大學(xué)物理第五章 題庫答案

《大學(xué)物理第五章 題庫答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理第五章 題庫答案（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、05章 一、填空題 （一）易（基礎(chǔ)題） 1、 一定質(zhì)量的氣體處于平衡態(tài)，則氣體各部分的壓強 （填相等或不相等）， 各部分的溫度 （填相等或不相等）。（相等，相等） 2、 根據(jù)能量按自由度均分原理，設(shè)氣體分子為剛性分子，分子自由度為i，則當(dāng)溫度為T 時，（1）一個分子的平均能量為 ；（2）Y摩爾理想氣體的內(nèi)能為； i “E i CE 2 “E （3）一個雙原子分子的平均轉(zhuǎn)動動能為 。（號KT -yRT - KT ） 」 」 」 一 一 3 _ 3、 對于單原子分子理想氣體，①-RT代表的物理意義 3 為：；②5R代表的物理意義 3 _ 為：：。（①3RT代表1mol

2、單原子理 想氣體的內(nèi)能，②3R代表它的等體摩爾熱容） 4、自由度數(shù)為i的一定量的剛性分子理想氣體，其體積為V,壓強為p時,其內(nèi)能E=, g） 5. 兩瓶不同種類的理想氣體，它們溫度相同，壓強也相同，但體積不同，則它們分子的平 均平動動能——，單位體積內(nèi)分子的總平動動能 。（均填相同或不相同）（相同， 相同） 6. 一定量的某種理想氣體，裝在一個密閉的不變形的容器中，當(dāng)氣體的溫度升高時， 氣體分子的平均動能 ，氣體分子的密度 ，氣體的壓強 ， 氣體的內(nèi)能 。（均填增大、不變或減少）（增大，不變，增大，增大） 7、 理想氣體的壓強公式為，理想氣體分子的平均平動動能與溫度的關(guān)系 2 3

3、― 為 。（P = 3 農(nóng) k' ￡ 廣 2 K 8、 有兩瓶氣體，一瓶是氧氣，另一瓶是氫氣（均視為剛性分子理想氣體），若它們的壓強、 體積、溫度均相同，則氧氣的內(nèi)能是氫氣的 倍（1） 9、一容器內(nèi)貯有氣體，其壓強為1atm,溫度為27°C,密度為1.3kg -m-3，則氣體的摩爾質(zhì)量為kg - mol-i,由此確定它是 氣. (32X 10-3kg.mol-i, 氧) 10、Nf （"）du 表示的物理意義是 （表示在v 附近，v T v + dv 速率區(qū)間 內(nèi)的分子 數(shù)） % 11、r f（v）dv表示的物理意義是 。（分布在任一有限速率范圍v1 t v 2內(nèi)的分

4、子數(shù) 占總分子數(shù)的比率當(dāng) N —一…一 -1 12、在相同條件下，氧原子的平均動能是氧分子的平均動能的 倍.（5 （二）中（一般綜合題） 1、如圖1所示，兩條曲線分別表示相同溫度下，氫氣和氧氣分子的速率分布曲線，則a表 示 氣分子的速率分布曲線；b表示 氣分子的速率 分布曲線（氧氣，氫氣） 2、若一瓶氫氣和一瓶氧氣的溫度、壓強、質(zhì)量均相同，則它 們單位體積內(nèi)的分子數(shù) ，單位體積內(nèi)氣體分子的平 均動能，兩種氣體分子的速率分布 。（均 填相同或不相同）（不相同，不相同，不相同） 3、A、B、C三個容器中皆裝有理想氣體， 它們的分子數(shù)密度之比為nA :nB:nC =4:

5、2:1， 而分子的平均平動動能之比為￡「￡ BB:8 c =1:2:4，則它們的壓強之比 Pa：Pb：Pc=。（1： 1： 1） 4、1mol氧氣（視為剛性雙原子分子的理想氣體）貯于一氧氣瓶中，溫度為27°C，這瓶氧氣 的內(nèi)能為 J;分子的平均平動動能為 J; 分子的平均總動能為 J。（摩爾氣體常量R=8.31J?mol-1 ? K-1，坡爾 茲曼常量 k=1.38X 10-23J ? K-1） （6.23X 103, 6.21X 10-21, 1.04X 10-2。） 5、（1）圖（a）為同一溫度下,不同的兩種氣體的速率分布曲線，曲線對應(yīng)于摩爾質(zhì)量較 大的氣體.(2)圖(b)

