Домашняя работа_2
.pdf
10.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла), где fм(v) dN
N dv доля
молекул, скорости которых заключены в интервал ско-
ростей от v до v+dv в расчёте на единицу этого интервала. При увеличении температуры газа максималь-
ное значение f |
м max |
этого графика: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
стремится к бесконечности |
б) |
увеличивается |
||
в) |
не изменяется |
|
г) |
уменьшается |
|
10.7.Какое утверждение, касающееся равновесного состояния атмосферы, не согласуется с распределением Больцмана по потенциальным энергиям?
1) на малых высотах относительная вероятность встретить лёгкую частицу меньше, чем тяжёлую; 2) на больших высотах вероятность встретить лёгкую частицу меньше, чем тяжёлую;
3) при температуре T = 0 К все молекулы расположились бы плотным слоем на поверхности Земли; 4) при исчезновении поля гравитации Земля потеряла бы свою атмосферу.
10.8.Температура газа, совершающего изобарный процесс, уменьшилась в 4 раза. При этом средняя длина свободного пробега молекул газа:
а) увеличилась в 4 раза; |
б) увеличилась в 2 раза; в) практически не изменилась; |
г) уменьшилась в 2 раза; |
д) уменьшилась в 4 раза. |
10.9. В потоке газа, направленном вдоль вектора n ex ey , скорость газа растёт в направлении n ' ex ey , где ex и ey - единичные векторы декартовой системы
координат. Перенос импульса направленного движения этого газа происходит вдоль вектора:
а) ex ey б) ex ey в) ex ey г) ex ey
10.10. Кусок льда, находившийся при температуре -10°С, нагрели до 0°С и превратили в воду той же температуры. Как изменялась энтропия системы лёд-вода?
а) сначала уменьшалась, затем оставалась постоянной до полного превращения льда в воду; б) сначала возрастала, затем оставалась постоянной до полного превращения льда в
воду; в) не изменялась; г) все время уменьшалась; д) все время возрастала.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №11
11.1. Идеальный газ совершает процесс 1 2 , изображённый на диаграмме p-V, где p1 3p2 , V2 3V1 . Что происходит с вели-
чиной внутренней энергии а) U уменьшается; б) U в) U увеличивается ?
U газа при таком процессе: не изменяется;
11.2.Газ адиабатно сжимается. Как изменяются при этом температура и давление
газа:
а) температура и давление увеличиваются; б) температура увеличивается, давление уменьшается;
в) температура уменьшается, давление увеличивается; г) температура и давление уменьшаются;
д) температура остаётся постоянной, давление увеличивается; е) температура остаётся постоянной, давление уменьшается?
11.3.Идеальный газ совершает процесс 1 2 3 , изобра-
жённый на диаграмме p-V, где p 2 p |
, V |
3V |
; p 105 |
Па, |
|||||||||
|
|
|
|
1 |
2 |
2 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
V1 1 литр. Чему равна суммарная работа А, совершенная газом |
|||||||||||||
в таком процессе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) 100 Дж; |
б) 150 Дж; |
в) 200 Дж; |
г) 300 Дж; |
|
|
|
|
|
|||||
д) другой ответ ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11.4. Молярные теплоёмкости азота в процессах 1 2 и |
1 3 равны |
||||||||||||
C1 и C 2 соответственно. Величина отношения |
C 2 |
C1 |
равна: |
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
C1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а) |
1 |
б) |
2 |
в) |
2 |
|
|
|
г) |
1 |
|
|
|
3 |
5 |
3 |
|
|
|
5 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
11.5. Сравните относительное изменение КПД цикла Карно, если в первом случае увеличили температуру нагревателя на T , а во втором уменьшили температуру холодильника тоже на T :
а) КПД изменился одинаково; б) в первом случае КПД увеличился больше, чем во втором;
в) во втором случае КПД увеличился больше, чем в первом; г) в первом случае КПД увеличился, во втором – уменьшился во столько же раз.
11.6.На рисунке представлено распределение Максвелла по абсолютным значениям скоростей для молекул трёх различных идеальных газов (водорода, азота, кислорода) при одинаковой температуре. Укажите график, соответствующий распределению Максвелла для кислорода.
11.7.На рисунке представлены графики зависимости давления р водяного пара, кислорода и гелия от высоты h. Укажите график, соответствующий молекулам гелия. Считать, что ускорение свободного падения и температура газа с высотой не меняются.
