《物理大题详解》word版

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1、三、计算题21.容积为20.0L(升)的瓶子以速率v＝200m·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＝8.31J·mol-1·K-1，玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K-1)22.一密封房间的体积为5×3×3m3，室温为20℃，室内空气分子热运动的平均平动动能的总和是多少？如果气体的温度升高1.0Ｋ，而体积不变，则气体的内能变化多少？气体分子的方均根速率增加多少？已知空气的密度

2、r＝1.29kg/m3，摩尔质量Mmol＝29×10-3kg/mol，且空气分子可认为是刚性双原子分子．（普适气体常量R＝8.31J·mol-1·K-1)23.有2×10-3m3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102J．(1)试求气体的压强；(2)设分子总数为5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K-1)24.当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比和内能比．（将氢气视为刚性双原子分子气体）三、计算题21.解：定向运动动能，气体内能增量，i＝3．按能量守恒应有：=∴2分(1)6.42

3、K2分(2)＝6.67×10-4Pa．2分(3)＝2.00×103J．2分(4)＝1.33×10-22J．2分22.解：根据，可得，即==＝7.31×106．4分又＝＝4.16×104J．3分及＝＝0.856m/s．3分23.解：(1)设分子数为N.据E=N(i/2)kT及p=(N/V)kT得p=2E/(iV)=1.35×105Pa4分(2)由得J3分又得T=2E/(5Nk)＝362k3分24.解：由pV=RT和pV=RT2分得===．2分由E(H2)=RT和4分得=∵=(p、V、T均相同)，∴=．2分三、计算题21.一定量的理想气体，由状态a经b到达c．(如图

4、，abc为一直线)求此过程中(1)气体对外作的功；(2)气体内能的增量；(3)气体吸收的热量．(1atm＝1.013×105Pa)22.1mol理想气体在T1=400K的高温热源与T2=300K的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在400K的等温线上起始体积为V1=0.001m3，终止体积为V2=0.005m3，试求此气体在每一循环中(1)从高温热源吸收的热量Q1(2)气体所作的净功W(3)气体传给低温热源的热量Q223.1mol双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程，其中1－2为直线，2－3为绝热线，3－1为等温线．已知T2=2T1，V3=8V1试求：(1)各过程的

5、功，内能增量和传递的热量；(用T1和已知常量表示)(2)此循环的效率h．(注：循环效率η=W/Q1，W为整个循环过程中气体对外所作净功，Q1为循环过程中气体吸收的热量)24.一定量的某种理想气体进行如图所示的循环过程．已知气体在状态A的温度为TA＝300K，求(1)气体在状态B、C的温度；(2)各过程中气体对外所作的功；(3)经过整个循环过程，气体从外界吸收的总热量(各过程吸热的代数和)．21.解：(1)气体对外作的功等于线段下所围的面积W＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×10-3J＝405.2J3分(2)由图看出PaVa=PcVc∴Ta=Tc2

6、分内能增量．2分(3)由热力学第一定律得Q=+W=405.2J．3分22.解：(1)J3分(2).J4分(3)J3分23.解：(1)1－2任意过程2分2－3绝热膨胀过程Q2=03分3－1等温压缩过程ΔE3=0W3=－RT1ln(V3/V1)=－RT1ln(8V1/V1)=－2.08RT13分Q3=W3=－2.08RT1(2)η=1－

7、Q3

8、/Q1=1－2.08RT1/(3RT1)=30.7%2分24.解：由图，pA=300Pa，pB=pC=100Pa；VA=VC=1m3，VB=3m3．(1)C→A为等体过程，据方程pA/TA=pC/TC得TC=TApC/pA

9、=100K．2分B→C为等压过程，据方程VB/TB=VC/TC得TB=TCVB/VC=300K．2分(2)各过程中气体所作的功分别为A→B：=400J．B→C：W2=pB(VC－VB)=-200J．C→A：W3=03分(3)整个循环过程中气体所作总功为W=W1+W2+W3=200J．因为循环过程气体内能增量为ΔE=0，因此该循环中气体总吸热Q=W+ΔE=200J．3分三、计算题21.在双缝干涉实验中，波长l＝550nm的单色平行光垂直入射到缝间距a＝2×10-4m的双缝上，屏到双缝的距离D＝2m．求：(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度