6、為不同溫度下，同種氣體 分子的速率分布曲線. 曲線對應(yīng)于較 高的溫度.(1, 2) (三) 難(綜合題) 的壓強是6個大氣壓，在1個大氣壓時這些氫氣能充 圖5 1、儲存在體積為4cm3的中空鋼筒里的氫氣 滿 個體積為0.2cm3的氣球，(設(shè)溫度不變).(120) 2、圖2中的曲線分別表示氫氣和氦氣在同一溫度下的麥克斯 圖2 韋分子速率的分布情況.由圖可知，氫氣分子的最概然速率為 吵尸.氦氣分子的最概然速率為 Z'. (140, 100) 二、選擇題 (一) 易(基礎(chǔ)題) 1、已知氫氣與氧氣的溫度相同，請判斷下列說法哪個正確？ [ D ] (A) 氧分子的質(zhì)量比氫分子

7、大，所以氧氣的壓強一定大于氫氣的壓強. (B) 氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氧氣的密度一定大于氫氣的密度. (C) 氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的速率一定比氧分子的速率大 (D) 氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氫分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. 2、 速率分布函數(shù)f 2)du的物理意義為： [C ] (A) 具有速率U的分子占總分子數(shù)的百分比； (B) 具有速率U的分子數(shù)； (C) 在速率U附近處于速率區(qū)間du內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比； (D) 速率分布在U附近的單位速率間隔中的分子數(shù)。 3、 摩爾數(shù)相同的氦(He)和氫(H2)，其壓強和分子數(shù)密度相同，則

8、它們的 [D ] (A) 分子平均速率相同; (C)內(nèi)能相等； (B) 分子平均動能相等; (D)平均平動動能相等。 4. 溫度為270C的單原子理想氣體的內(nèi)能是 [A ] (A) 全部分子的平動動能； (B) 全部分子的平動動能與轉(zhuǎn)動動能之和； (C) 全部分子的平動動能與轉(zhuǎn)動動能、振動動能之和； (D) 全部分子的平動動能與分子相互作用勢能之和。 5. 一瓶氮氣和一瓶氧氣，它們的壓強和溫度都相同，但體積不同，則它們的】A ] (A) 單位體積內(nèi)的分子數(shù)相同； (B)單位體積的質(zhì)量相同； (C) 分子的方均根速率相同； (D)氣體內(nèi)能相同。 6、 在常溫下有1m

9、ol的氫氣和lmol的氦氣各一瓶，若將它們升高相同的溫度，則[A ] (A)氫氣比氦氣的內(nèi)能增量大； (B)氦氣比氫氣的內(nèi)能增量大； (C)氫氣和氦氣的內(nèi)能增量相同； (D)不能確定哪一種氣體內(nèi)能的增量大。 7、 下面說法正確的是 [B ] (A)物體的溫度越高，則熱量愈多； (B)物體的溫度越高，則內(nèi)能越大。 (C)物體的溫度越高，則內(nèi)能越小； (D)以上說法都不正確。 p 8、 一定質(zhì)量的某理想氣體按T二恒量的規(guī)律變化，則理想氣體的分子數(shù)密度 [(2)] (1)升高； (2)不變； (3)不能確定； (4)降低。 10、如果氫氣和氦氣的溫度相同，摩爾數(shù)也相同，則 [B ]

10、 (A)這兩種氣體的平均動能相同； (B)這兩種氣體的平均平動動能相同； (C)這兩種氣體的內(nèi)能相等; (D) 這兩種氣體的勢能相等. 11、 一理想氣體樣品，總質(zhì)量為虬體積為V,壓強為p ,理想氣體溫度為T,密度為P ,K為玻 爾茲曼常量.R為普適氣體恒量，則分子量日的表示式為 [D ] (A) PV/MRT (B) MKT,p (C) P % (D) P RT/P 12、 一瓶氦氣和一瓶氮氣質(zhì)量密度相同，分子平均平動動能相同，而且它們都處于平衡態(tài)， 則它們 [C ] （A）溫度相同、壓強相同; （B）溫度、壓強都不同; （C）溫度相同，但氦氣的壓強大于氮氣的壓強

11、; （D）溫度相同，但氦氣的壓強小于氮氣的壓強。 （二）中（一般綜合題） 1、兩瓶不同類的理想氣體，其分子平均平動動能相等，但分子數(shù)密度不相等，則 [B ] （A）壓強相等，溫度相等; （B）溫度相等,壓強不相等; （C）壓強相等,溫度不相等; （D）方均根速率相等. 2、 定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)E隨體積V的變化關(guān)系為一直線，如圖 （2）所示（其延長線過E--V圖的原點），則此直線表示的過程為 （A）等壓過程； （B）等溫過程; 圖（2） （C）等體過程； （D）絕熱過程。 3、兩種不同的理想氣體，若它們的最概然速率相等，則它們的 （A）平均速率相等，方均根