11.8.При начальной температуре Т0 = 200 К газа,
находящегося в закрытом сосуде, каждую секунду с участком стенки сосуда площадью 1 см2 молекулы газа соударялись 6·1023 раз. Сосуд нагрели до температуры Т0 = 800 К. Чему стало равно число соударений молекул с этим же участком стенки за то же самое время 1 с:
а) 1,5·1023; б) 3·1023; в) 6·1023; г) 1,2·1024; д) 2,4·1024 ?
11.9.Появление силы вязкого трения в газах обусловлено явлением переноса следующей величины:
а) массы; б) импульса; в) энергии; г) температуры.
11.10.Указать величину наибольшего КПД, которого можно достичь для прямого циклического процесса при том условии, что температура нагревателя равна 450 К, а температура холодильника равна 300 К:
а) 100%; б) 66,7%; в) 50%; г) 33,3%; д) 25%.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №12
12.1. Идеальный газ совершает процесс 1 2 , изображённый на
диаграмме V-p, где |
p2 4 p1 , V1 5V2 . Что происходит с величи- |
||
ной внутренней энергии U газа при таком процессе: |
|||
а) U уменьшается; |
б) U не изменяется; |
|
|
в) U увеличивается ? |
|
|
|
12.2. Укажите неверное утверждение: |
|
|
|
а) уравнение изохорного процесса имеет вид |
p |
const ; |
|
|
|||
|
|
T |
|
б) уравнение адиабаты идеального газа можно записать в форме pV const ;
в) при изотермическом сжатии идеального газа в 4 раза его давление уменьшается в 4 раза; г) при адиабатическом охлаждении газа его объем растёт;
12.3. Укажите, как изменяется внутренняя энергия газа при изохорном понижении
давления и адиабатном расширении: |
|
|
||
а) увеличивается в обоих случаях; |
б) уменьшается в обоих случаях; |
|||
в) увеличивается в первом и уменьшается во втором случае; |
||||
г) уменьшается в первом и увеличивается во втором случае. |
||||
12.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и |
||||
1 3 равны C1 и C 2 |
соответственно. Их отношение C2 C1 1,33 . |
|||
Молекулы этого газа: |
|
|
|
|
а) |
одноатомны |
б) двухатомны |
в) многоатомны |
|
г) |
отношение C 2 C1 |
не может иметь указанную величину |
||
12.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины |
||||
в координатах T S , |
где T термодинамическая температура, |
|||
S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло от-
даётся холодильнику: |
|
|
|
а) |
12, 41 – поступает; 23, 34 – отдаётся |
|
|
б) |
41 – поступает; |
23 – отдаётся |
|
в) |
12 – поступает; |
34 – отдаётся |
г) 12 – поступает; 23, 34, 41 – отдаётся |
12.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла). Заштрихованная на графике площадь равна:
а) вероятности того, что молекулы имеют скорость v0 ;
б) вероятности того, что молекулы имеют скорости, большие, чем v0 ;
в) концентрации молекул газа, имеющих скорость v0 ;
г) числу молекул газа в единице объёма со скоростями, большими, чем v0 .
12.7. Высота h над поверхностью моря, на которой давление воздуха в 2 раза меньше, чем на уровне моря, будет меняться с увеличением температуры Т атмосферы по закону:
|
h |
const |
|
б) h |
const |
|
|
|
|
|
|
|
а) |
; |
|
; |
в) h const T ; |
г) h const T ; |
|||||||
T |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
||||
д) h не меняется с ростом Т.
12.8. Газ совершает изотермический процесс, при котором средняя длина свободного пробега молекул газа увеличивается в 2 раза. При этом давление газа:
а) увеличивается в 4 раза; б) увеличивается в 2 раза; в) практически не изменяется; г) уменьшается в 2 раза; д) уменьшается в 4 раза.
12.9. Для какого из приведённых газов коэффициент динамической вязкости имеет при одинаковой температуре наименьшую величину:
а) водорода ; б) азота; в) водяного пара Н2О; г) метана СН4.
12.10. Какому из перечисленных условий должен удовлетворять обратимый процесс, происходящий в изолированной термодинамической системе?
а) энтропия системы равна нулю ; б) энтропия системы остаётся неизменной;
в) энтропия системы постоянно уменьшается; г) энтропия системы возрастает или остаётся постоянной; д) энтропия системы обязательно возрастает.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №13
13.1. Укажите неверное выражение:
а) основное уравнение молекулярно-кинетической теории имеет вид p nkT ;
б) количество вещества определяется по формуле |
m |
|
N |
; |
|
|
|||
|
|
NАв |
||
в) постоянная Больцмана, универсальная газовая постоянная и число Авогадро связаны соотношением k RNАв ;
г) плотность идеального газа определяется формулой . RTp .
