) 试以T 0 , 普适气体常量R 表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程中气体吸收的热量。 (2) 求此循环的效率。
(提示：循环效率的定义式η=1- Q 2 /Q 1， Q 1为循环中气体吸收的热量，Q 2为循环中气体放出的热量。)
27 如图所示，abcda 为1 mol 单原子分子理想气体的循环过程，求：
(1) 气体循环一次，在吸热过程中从外界共吸收的热量； (2) 气体循环一次对外做的净功；
p 09p 0a
p V
O
V 0
ⅡⅢ
Ⅰ
b
c
(3) 证明 在abcd 四态, 气体的温度有T a T c =T b T d ．
28 一卡诺热机(可逆的)，当高温热源的温度为 127℃、低温热源温度为27℃时，其每次循环对外作净功8000 J ．今维持低温热源的温度不变，提高高温热源温度，使其每次循环对外作净功 10000 J ．若两个卡诺循环都工作在相同的两条绝热线之间，试求： (1) 第二个循环的热机效率；
(2) 第二个循环的高温热源的温度．
29 1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如T －V 图所示，其中c 点的温度为T c =600 K ．试求：
(1) ab 、bc 、c a 各个过程系统吸收的热量； (2) 经一循环系统所作的净功； (3) 循环的效率．
(注：循环效率η=W /Q 1，W 为循环过程系统对外作的净功，Q 1为循环过程系统从外界吸收的热量ln2=0.693)
O
a
d
c
b
p (×105 Pa)
V (×10 3 m 3)
2
3
12
30 单原子分子的理想气体作卡诺循环，已知循环效率η=20%，试求气体在绝热膨胀时，气体体积增大到原来的几倍？
T (K)
V (10 3m 3)
O
1
2
a
b
c
大学物理热学试卷 一、选择题： 1、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为 ()()() 2 /122 /122 /12::C B A v v v ＝1∶2∶4，则其压强之比A p ∶B p ∶ C p 为： (A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8． (C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1． ［ ］ 2、温度为T 时，在方均根速率s /m 50) (2 12±v 的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分 子数的百分率相比较：则有（附：麦克斯韦速率分布定律： v v v ?????? ? ? ?-?? ? ??π=?22 2 /32exp 24kT m kT m N N ， 符号exp(a )，即e a .） (A) ()()22N H //N N N N ?>? (B) ()()22N H //N N N N ?=? (C) ()()22N H //N N N N ??温度较高时()()22N H //N N N N ?
第 9 章热力学基础 一、选择题 1.对于准静态过程和可逆过程 , 有以下说法．其中正确的是 [ ] (A)准静态过程一定是可逆过程 (B)可逆过程一定是准静态过程 (C)二者都是理想化的过程 (D)二者实质上是热力学中的同一个概念 2.对于物体的热力学过程 , 下列说法中正确的是 [ ] (A)内能的改变只决定于初、末两个状态,与所经历的过程无关 (B)摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (C)在物体内 , 若单位体积内所含热量越多 , 则其温度越高 (D)以上说法都不对 3.有关热量 , 下列说法中正确的是 [ ] (A)热是一种物质 (B)热能是物质系统的状态参量 (C)热量是表征物质系统固有属性的物理量 (D)热传递是改变物质系统内能的一种形式 4.关于功的下列各说法中 , 错误的是 [ ] (A)功是能量变化的一种量度 (B)功是描写系统与外界相互作用的物理量 (C)气体从一个状态到另一个状态 , 经历的过程不同 , 则对外作的功也不一样 (D)系统具有的能量等于系统对外作的功
5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 式p d V M R d T 表 示 [ ] (A)等温过程(B)等压过程 (C) 等体过程(D)绝热过程 6.理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式 , 式V d p M R d T 表示 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程 7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式V d p pdV 0表 示 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程 8.理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式 , 则式 M V d p p dV R d T 表示 [ ] (A)等温过程(B)等压过程 (C)等体过程(D)任意过程 9.热力学第一定律表明 : [ ] (A)系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B)系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C)不可能存在这样的循环过程,在此过程中,外界对系统所作的功
大学物理热学练习题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
