《普通物理學(xué)》自測題5答案

自測題5一、選擇題1．（B）理想氣體狀態(tài)方程：，k為波爾茲曼常量k=,故理想氣體狀態(tài)方程可改寫為：，規(guī)律膨脹過程，體積變大則壓強(qiáng)減小，對(duì)于一定量氣體不變，變小，故變小。2．（B）由于理想氣體狀態(tài)方程可改寫為：，所以該理想氣體分子數(shù)N=。3．（A）據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：，知密度，由于水銀滴靜止于吸管中央，故氫氣和氧氣所受到的壓力相同，且，故＜。4．（B）理想氣體狀態(tài)方程可改寫為：，所以此時(shí)室內(nèi)分子數(shù)減少比例為。5.（A）粒子平均速率為，分子的平均碰撞次數(shù)，所以當(dāng)溫度升高時(shí),平均碰撞次數(shù)增大；由理想氣體狀態(tài)方程：，可改寫成，知，當(dāng)容積不變時(shí)，=常數(shù)，所以平均自由程不變；選A6.（A）由狀態(tài)到狀態(tài)過程中：系統(tǒng)對(duì)外界所作的功，由理想氣體狀態(tài)方程得：，其中＞，故A＞0；因?yàn)闊崃W(xué)第一定律：，內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，從到的過程中溫度不變，，所以＞0不論從哪個(gè)過程實(shí)現(xiàn)其熱量均大于零；選A7.（B）由、兩點(diǎn)狀態(tài)方程可知，、處具有相同的溫度，所以過程中，則（也是曲線下的面積取正直）；過程，由狀態(tài)回到狀態(tài)，所以有，其吸熱，由題目知做功：，故選8.（D）對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)過程中的狀態(tài)變化過程在圖上形成一條閉合的曲線，卡諾循環(huán)一次所作的凈功就等于循環(huán)過程曲線所圍的面積；故本題選D9.（C）熱力學(xué)第一定律：，系統(tǒng)吸收的熱量，一部分轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)的內(nèi)能；另一部分轉(zhuǎn)化成對(duì)外所做的功，對(duì)于等溫過程，溫度不變故內(nèi)能不變，所以本題表述不違反熱力學(xué)第一定律；熱力學(xué)第二定律的開爾文表述，強(qiáng)調(diào)不可能從單一溫度的熱源吸取熱量，并使其全部變?yōu)橛杏霉?，而不引起其他變化，也不矛盾。故選C10.（A）對(duì)于絕熱過程中溫度不變，故系統(tǒng)內(nèi)能不變，排除D選項(xiàng)；由熵增加原理知，孤立系統(tǒng)中的可逆過程其熵不變，孤立系統(tǒng)中的不可逆過程其熵增加；故本題學(xué)A二、填空題1.（1）沿空間各方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相等；（2）2.200K解：設(shè)由狀態(tài)1到狀態(tài)2的變化由理想氣體狀態(tài)方程：；分子數(shù)N不變，故；所以，；由已知條件：；由上式得氣體原來溫度3.5/3;10/3解：氫氣為剛性雙原子分子，自由度為5所以1mol的內(nèi)能為；氦氣為單原子分子，自由度為3所以1mol的內(nèi)能為；因?yàn)槲镔|(zhì)的量，所以單位體積，其內(nèi)能比為單位質(zhì)量，其內(nèi)能比為4.分子物理學(xué)是研究物質(zhì)熱現(xiàn)象和熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科；它采用的基本方法是統(tǒng)計(jì)方法5.自由度：確定一個(gè)物體在空間的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目；準(zhǔn)靜態(tài)過程：系統(tǒng)所經(jīng)歷的所有中間狀態(tài)都無限的接近于平衡狀態(tài)的過程；6.（1）（2）（3）7.；解：系統(tǒng)對(duì)外界所作的功，等壓過程不變，則由熱力學(xué)第一定律及理想氣體內(nèi)能則所以，；8.33.3%；解：（1）熱機(jī)效率；其中；所以（2）卡諾循環(huán)過程中，先與高溫?zé)嵩唇佑|作等溫膨脹則此過程熱機(jī)所作的功等于高溫?zé)嵩次盏臒崃克裕蝗?、?jì)算題1.解:(1)據(jù)平均自由程得(2)據(jù)平均自由程2.解:設(shè)該過程的初態(tài)參量為,,,末態(tài)參量為,,.由理想氣體狀態(tài)方程：故得圖如題5.3.1解圖所示。等溫過程：.等容過程：.由得3.解：單原子分子的自由度。從圖可知，是等壓過程。其中已知參量如下：，（1）(放熱)（吸熱）（吸熱）（2）經(jīng)一循環(huán)系統(tǒng)所作的凈功（3）循環(huán)的效率四．問答題1.答：（1）公式揭示了溫度的微觀本質(zhì)，即溫度僅是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均平動(dòng)動(dòng)能的量度，與是否有定向運(yùn)動(dòng)無關(guān)，所以當(dāng)容器發(fā)生定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，雖然每個(gè)分子此時(shí)在原有的熱運(yùn)動(dòng)上疊加了定向運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)因此而改變分子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以氣體的溫度不會(huì)升高。（2）容器突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，分子的定向運(yùn)動(dòng)動(dòng)能經(jīng)過分子與容器壁的碰撞和分子間的相互碰撞從而發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化，定向