13.2. При изотермическом сжатии объем газа уменьшился на 1 л. При этом его давление возросло на 20%. На сколько процентов увеличилось бы давление, если бы объем был уменьшен на 2 л:
а) на 30%; б) на 40%; в) на 50%; г) на 60%?
13.3.В процессе сжатия газа внешние тела совершают над газом работу А = 6 кДж, причём газу сообщается теплота Q = 2 кДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа:
а) +8 кДж; б) +4 кДж; в) –4 кДж; г) –8 кДж ?
13.4.Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и
1 3 равны C1 и C 2 соответственно. Их отношение C 2 
C1 имеет
наименьшую величину: |
|
|
а) |
для одноатомного газа |
б) для двухатомного газа |
в) |
для трёхатомного газа |
|
г) |
для любого идеального газа отношение C 2 C1 одинаково |
|
13.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура,
S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отда-
ётся холодильнику: |
|
|
|
а) |
12, 23 – поступает; |
34,41 – отдаётся |
|
б) |
12, 23, 41 – поступает; 34 – отдаётся |
|
|
в) |
12, 41 – поступает; |
34 – отдаётся |
г) 23 – поступает; 41 – отдаётся |
13.6. На рисунке приведён график функции распределения молекул по скоростям. Среди приведённых ниже относительно этого графика утверждений укажите верные:
а) если повысить температуру газа, то максимум кривой сместится вправо, а высота его уменьшится; б) если повысить температуру газа, то максимум кривой сместится влево, а высота его увеличится; в) с изменением температуры положение максимума и его высота не изменятся;
г) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, не зависит от температуры газа, а определяется числом молекул; д) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, зависит от температуры.
Ответы: 1) б, д; 2) а, г; 3) в.
13.7. От каких факторов зависит число частиц, находящихся на высоте от h до h +
h в потенциальном силовом поле? |
|
|
|
а) от температуры газа; |
б) от массы молекул газа; |
||
в) от общего числа частиц газа; |
г) от распределения частиц по скоростям. |
||
Ответы: 1) а, б, в; |
2) а, б, г; |
3) б, в, г; |
4) а, в, г. |
13.8.При начальной температуре Т0 = 450 К газа, находящегося в закрытом сосуде, каждую секунду с участком стенки сосуда площадью 1 см2 молекулы газа соударялись 6·1023 раз. До какой величины надо изменить температуру сосуда, чтобы число соударений молекул с этим же участком стенки за то же самое время 1 с стало рав-
ным 4·1023:
а) 150 К; б) 200 К; в) 300 К; г) 675 К; д) 1013 К ?
13.9.Для какого из приведённых газов коэффициент динамической вязкости имеет при одинаковой температуре наибольшую величину:
а) водорода ; б) азота; в) водяного пара Н2О; г) метана СН4. 13.10. Укажите неверное утверждение:
а) энтропия изолированной системы не может убывать; б) для необратимого термодинамического процесса справедлива формула изменения
энтропии dS Q ;
T
в) энтропия любого тела стремится к нулю при стремлении к нулю абсолютной температуры; г) при данных температурах нагревателя и холодильника цикл, состоящий из двух
адиабат и двух изотерм имеет наибольший КПД.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №14
14.1.На плиту поставлен пустой чайник. При температуре 27оС в нём находилось 2 г воздуха. При какой температуре при том же давлении в чайнике останется 1 г воздуха:
а) 54оС; б) 13,5оС; в) 327оС; г) 163,5оС; д)273оС; е) 600оС?