热学（一）理想气体、压强公式 一、 选择题 1、若理想气体的体积为V ，压强为p ，温度为T ，一个分子的质量为m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为普适气体常量，则该理想气体的分子数为： (A) pV / m ． (B) pV / (kT )． (C) pV / (RT )． (D) pV / (mT )． ［ ］ 2、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m ．根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32= v ． (B) m kT x 3312=v ． (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v ［ ］ 3、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m ．根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v ． (D) =x v 0 ． ［ ］ 4、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，而方均根速率之比为 ()()() 2 /122 /122 /12::C B A v v v ＝1∶2∶4，则其压强之比 A p ∶ B p ∶ C p 为： (A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8． (C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1． ［ ］
二、填空题 1、质量一定的某种理想气体， (1) 对等压过程来说，气体的 密度随温度的增加而_________，并绘出曲 线． (2) 对等温过程来说，气体的密度随压强的增加而______________，并绘 出曲线． 2、在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是 (1) _________________________________； (2) _________________________________． 3、A 、B 、C 三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为n A ∶n B ∶n C ＝4∶2∶1，而分子的平均平动动能之比为A w ∶B w ∶ C w ＝1∶2∶ 4，则它们的压强之比A p ∶B p ∶C p ＝__________． 三、 计算题 O T T ρ
一、选择题：（每题3分） 1、某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 (A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． (C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． ［ ］ 2、一质点沿x 轴作直线运动，其v -t 曲 线如图所示，如t =0时，质点位于坐标原点，则t =4.5 s 时，质点在x 轴上的位置为 (A) 5m ． (B) 2m ． (C) 0． (D) -2 m ． (E) -5 m. ［ ］ 3、图中p 是一圆的竖直直径pc 的上端点，一质点从p 开始分 别沿不同的弦无摩擦下滑时，到达各弦的下端所用的时间相比 较是 (A) 到a 用的时间最短． (B) 到b 用的时间最短． (C) 到c 用的时间最短． (D) 所用时间都一样． ［ ］ 4、 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ，瞬时加速度2/2s m a -=， 则一秒钟后质点的速度 (A) 等于零． (B) 等于-2 m/s ． (C) 等于2 m/s ． (D) 不能确定． ［ ］ 5、 一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为 j bt i at r 22+=（其中 a 、 b 为常量）, 则该质点作 (A) 匀速直线运动． (B) 变速直线运动． (C) 抛物线运动． (D)一般曲线运动． ［ ］ 6、一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r , 的端点处, 其速度大小为 (A) t r d d (B) t r d d (C) t r d d (D) 22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x [ ] 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每T 秒转一圈．在2T 时间间隔中， 其平均速度大小与平均速率大小分别为 -12 O a p
第9章热力学基础 一、选择题 1. 对于准静态过程和可逆过程, 有以下说法．其中正确的是 [ ] (A) 准静态过程一定是可逆过程 (B) 可逆过程一定是准静态过程 (C) 二者都是理想化的过程 (D) 二者实质上是热力学中的同一个概念 2. 对于物体的热力学过程, 下列说法中正确的是 [ ] (A) 内能的改变只决定于初、末两个状态, 与所经历的过程无关 (B) 摩尔热容量的大小与所经历的过程无关 (C) 在物体内, 若单位体积内所含热量越多, 则其温度越高 (D) 以上说法都不对 3. 有关热量, 下列说法中正确的是 [ ] (A) 热是一种物质 (B) 热能是物质系统的状态参量 (C) 热量是表征物质系统固有属性的物理量 (D) 热传递是改变物质系统内能的一种形式 4. 关于功的下列各说法中, 错误的是 [ ] (A) 功是能量变化的一种量度 (B) 功是描写系统与外界相互作用的物理量 (C) 气体从一个状态到另一个状态, 经历的过程不同, 则对外作的功也不一样 (D) 系统具有的能量等于系统对外作的功 5. 理想气体状态方程在不同的过程中有不同的微分表达式, 示 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程 6. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式 [ ] (A) 等温过程(B) 等压过程 (C) 等体过程(D) 绝热过程
7. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 式0d d =+V p p V 表示 [ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 绝热过程 8. 理想气体状态方程在不同的过程中可以有不同的微分表达式, 则式 [ ] (A) 等温过程 (B) 等压过程 (C) 等体过程 (D) 任意过程 9. 热力学第一定律表明: [ ] (A) 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量 (B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量 (C) 不可能存在这样的循环过程, 在此过程中, 外界对系统所作的功 不等于系统传给外界的热量 (D) 热机的效率不可能等于1 10. 对于微小变化的过程, 热力学第一定律为d Q = d E +d A ．在以下过程中, 这三者同时为正的过程是 [ ] (A) 等温膨胀 (B) 等容膨胀 (C) 等压膨胀 (D) 绝热膨胀 11. 对理想气体的等压压缩过程，下列表述正确的是 [ ] (A) d A ＞0, d E ＞0, d Q ＞0 (B) d A ＜0, d E ＜0, d Q ＜0 (C) d A ＜0, d E ＞0, d Q ＜0 (D) d A = 0, d E = 0, d Q = 0 12. [ ] (A) 理想气体 (B) 等压过程 (C) 准静态过程 (D) 任何过程 13. 一定量的理想气体从状态),(V p 出发, 到达另一状态)2 ,(V p ． 一次是等温压缩到2V , 外界作功A ；另一次为绝热压缩到2 V , 外界作功W ．比较这两个功值的大小是 [ ] (A) A ＞W (B) A = W (C) A ＜W (D) 条件不够，不能比较 14. 1mol 理想气体从初态(T 1、p 1、V 1 )等温压缩到体积V 2, 外界对气体所作的功为
一、选择题 1．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32= v (B) m kT x 3312 =v (C) m kT x /32 =v (D) m kT x /2=v 2．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m 。根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8= x v (B) m kT π831= x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 0 3．温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系：(A) ε和w 都相等 (B) ε相等，w 不相等 (C) w 相等，ε不相等 (D) ε和w 都不相等 4．在标准状态下，若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ，则其内能之比E 1 / E 2为： (A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 3 5．水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)？ (A) 66.7％ (B) 50％ (C) 25％ (D) 0 6．两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n ，单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V )，单位体积内的气体质量ρ，分别有如下关系： (A) n 不同，(E K /V )不同，ρ不同 (B) n 不同，(E K /V )不同，ρ相同 (C) n 相同，(E K /V )相同，ρ不同 (D) n 相同，(E K /V )相同，ρ相同 7．一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 (A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同 (C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强 (D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强 8．关于温度的意义，有下列几种说法：(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度；(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；(4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。这些说法中正确的是 (A) (1)(2)(4)；(B) (1)(2)(3)；(C) (2)(3)(4)；(D) (1)(3) (4)； 9．设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率，则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比2 2 H O /v v 为 (A) 1 (B) 1/2 (C) 1/3 (D) 1/4 10．设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令 ()2 O p v 和 ()2 H p v 分别