12、速率相等; （B）平均速率相等，方均根速率不相等; （C）平均速率不相等，方均根速率相等； （D）平均速率不相等 4、若在某個過程中，一定量的理想氣體的內(nèi)能E隨壓強P的變化 關(guān)系為一直線， 如圖（4）所示（其延長線過E-P圖的原點），則該 過程為 （A）等溫過程; （B）等壓過程; 方均根速率不相等。 圖（4） （C）絕熱過程; （D）等體過程。 5、若氧分子:O2:氣體離解為氧原子[O]氣體后，其熱力學(xué)溫度提高一 倍，則氧原子的平均速率是氧分子的平均速率的 （A）4 倍; （B）克倍; （C）2 倍; （D）1/、2 倍。 6

13、、若室內(nèi)生起爐子后溫度從15oC升高到270C，而室內(nèi)氣壓不變，則此時室內(nèi)的分子數(shù)減 少了 (A) 0. 5% ； (B) 4% ； (C) 9% ； (D) 21% 。 7、一密封的理想氣體的溫度從27° C起緩慢地上升，直至其分子速率的方均根值是27° C的方 均根值的兩倍，則氣體的最終溫度為 [D ] (D) 1200°C。 (A)327°C； (B)600°C； (C)927°C； (三) 難(綜合題) L在封閉容器中,有一定量的%理想氣體,當(dāng)溫度從待增加到10TK時,分解成N原子氣 體.此時系統(tǒng)的內(nèi)能為原來的[C ] (A) 1/6； (B)12 倍;

14、 (C ) 6 倍; (D)15 倍。 2、若氣體的溫度降低，則u和f (u )為 p (A)七變小而/(七)變大; 變小而f (u )保持不變; pp (C) u p和f (七)都變小; (D) u p保持不變而f (七)變小. 3、一容器內(nèi)裝有N 1個單原子理想氣體分子和N2個剛性雙原子理想氣體分子，當(dāng)該系統(tǒng)處 在溫度為T的平衡態(tài)時，其內(nèi)能為 :C ] (A) (N + N )Bkt + 5kT玉 (B) 1(N + N )驏kT + 5kT主 1 2 桫 2 ? 2 1 2 桫 2 ? v 3kT v 5 5 3 「 (C)

15、 N —^+ N ^kT ； (D) N 萬kT + N ^kT。 三、判斷題 (一) 易(基礎(chǔ)題) 1、 剛性多原子分子共有6個自由度； [V ] 2、 理想氣體的溫度越高，分子的數(shù)密度越大，其壓強就越大；[V ] 3、 理想氣體的溫度升高，分子的平均平動動能減?。?[X ] 4、 溫度是表示大量分子平均平動動能大小的標(biāo)志； [V ] 5、最概然速率Vp的物理意義是：在一定溫度下，Vp附近單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)所 占的百分比最大; 6、 速率分布曲線上有一個最大值，與這個最大值相應(yīng)的速率Vp叫做平均速率; [X ] 7、 理想氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)； [ V ]

16、 8、 雙原子剛性氣體分子的平均轉(zhuǎn)動動能為KT； [ V ] 9、 單原子剛性氣體分子的平均總能量為罕； [ X ] 10、』氣Nf （u）du表示的物理意義是指在七一口2速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)。[ °1 （二）中（一般綜合題） （三）難（綜合題） 四、解答題 （一）易（基礎(chǔ)題） 1、 當(dāng)溫度為0°C時，求：（1）氧分子平均平動動能和平均轉(zhuǎn)動動能； （2）4克氧的內(nèi) 能。 解：（見例5-3） 2、 某柴油機的氣缸充滿空氣，壓縮前其中空氣的溫度為47°C，壓強為8-61x 104Pa當(dāng)活塞 急劇上升時，可把空氣壓縮到原體積的1/17,其時壓強增大到4.25 x106Pa，求這時空氣

17、的溫度. 解：（見習(xí)題5-8） 3、2.0x 10-3kg氫氣裝在20.0x 10-3m3的容器內(nèi)，當(dāng)容器內(nèi)的壓強為0.4x105Pa時,氫氣分 子的平均平動動能為多大？ f R PV 解：氫氣的溫度為T = M，則氫氣分子的平均平動動能為 _ 3 3kRPV 3 x 1.38 x 10-23 x 2.02 x 10-3 x 0.4 x 105 x 20.0 x 10-3 e = 一 kT =—-——= k 2 2MR 2 x 2.0 x 10-3 x 8.31 =2.08 x 10 -21( J) 4、 某些恒星的溫度可達到約1.0x 108k，這也是發(fā)生聚變反應(yīng)（也稱

