大學(xué)物理第五章 題庫答案

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(qiáng) （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(shí)，（1）一個(gè)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(gè)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，-RT代表的物理意義3為：；5R代表的物理意義3 _為：。（3RT代表1mol單原子理 想氣體的內(nèi)能，3R代表它的等體摩爾熱容） 4、自由度數(shù)為i的一定量的剛

2、性分子理想氣體，其體積為V,壓強(qiáng)為p時(shí),其內(nèi)能E=,g）兩瓶不同種類的理想氣體，它們溫度相同，壓強(qiáng)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）一定量的某種理想氣體，裝在一個(gè)密閉的不變形的容器中，當(dāng)氣體的溫度升高時(shí)， 氣體分子的平均動能 ，氣體分子的密度 ，氣體的壓強(qiáng) ， 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(qiáng)公式為，理想氣體分子的平均平動動能與溫度的關(guān)系23 為。（P = 3 農(nóng) k 廣 2 K8、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(qiáng)、體積、溫

3、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(qiáng)為1atm,溫度為27C,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)的分子數(shù) 占總分子數(shù)的比率當(dāng) N一一 -112、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

4、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(qiáng)、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(gè)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 =4:2:1，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(qiáng)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27C，這瓶氧氣 的內(nèi)能為 J;分子的平均平動

5、動能為 J;分子的平均總動能為 J。（摩爾氣體常量R=8.31Jmol-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)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)難(綜合題)的壓強(qiáng)是6個(gè)大氣壓，在1個(gè)大氣壓時(shí)這些氫氣能充圖51、儲存在體積為4cm3的中空鋼筒里的氫氣滿 個(gè)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

6、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、選擇題易(基礎(chǔ)題)1、已知?dú)錃馀c氧氣的溫度相同，請判斷下列說法哪個(gè)正確？ D 氧分子的質(zhì)量比氫分子大，所以氧氣的壓強(qiáng)一定大于氫氣的壓強(qiáng).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.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 具有速率U的分子占總分子數(shù)的百分比；具有速率U的分子數(shù)；在速率U附近處于速率區(qū)間du內(nèi)的分子數(shù)

7、占總分子數(shù)的百分比；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(qiáng)和分子數(shù)密度相同，則它們的D 分子平均速率相同;(C)內(nèi)能相等；分子平均動能相等;(D)平均平動動能相等。溫度為270C的單原子理想氣體的內(nèi)能是A 全部分子的平動動能；全部分子的平動動能與轉(zhuǎn)動動能之和；全部分子的平動動能與轉(zhuǎn)動動能、振動動能之和；全部分子的平動動能與分子相互作用勢能之和。一瓶氮?dú)夂鸵黄垦鯕?，它們的壓?qiáng)和溫度都相同，但體積不同，則它們的】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；分子的方均根速率相同；(D)氣體內(nèi)能相同。6、在常溫下有1mol的氫氣和lmol的

8、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。 TOC o 1-5 h z 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。p8、 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 (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

9、相同；(C)這兩種氣體的內(nèi)能相等;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(qiáng)為p ,理想氣體溫度為T,密度為P ,K為玻 TOC o 1-5 h z 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/P12、一瓶氦氣和一瓶氮?dú)赓|(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(qiáng)相同;（B）溫度、壓強(qiáng)都不同;（C）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng);（D）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng)。（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

10、，但分子數(shù)密度不相等，則B （A）壓強(qiáng)相等，溫度相等;（B）溫度相等,壓強(qiáng)不相等;（C）壓強(qiáng)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(diǎn)），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(gè)過程中，一定量的理想氣體的內(nèi)能E隨壓強(qiáng)P的變化關(guān)系為一直線，如圖（4）所示（其

11、延長線過E-P圖的原點(diǎn)），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、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(shí)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) 1200C。

12、(A)327C；(B)600C；(C)927C；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(shí),分解成N原子氣體.此時(shí)系統(tǒng)的內(nèi)能為原來的C (A) 1/6；(B)12 倍;(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(gè)單原子理想氣體分子和N2個(gè)剛性雙原子理想氣體分子，當(dāng)該系統(tǒng)處 TOC o 1-5 h z 在溫度為T的平衡態(tài)時(shí)，其內(nèi)能為:C (A) (N + N )Bkt +

13、5kT玉 (B) 1(N + N )驏kT + 5kT主12 桫 2212 桫 2v 3kT v 553(C) N + N kT ；(D) N 萬kT + N kT。三、判斷題易(基礎(chǔ)題)1、剛性多原子分子共有6個(gè)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(qiáng)就越大；V 3、 理想氣體的溫度升高，分子的平均平動動能減小；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(gè)最大值，與這個(gè)最大值相應(yīng)的速率Vp叫做平均速率;X TOC o 1-5 h z 7、 理想

14、氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)； V 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0C時(shí)，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(jī)的氣缸充滿空氣，壓縮前其中空氣的溫度為47C，壓強(qiáng)為8-61x 104Pa當(dāng)活塞 急劇上升時(shí)，可把空氣壓縮到原體積的1/17,其時(shí)壓強(qiáng)增大到4.25 x106Pa，求這時(shí)空氣 的溫度.解：（見習(xí)題5-8）

15、3、2.0 x 10-3kg氫氣裝在20.0 x 10-3m3的容器內(nèi)，當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為0.4x105Pa時(shí),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_33kRPV3 x 1.38 x 10-23 x 2.02 x 10-3 x 0.4 x 105 x 20.0 x 10-3e = 一 kT =-=k 22MR2 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(dá)到約1.0 x 108k，這也是發(fā)生聚變反應(yīng)（也稱熱核反應(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

16、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(qiáng)為1atm時(shí)，氣體的密度為多 大？解：（見習(xí)題5-10）6、求溫度為1270C時(shí)的氮?dú)夥肿拥钠骄俾省⒎骄俾始白罡湃凰俾?。解：（見?xí)題5-14）7、某些恒星的溫度達(dá)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的鋼筒中的煤氣,溫度是0C時(shí)，它的壓強(qiáng)是40atm.如果把這些煤氣放 在一座溫度為15C,容積是80m3的煤氣柜內(nèi)，它的壓強(qiáng)

17、是多少？解：由物態(tài)方程得，P =空二=1335.82（p ）2 V Ja2 1答：這些煤氣的壓強(qiáng)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(qiáng)由50atm 降為10atm時(shí)，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 0.10kg12 rt RT10、目前真空設(shè)備的真空度可達(dá)10-12Pa，求此壓強(qiáng)下，溫度為27C時(shí)，1m3體積中有多少個(gè)氣體分子.解：由物態(tài)方程可知PV =竺RT (其中 M = mN, r = mN0)，得v PV10-2 X1N =kT1.38 x

18、 10-23 x 300=2.42 x 1018（個(gè)）圖（1）（二）中（一般綜合題）1、有N個(gè)粒子，其速率分布函數(shù)如圖（1）所示.，當(dāng)u 2%時(shí),/(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(gè)粒子，其速率分布函數(shù)為|艾=c f( U= s Ndu00 u u0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(qiáng)；（2）若容器中分子總數(shù)為5.4X1022個(gè)，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(qiáng)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