热力学选择题 1、在气缸中装有一定质量的理想气体，下面说法正确的是：（ ） （A ） 传给它热量，其内能一定改变。 （B ） 对它做功，其内能一定改变。 （C ） 它与外界交换热量又交换功，其内能一定改变。 （D ） 以上说法都不对。 （3分） 答案：D 2、理想气体在下述过程中吸收热量的是（ ） （A ）等容降压过程 （B ）等压压缩过程 （C ）绝热膨胀过程 （D ）等温膨胀过程 （3分） 答案：D 3、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为1S 和2S ，二者的关系是（ ） （A ）21S S > （B ）21S S < （C ）S 1 =S 2 （D ）不能确定 （3分） 答案：C 4、有两个可逆的卡诺循环，ABCDA 和11111A B C D A ，二者循环线包围的面积相等，如图所示。设循环ABCDA 的热效率为η，每次循环从高温热源吸收热量Q ，循环11111A B C D A 的热效率为 η，每次循环从高温热源吸收热量1Q ，则（ ） （A ）11,Q Q <<ηη （B ）11,Q Q ><ηη （C ）11,Q Q <>ηη （D ）11,Q Q >>ηη （3分） 答案：B 5、一定量的理想气体，分别经历如图所示的abc 过程（图中虚线ac 为等温线）和 def 过程（图中虚线 df 为绝热线）。试判断这两种过程是吸热还是放热（ ） （A ）abc 过程吸热，def 过程放热。（C ）abc 过程和 def 过程都吸热。 P P V
（B ）abc 过程放热 def 过程吸热 （D ）abc 过程和 def 过程都放热。 V V （3分） 答案：A 6、对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做得功三者均为负值？( ) （A ）等容降压过程。 (B) 等温膨胀过程。 (C) 绝热膨胀过程。 (D) 等压压缩过程。 （3分） 答案：D 7、关于可逆过程，下列说法正确的是（ ） （A ） 可逆过程就是可以反向进行的过程。 （B ） 凡是可以反向进行的过程均为可逆过程。 （C ） 可逆过程一定是准静态过程。 （D ） 准静态过程一定是可逆过程。 （3分） 答案：C 8、下面正确的表述是（ ） (A) 功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 （B ）热量能从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体。 （C ）开尔文表述指出热功转换的可逆性。 （D ）克劳修斯表述指出了热传导的不可逆性。 （3分） 答案：D 9、一台工作于温度分别为327 ℃和27 ℃的高温热源与低温源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2 000 J ，则对外作功( ) (A) 2 000J (B) 1 000J (C) 4 000J (D) 500J （3分） 答案：B 10、“理想气体和单一热源接触作等温臌胀时，吸收的热量全部用来对外作功。”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的( ) （A ）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律 （B ）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律 （C ）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律 （D ）违反热力学第二定律，也违反热力学第二定律 （3分）
—填空题(共32分) 1．(本题3分)(0282) 如果一个箱子与货车底板之间的静摩擦系数为μ，当这货车爬一与水平方向 成θ角的平缓山坡时，要不使箱子在车底板上滑动，车的最大加速度 a max=____________. 2．(本题3分)(0404) 地球的质量为m，太阳的质量为M地心与日心的距离为R，引力常量为G， 则地球绕太阳作圆周运动的轨道角动量为L=___________. 3。(本题3分)(4273) 一定量H2气(视为刚性分子的理想气体)，若温度每升高1K，其内能增加41.6 J，则该H2气的质量为___________(普适气体常量R=8.31J·mol-1·k-1) 4.(本题3分）（0238） 处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将 从外界吸收热量416 J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡 态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压 过程中气体对外界所作的功为______________________. 5.(本题4分)(4109) 一定量的某种理想气体在等压过程中对外作功为200J．若此种气体为单 原子分子气体，则该过程中需吸热__________J；若为双原子分子气体，则 需吸热_____________J. 6．(本题3分)(0260) 热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述是等价的，表明在自然界中与 热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，开尔文表述指出了__________________ ________的过程是不可逆的，而克劳修斯表述指出了__________________________ 的过程是不可逆的． 7．(本题3分)(1237) 两个电容器1和2，串联以后接上电动势恒定的电源充电．在电源保持联接 的情况下，若把电介质充入电容器2中，则电容器1上的电势差________________；电容器1极板上的电荷_______________________(填增大、减小、不变) 8．(本题3分)(2521) 一线圈中通过的电流I随时间t变化 的曲线如图所示．试定性画出自感电动 势?L随时间变化的曲线．(以I的正向作 为?的正向)