14.2.На рис. 1 изображён график изменения состояния идеального газа в осях V,T. Укажите, на каком из рис. 2, 3, 4 или 5 тот же циклический процесс правильно изображён в других координатных осях:
|
Рис.1 |
Рис.2 |
|
Рис.3 |
Рис.4 |
Рис.5 |
||
а) на рис. 2; |
б) на рис. 3; |
|
в) на рис. 4; |
г) на рис. 5. |
||||
14.3. Идеальный газ совершает циклический процесс 1-2-3-1, как |
|
|||||||
показано на рисунке, где процессы 1-2 - изобарический, 2-3 - изо- |
|
|||||||
хорический, а 3-1 - адиабатический. |
|
|
|
|||||
Площадь S2 |
фигуры 1-2-3 равна 10 Дж. На участке 3-1 внутренняя |
|||||||
энергия газа увеличилась на 15 Дж. |
|
|
|
|||||
На участке 1-2 газ совершил работу... |
|
|
||||||
а) 25 Дж б) 15 Дж |
в) 10 Дж |
г) 5 Дж |
|
|
||||
14.4. Три идеальных газа – одноатомный, двухатомный и много- |
|
|||||||
атомный – имеют одинаковое начальное давление |
p 0 и объем V0 |
|
||||||
и совершают процесс адиабатического расширения. Кривые этих |
|
|||||||
процессов показаны на |
p V диаграмме. Расширению много- |
|
||||||
атомного газа соответствует кривая: |
|
|
|
|||||
а) |
1 |
б) |
2 |
|
в) |
3 |
|
|
г) |
при адиабатическом расширении |
p должно расти и поэтому |
|
|||||
приведённые графики неверны |
|
|
|
|
||||
14.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в |
|
|||||||
координатах T S , |
где T термодинамическая температура, |
|
||||||
S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в |
|
|||||||
рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отда- |
|
|||||||
ётся холодильнику: |
|
|
|
|
|
|
||
а) |
23 – поступает; |
41 – отдаётся |
|
|
|
|||
б) |
12 – поступает; |
34, 41 – отдаётся |
|
|
||||
в) |
12, 23 – поступает; |
34, 41 – отдаётся г) 12, 41 – поступает; 34 – отдаётся |
||||||
14.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (рас-
пределение Максвелла), где fм v NdvdN доля молекул,
скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v + dv в расчёте на единицу этого интервала. При увеличении температуры и неизменном интервале скоростей dv площадь заштрихованной области
а) не изменяется |
б) увеличивается |
|
в) уменьшается |
г) может как увеличиться, так и уменьшиться |
|
14.7. В атмосфере некоторой планеты содержится одина- |
||
ковое число молекул А – углекислого газа, Б – гелия, В – |
||
водорода. Поставьте в соответствие этим газам кривые |
||
распределения концентрации молекул по высоте: |
||
а) 3А 2Б 1В; |
б) 3А 1Б 2В; |
в) 1А 3Б 2В ; |
г) 1А 2Б 3В.
14.8. Укажите неверное утверждение:
а) длина свободного пробега молекул обратно пропорциональна давлению газа при постоянной температуре;
б) длина свободного пробега молекул прямо пропорциональна температуре при постоянном давлении; в) длина свободного пробега молекул возрастает с увеличением объёма газа;
г) длина свободного пробега молекул прямо пропорциональна плотности газа.
14.9.При тепловом контакте двух тел возникающий между ними тепловой поток пропорционален (выберите неверный ответ):
а) разности температур тел; б) площади соприкосновения тел; в) разности масс соприкасающихся тел; г) коэффициенту теплопроводности соприкасающихся тел.
14.10.Тепловая машина работает по циклу две изобары 1-2 и 3-4 и
две изохоры 2-3 и 4-1. Как изменится энтропия рабочего тела в процессе изобарного расширения 1-2?
а) энтропия возрастёт; б) энтропия уменьшится; в) энтропия не изменится.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №15
15.1. Можно ли определить молярную массу неизвестного газа, если заданы: 1) давление, объем, температура и масса газа; 2) давление, температура и плотность газа:
а) можно в обоих случаях; |
б) нельзя в обоих случаях; |
в) можно в первом |
случае, нельзя во втором; |
г) можно во втором случае, нельзя в первом? |
|
15.2.Какой график характеризует равновесное изохорическое нагревание газа?
15.3.В процессе сжатия газа внешние тела
совершают над газом работу А = 6 кДж, причём газ отдаёт этим телам теплоту Q = 2 кДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа:
а) +8 кДж; б) +4 кДж; в) –4 кДж; г) –8 кДж ?
15.4. Молярная теплоёмкость изобарного процесса, совершаемого некоторым газом равна Cp 3,5R , где R – универсальная газовая постоянная. Такой газ будет:
а) углекислым газом; б) азотом; в) водяным паром; г) гелием. 15.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура,
S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся
холодильнику: |
|
|
|
а) |
12, 23 – поступает; 34, 41 – отдаётся |
|
|
б) |
12 – поступает; |
23, 34, 41 – отдаётся |
в) 23 – поступает; 41 – отдаётся |
г) |
12 – поступает; |
23, 34 – отдаётся |
|