18、熱核反應(yīng)）所需的溫 度。在此溫度下，恒星可視為由質(zhì)子組成的。問：（1）質(zhì)子的平均平動動能是多少？（2） 質(zhì)子的方均根速率為多大？ 解：（見習(xí)題5-12） 5、 已知某理想氣體分子的方均根速率為400m - s-11。當(dāng)其壓強為1atm時，氣體的密度為多 大？ 解：（見習(xí)題5-10） 6、 求溫度為1270C時的氮氣分子的平均速率、方均根速率及最概然速率。 解：（見習(xí)題5-14） 7、 某些恒星的溫度達到108K的數(shù)量級，在這溫度下原子已不存在，只有質(zhì)子存在.求：（1）質(zhì) 子的平均動能是多少電子伏特?（2）質(zhì)子的方均根速率多大？ 解：（見習(xí)題5-12） 8、 儲存在容積為25L的

19、鋼筒中的煤氣,溫度是0°C時，它的壓強是40atm.如果把這些煤氣放 在一座溫度為15°C,容積是80m3的煤氣柜內(nèi)，它的壓強是多少？ 解：由物態(tài)方程得， P =空二=1335.82（p ） 2 V J a 2 1 答：這些煤氣的壓強是1335.82帕。 9、 容積為30L的瓶內(nèi)裝有氧氣，假定在氣焊過程中，溫度保持27° C不變.當(dāng)瓶內(nèi)壓強由50atm 降為10atm時，用去多少kg氫氣？ 口 PV 解：由物態(tài)方程可知，M =—— RJ 則用去氧氣的質(zhì)量應(yīng)為： AM = M — M =叫k - *%k ^ 0.10kg 12 rt RT 10、目前真空設(shè)備的真空度可達

20、10-12Pa，求此壓強下，溫度為27°C時，1m3體積中有多少個 氣體分子. 解：由物態(tài)方程可知 PV =竺RT (其中 M = mN, r = mN0)，得 v PV 10-2 X1 N = = kT 1.38 x 10-23 x 300 =2.42 x 1018 （個） 圖（1） （二）中（一般綜合題） 1、有N個粒子，其速率分布函數(shù)如圖（1）所示.，當(dāng)u> 2%時, /(u ) = 0，求：(1)常數(shù) a; （2）求粒子的平均速率. 解：（見習(xí)題5-15） 2、有N個粒子，其速率分布函數(shù)為 |艾=c f( U= s Ndu 0 0

21、 0 u > u 0 求：（1）由u0求常數(shù)C; （2）粒子平均速率. 解：（見習(xí)題5-16） 3、 在容積為2.0 x 10-3m3的容器中，有內(nèi)能為6.75 x 102 j的剛性雙原子分子理想氣體。 求：（1）氣體的壓強；（2）若容器中分子總數(shù)為5.4X1022個，則分子的平均平動動能及氣 體的溫度為多少？ 解：（見習(xí)題5-6） 4、 容器中貯有氧氣，其壓強P=1atm，溫度t = 270C。試求： （1）單位體積內(nèi)的分子數(shù)；（2）氧分子質(zhì)量m ； （3）氧氣密度P ； （4）分子的方均根速率； （5 ）分子的平均平動動能。 解：（見習(xí)題5-11） 5、某氣體在

22、溫度為T=273K時，壓強為p=1.0X10-2atm，密度p =1.24X 10-2kg/m3，則該氣 體分子的方均根速率為多少？ 解：由理想氣體物態(tài)方程和密度公式 PV = MRT P 可得該氣體分子的方均根速率: ；—：3RT .'3P w2 =」 =-— i ■ 、，旦p .'3 x 1.0x 10-2 x 1.013x 105 =495.06 1.24 x 10-2 （m/s） （三）難（綜合題） 1、有一容積為V的容器，內(nèi)裝待測氣體.第一次測得氣體壓強為P］，溫度為T,稱得氣體連同 容器的質(zhì)量為M1,放出部分氣體后再測量,已知溫度未變，壓強為P

23、2,容器連同內(nèi)裝氣體的 質(zhì)量減為M2，求該氣體的摩爾質(zhì)量. …M R PV 解：由理想氣體物態(tài)方程PV = 7RT可知，M =詼 又由題意有：M -M =碧―碧 1 2 RT RT 解得該氣體的摩爾質(zhì)量為： _ RT (M — M ) R = -v( p1- P2 )2 2、有N個質(zhì)量均為m的同種氣體分子，它們的速率分布如圖2所示。 （1） 說明曲線與橫坐標(biāo)所包圍面積的含義； （2） 由N和u，求a值； （3） 求在速率u/2到3u/2間隔內(nèi)的分子數(shù); （4） 求分子的平均平動動能。 解：（見習(xí)題5-15） 3、設(shè)有N個粒子，其速率分布函數(shù)為 2c —u u 0 / c 4c -——u u 0 0 0 2u 0 (1) 由N和u求c； (2) 求N個粒子的平均速率； (3) 求速率介于u /2—3u /2之間的粒子數(shù); (4) 求u /2—2 u區(qū)間內(nèi)分子的平均速率。 解：(見習(xí)題5-16)