一、选择题：(每题3分) 1、某质点作直线运动的运动学方程为 x = 3t-5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 2、一质点沿x 轴作直线运动，其v t 曲 线如图所示，如t=0时，质点位于坐标原点， 则t=4.5 s 时，质点在x 轴上的位置为 (A) 5m . (B) 2m . (C) 0. (D) 2 m . (E) 5 m. [ b ] pc 的上端点，一质点从p 开始分 到达各弦的下端所用的时间相比 6、一运动质点在某瞬时位于矢径 r x, y 的端点处，其速度大小为 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每 T 秒转一圈.在2T 时间间隔中， 其平均速度大小与平均速率大小分别为 (A) 2 R/T , 2 R/T . (B) 0,2 R/T (C) 0,0. (D) 2 R/T , 0. [ b ] 8 以下五种运动形式中，a 保持不变的运动是 4、 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度 v 2 m/s ，瞬时加速度a 2m/s ， 则一秒钟后质点的速度 (B)等于 2 m/s . (D)不能确定. [ d ] (A)等于零. (C)等于 2 m/s . 5 、 一质点在平面上运动, 已知质点位置矢量的表示式为 r at i bt 2j (其中 a 、 b 为常量)，则该质点作 (A)匀速直线运动. (B)变速直线运动. (C)抛物线运动. (D) 一般曲线运 动. [ b ] [d ] (A) 匀加速直线运动，加速度沿 x 轴正方向. (B) 匀加速直线运动，加速度沿 x 轴负方向. (C) 变加速直线运动，加速度沿 x 轴正方向. (D) 变加速直线运动，加速度沿 x 轴负方向. 3、图中p 是一圆的竖直直径 别沿不同的弦无摩擦下滑时， 较是 (A) 到a 用的时间最短. (B) 到b 用的时间最短. (C) 到c 用的时间最短. (D) 所用时间都一样. (A) d r dt (C) d r dt (B) (D) d r dt dx 2 .dt 2 d y dt [d ] a
、选择题 1．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为 T ，气体分子的质量为 m 。根据理想气体的分子模型和统 计假设，分子速度在 x 方向的分量平方的平均值 2．一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为 T ，气体分子的质量为 m 。根据理想气体分子模型和统计 假设，分子速度在 x 方向的分量的平均值 都相等 (B) 相等， w 不相等 (C) w 相等， 不相等 4．在 标准状态下，若氧气 (视为刚性双原子分子的理想气体 比 E 1 / E 2 为： (A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 3 5．水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之 几 (A) 66.7％ (B) 50％ (C) 25％ (D) 0 6．两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数 n ， 单位体积内的气体分子的总平动动能 (E K /V)，单位体积内的气体质量 ，分别有如下关系： (A) n 不同， (E K /V)不同， 不同 (B) n 不同，(E K /V)不同， 相同 (C) n 相同， (E K /V)相同， 不同 (D) n 相同， (E K /V)相同， 相同 7．一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 (A) 温度相同、压强相同 (B) 温度、压强都不相同 (C) 温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强 (D) 温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强 8．关于温度的意义，有下列几种说法： (1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度； (2) 气体的温度是 大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义； (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不 同； (4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。这些说法中正确的是 (A) (1)(2)(4) ； (B) (1)(2)(3) ； (C) (2)(3)(4)；(D) (1)(3) (4)； 9．设声波通过理想气体的速率正比于气体分 子的热运动平均速率，则声波通过具有相同温度的氧气和 氢气的速率之比 vO 2 /v H 2 为 (A) 1 (B) 1/2 (C) 1/3 (D) 1/4 10．设图示的两条曲线分别表示在相同温度下氧气和氢气分子的速率分布曲线；令 v p O 2 和 vp H 2 分别 (A) v x 3k m T 2 1 3kT v x 2 (B) 3 m (C) v x 3kT/m 2 (D) v x kT /m 1 8kT 8kT 8kT 1 8kT v x v x (A) m (B) 3 m (C) 3 m 3．温度、压强相同的氦气和氧气，它们分子的平均动v x (D) v x 0 和平均平动动能 w 有如下关系： (A) 和 w (D) 和w 都不相等 )和氦气的体积比 V 1 / V 2=1 / 2 ，则其内能之 (不计振动自由度和化学能 )？
