《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，體積變大則壓強減小，對于一定量氣體不變，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)，所以當溫度升高時,平均碰撞次數(shù)增大；由理想氣體狀態(tài)方程：，可改寫成，知，當容積不變時，=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)對外界所作的功，由理想氣體狀態(tài)方程得：，其中＞，故A＞0；因為熱力學(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不論從哪個過程實現(xiàn)其熱量均大于零；選A7.（B）由、兩點狀態(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）對于準靜態(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)化成對外所做的功，對于等溫過程，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）對于絕熱過程中溫度不變，故系統(tǒng)內(nèi)能不變，排除D選項；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）沿空間各方向運動的分子數(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；因為物質(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)象和熱運動規(guī)律的學(xué)科；它采用的基本方法是統(tǒng)計方法5.自由度：確定一個物體在空間的位置所需要的獨立坐標的數(shù)目；準靜態(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）熱機效率；其中；所以（2）卡諾循環(huán)過程中，先與高溫熱源接觸作等溫膨脹則此過程熱機所作的功等于高溫熱源吸收的熱量所以；三、計算題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動的平均平動動能的量度，與是否有定向運動無關(guān)，所以當容器發(fā)生定向運動時，雖然每個分子此時在原有的熱運動上疊加了定向運動，也不會因此而改變分子的熱運動狀態(tài)，所以氣體的溫度不會升高。（2）容器突然停止運動時，分子的定向運動動能經(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