大学物理热学试题题库及答案 一、选择题：（每题3分） 1、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n1，它产生的压强为p1，B种气体的分子数密度为2n1，C种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强p为 (A) 3 p1．(B) 4 p1． (C) 5 p1．(D) 6 p1．［］ 2、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为： (A) pV / m．(B) pV / (kT)． (C) pV / (RT)．(D) pV / (mT)．［］ 3、有一截面均匀的封闭圆筒，中间被一光滑的活塞分隔成两边，如果其中的一边装有0.1 kg 某一温度的氢气，为了使活塞停留在圆筒的正中央，则另一边应装入同一温度的氧气的质量为： (A) (1/16) kg．(B) 0.8 kg． (C) 1.6 kg．(D) 3.2 kg．［］ 4、在标准状态下，任何理想气体在1 m3中含有的分子数都等于 (A) 6.02×1023．(B)6.02×1021． (C) 2.69×1025(D)2.69×1023． (玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23 J·K-1 ) ［］ 5、一定量某理想气体按pV2＝恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度 (A) 将升高．(B) 将降低． (C) 不变．(D)升高还是降低，不能确定．［］ 6、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2，则两者的大小关系是： (A) p1> p2．(B) p1< p2． (C) p1＝p2．(D)不确定的．［］ 7、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？ (A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强． (B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度． (C) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大. (D) 氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大．［］ 8、已知氢气与氧气的温度相同，请判断下列说法哪个正确？ (A) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的压强一定大于氢气的压强． (B) 氧分子的质量比氢分子大，所以氧气的密度一定大于氢气的密度．
一、选择题：（每题3分） 1、均匀磁场的磁感强度B 垂直于半径为r 的圆面．今以该圆周为边线，作一半球面S ，则通过S 面的磁通量的大小为 (A) 2 r 2B ． (B) r 2B ． (C) 0． (D) 无法确定的量． ［ B ］ 2、在磁感强度为B 的均匀磁场中作一半径为r 的半球面S ，S 边线所在平面的法线方向单位矢量n 与B 的夹角为 ，则通过半球面S 的磁通量(取弯面向外为正)为 (A) r 2B ． (B) 2 r 2B ． (C) - r 2B sin ． (D) - r 2B cos ． ［ D ］ 3、有一个圆形回路1及一个正方形回路2，圆直径和正方形的边长相等，二者中通有大小相等的电流，它们在各自中心产生的磁感强度的大小之比B 1 / B 2为 (A) 0.90． (B) 1.00． (C) 1.11． (D) 1.22． ［ C ］ 4、如图所示，电流从a 点分两路通过对称的圆环形分路，汇合于b 点．若ca 、bd 都沿环的径向，则在环形分路的环心处的磁感强度 (A) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸内． (B) 方向垂直环形分路所在平面且指向纸外． (C) 方向在环形分路所在平面，且指向b ． (D) 方向在环形分路所在平面内，且指向a ． (E) 为零． ［ E ］ 5、通有电流I 的无限长直导线有如图三种形状， 则P ，Q ，O 各点磁感强度的大小B P ，B Q ，B O 间的关系为： (A) B P > B Q > B O . (B) B Q > B P > B O ． (C) B Q > B O > B P ． (D) B O > B Q > B P ． ［ D ］ 6、边长为l 的正方形线圈，分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方 形共面)，在这两种情况下，线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为 (A) 01 B ，02 B ． (B) 01 B ，l I B 0222 ． (C) l I B 0122 ，02 B ． a
第一章刚体转动1名词解释： a刚体在任何情况下大小、形状都保持不变的物体. b力矩给定点到力作用线任意点的向径和力本身的矢积，也指力对物体产生转动效应的量度，即力对一轴线或对一点的矩。 c转动惯量反映刚体的转动惯性大小 d进动自转物体之自转轴又绕着另一轴旋转的现象，又可称作旋进 2填空： (1) 刚体转动的运动学参数是角速度、角位移、角加速度。 (2) 刚体转动的力学参数是转动惯量、力矩。 (3) 陀螺在绕本身对称轴旋转的同时，其对称轴还将绕力矩回转，这种回转现象称为进动。 3. 问答： (1) 有一个鸡蛋不知是熟还是生，请你判断一下，并说明为什么？ 熟鸡蛋内部凝结成固态，可近似为刚体，使它旋转起来后对质心轴的转动惯量可以认为是不变的常量，鸡蛋内各部分相对转轴有相同的角速度，因桌面对质心轴的摩擦力矩很小，所以熟鸡蛋转动起来后，其角速度的减小非常缓慢，可以稳定地旋转相当长的时间。 生鸡蛋内部可近似为非均匀分布的流体，使它旋转时，内部各部分状态变化的难易程度不相同，会因为摩擦而使鸡蛋晃荡，转动轴不稳定，转动惯量也不稳定，使它转动的动能因内摩擦等因素的耗散而不能保持，使转动很快停下来。 (2) 地球自转的角速度方向指向什么方向？作图说明。 (3) 中国古代用指南针导航，现代用陀螺仪导航，请说明陀螺仪导航的原理。 当转子高速旋转之后，对它不再作用外力矩，由于角动量守恒，其转轴方向将保持恒定不变，即把支架作任何转动，也不影响转子转轴的方向。 (4) 一个转动的飞轮，如果不提供能量，最终将停下来，试用转动定律解释该现象。 由转动定律可知M=Jdw/dt转动着的轮子一般总会受到阻力矩的作用，若不加外力矩，克服阻力矩做功，轮子最终会停下来（受阻力矩作用W越来越小）
单元习题 热学模块 一、 判断题： 1、 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数来表述。（ √ ） 2、 温度是标志分子热运动激烈程度的物理量，所以某个分子运动 越快，说明该分子温度越高。（ × ） 3、 某理想气体系统内分子的自由度为i ，当该系统处于平衡态时， 每个分子的能量都等于kT i 2 。（ × ） 4、 单原子分子的自由度为3，刚性双原子分子的自由度为5，刚 性多原子分子的自由度为6。（ √ ） 5、 理想气体物态方程nkT p =中，n 代表物质的量。（ × ） 6、 处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子 的平均平动动能也相同，则它们的温度、压强都相同。（ √ ） 7、 两种理想气体温度相等，则分子的平均平动动能不一定相等。 （ × ） 8、 对给定理想气体，其内能只是温度的函数。（ √ ） 9、 热力学第一定律是能量转换和守恒定律，所以凡是满足热力学 第一定律的热力学过程都能够实现。（ × ） 10、 可逆过程一定是准静态过程，反之亦然。（ × ） 11、 热力循环过程中只要给出高温热源的温度和低温热源的温度，都可以用公式1 2 1T T - =η来计算热机效率。（ × ）
12、 循环输出净功越大，则热效率越高。（ × ） 13、 可逆循环的热效率都相等。（ × ） 14、 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。（ × ） 15、 从增加内能的角度来说，作功和热传递是等效的，在本质上无差别。（ × ） 16、 不可逆过程是不能回到初态的热力过程。（ × ） 17、 热机的循环效率不可能大于1。（ √ ） 18、 气体膨胀一定对外做功。（ × ） 二、 计算题 1、 一容器内储有氧气，其压强为atm p 0.1=，温度为27℃。 求：（1）分子数密度； （2）氧分子质量； （3）氧气密度； （4）分子的平均平动动能； （5）分子间的平均距离。 解：（1）kT p n nkT p ==; （2）A mol N M m = （3）nm V Nm V M ===ρ （4）kT 2 3= ε （5）n N V d 1 3 ==
第7章 热力学基础 7-1在下列准静态过程中，系统放热且内能减少的过程是[ D ] A ．等温膨胀. B ．绝热压缩. C ．等容升温. D ．等压压缩. 7-2 如题7-2图所示，一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程; A →C 等温过程; A →D 绝热过程 . 其中吸热最多的过程是[ A ] A ．A →B 等压过程 B ．A →C 等温过程. C ．A → D 绝热过程. 题7-2图 D ．A →B 和A → C 两过程吸热一样多. 7-3 一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V 0 ,T 0)开始,先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等容升温回复到初态温度T 0, 最后经等温过程使其体积回复为V 0 , 则气体在此循环过程中[ B ] A ．对外作的净功为正值. B ．对外作的净功为负值. C ．内能增加了. D ．从外界净吸收的热量为正值. 7-4 根据热力学第二定律，判断下列说法正确的是 [ D ] A ．功可以全部转化为热量，但热量不能全部转化为功. B ．热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体. C ．不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程. D ．一切自发过程都是不可逆的. 7-5 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法，正确的是[ A ] A ．可逆过程一定是准静态过程． B ．准静态过程一定是可逆过程． C ．无摩擦过程一定是可逆过程． D ．不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程． 7-6 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(题7-6图中阴影部分)分别为S 1和S 2 , 则二者的大小关系是[ B ] A ．S 1 > S 2 . B ．S 1 = S 2 . C ．S 1 < S 2 . D ．无法确定. 题7-6图 V
西华大学课程考核半期试题卷 试卷编号 （ 2011__ 至 2012____ 学年 第__1__学期 ） 课程名称： 大学物理A(2) 考试时间： 80 分钟 课程代码： 7200019 试卷总分： 100 分 考试形式： 闭卷 学生自带普通计算器: 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 总分 得分 评卷 教师 一.（10分）一电子绕一带均匀电荷的长直导线以2×104 m ·s -1 的匀速率作圆周运动．求带电直线上的线电荷密度．(电子质量0m =9.1×10-31 kg ，电子电量e =1.60×10-19 C) 解: 设均匀带电直线电荷密度为λ，在电子轨道处场强 r E 0π2ελ= 电子受力大小 r e eE F e 0π2ελ = = ∴ r v m r e 2 0π2=ελ 得 132 0105.12π2-?== e mv ελ1m C -? 二．（20分）如图所示，有一带电量为Q=8.85×10-4C, 半径为R=1.00m 的均匀带电细圆环水平放置。在 圆环中心轴线的上方离圆心R 处，有一质量为m=0.50kg 、带电量为q=3.14×10-7C 的小球。当小球从静止下落到圆心位置时，它的速率为多少m/s ？[重力加速度g=10m/s 2，ε0=8.85×10-12C 2/（N.m 2）] 序号: 年级专业： 教学班号： 学号： 姓名： 装 订 线
图11 解：设圆环处为重力势能零点，无穷远处为电势能零点。 初始状态系统的重力势能为mgR ，电势能为 R qQ 240πε 末状态系统的动能为22 1 mv ，电势能为R qQ 04πε 整个系统能量守恒，故 R qQ mv R qQ mgR 02042124πεπε+= + 解得： 4.13/v m s = = = 三．（20分）一根很长的同轴电缆，由一导体圆柱(半径为a )和一同轴的导体圆管(内、外半径分别为b ,c )构成，如图所示．使用时，电流I 从一导体流去，从另一导体流回．设电流都是均匀地分布在导体的横截面上，求：(1)导体圆柱内(r ＜a ),(2)两导体之间(a ＜r ＜b )，（3）导体圆筒内(b ＜r ＜c )以及(4)电缆外(r ＞c )各点处磁感应强度的大小. 解： ? ∑μ=?L I l B 0d (1)a r < 2202R Ir r B μπ= 2 02R Ir B πμ= (2) b r a << I r B 02μπ= r I B πμ20=
练 习 四 热 学 一、填空题 1.质量为M ，摩尔质量为mol M ，分子数密度为n 的理想气体，处于平衡态时，状态方程为___RT M M pV mol = ___，状态方程的另一形式为___nkT p =___，其中k 称为____玻尔兹曼___常数。 2.两种不同种类的理想气体，其分子的平均平动动能相等，但分子数密度不同，则它们的温度 相同 ，压强 不同 ；如果它们的温度、压强相同，但体积不同，则它们的分子数密度 相同 ，单位体积的气体质量 不同 ，单位体积的分子平动动能 相同 。（填“相同”或“不同”）。 3. 宏观量温度T 与气体分子的平均平动动能ω的关系为ω=___kT 2 3 _，因此，气体的温度是__气体分子的平均平动动能__的量度。 4.设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__3___，转动自由度为___2___。 5.2mol 氢气，在温度为27℃时，它的分子平动动能为 7479J ，分子转动动能为 4986J 。 6.1mol 氧气和2mol 氮气组成混合气体，在标准状态下，氧分子的平均能量为__21 1042.9-?__，氮分 子的平均能量为_21 10 42.9-?__；氧气与氮气的内能之比为__1:2__。 7.)(v f 为麦克斯韦速率分布函数， ? ∞ p v dv v f )(的物理意义是__速率在p υ以上的分子数占总分子数 的百分比__，?∞ 02 )(2 dv v f mv 的物理意义是____分子平均平动动能___，速率分布函数归一化条件的数学表达式为____ 1d )(0 =? ∞ υυf ____，其物理意义是__速率在∞~0内的分子数占总分子数的百分之百____。 8.同一温度下的氢气和氧气的速率分布曲线如右图所示，其中曲线1为__氧气_的速率分布曲线，___氢气___的最概然速率较大（填“氢气”或“氧气”）。若图中曲线表示同一种气体不同温度时的速率分布曲线，温度分别为T 1和T 2且T 1 热学 1 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸 收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值？ (A) 等体降压过程． (B) 等温膨胀过程． (C) 绝热膨胀过程．(D) 等压压缩过 程．［(D) ］ 在温度分别为 327℃和27℃的高温热源和低温热源之间工 作的热机，理论上的最大效率为 (A) 25％ (B) 50％ (C) 75％(D) 91.74％ ［ (B) ］ 一定量的理想气体，起始温度为T，体积为V0．后经历绝热 过程，体积变为2V0．再经过等压过程，温度回升到起始温度．最 后再经过等温过程，回到起始状态．则在此循环过程中 (A) 气体从外界净吸的热量为负值． (B) 气体对外界净作的功为正值． (C) 气体从外界净吸的热量为正值． (D) 气体内能减 少．［ (A) ］ 质量一定的某种理想气体， (1) 对等压过程来说，气体的密度随温度的增加而成反比地减小，并绘 出曲线． (2) 对等温过程来说，气体的密度随压强的增加而_成正比地增加_，并绘出曲线． 1 的单原子分子理想气体，在1 的恒定压强下，从0℃加热 到100℃，则气体的内能改变了_1.25×103 ．(普适气体常量R ＝8.31 J ·1·K 1 ) 已知1 的某种理想气体(其分子可视为刚性分子)，在等压过程中温度上升1 K ，内能增加了20.78 J ，则气体对外作功为_8.31 J _，气体吸收热量为29.09 J ． (普适气体常量 11K mol J 31.8--??=R ) O T T O T T 两个相同的容器装有氢气，以一细玻璃管相连通，管中用一滴水银作活塞，如图所示．当左边容器的温度为 0℃、而右边容器的温度为20℃时，水银滴刚好在管的中央．试问，当左边容器温度由 0℃增到 5℃、而右边容器温度由20℃增到30℃时，水银滴是否会移动？如何移动？ 解：据力学平衡条件，当水银滴刚好处在管的中央维持平衡时，左、右两边氢气的压强相等、体积也相等，两边气体的状态方程为： p 1V 1=(M 1 / )1 ， p 2V 2=(M 2 / )2 ． 由p 1= p 2得：V 1 / V 2= (M 1 / M 2)(T 1 / T 2) ． 开始时V 1= V 2，则有M 1 / M 2= T 2/ T 1＝293/ 273． 当温度改变为1T '＝278 K ，2T '＝303 K 时，两边体积比为 ()221121//T M T M V V ''=''＝0.9847 <1． 即21V V '<'． 可见水银滴将向左边移动少许． 一容积为10 3 的电子管，当温度为300 K 时，用真空泵把管 内空气抽成压强为 5×10-6 的高真空，问此时管内有多少个空气分子？这些空气分子的平均平动动能的总和是多少？平均转动动能的总和是多少？平均动能的总和是多少？(760 ＝1.013×105 ，空气分子可认为是刚性双原子分子) (波尔兹曼常量1.38 ×10-23 ) 解：设管内总分子数为N ． 由p = = / V (1) N = / () = 1.61×1012 个． (2) 分子的平均平动动能的总和= (3/2) = 108 J H 20℃ H 220℃大学物理热学期末复习试卷卷
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