2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫——熱力學(xué)與能量守恒定律考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)。每小題3分，共30分）1.下列哪個物理量是狀態(tài)函數(shù)？(A)功(B)熱量(C)內(nèi)能(D)溫度2.一定量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，經(jīng)歷了一個準(zhǔn)靜態(tài)過程。若氣體的內(nèi)能增加了ΔU，對外界做了功W，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，氣體從外界吸收的熱量Q為：(A)Q=ΔU+W(B)Q=ΔU-W(C)Q=-ΔU+W(D)Q=-ΔU-W3.關(guān)于熱傳遞的方向性，以下表述正確的是：(A)熱量可以自動地從低溫物體傳到高溫物體(B)熱量只能自動地從高溫物體傳到低溫物體(C)熱量既可以從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體，與過程是否可逆有關(guān)(D)熱量能否傳遞與物體間是否有溫度差無關(guān)4.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是：(A)不可能從單一熱源吸熱并全部轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化(B)熱量可以自動地從低溫物體傳到高溫物體(C)不可能將熱機(jī)從單一熱源吸熱全部轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化(D)不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化5.下列過程中，理想氣體的熵增加的是：(A)理想氣體經(jīng)歷等溫膨脹(B)理想氣體經(jīng)歷等溫壓縮(C)理想氣體經(jīng)歷等體降溫(D)理想氣體經(jīng)歷絕熱膨脹（對外做功，不吸熱）6.可逆過程的特征是：(A)過程進(jìn)行得無限緩慢(B)過程是平衡過程(C)過程沿原路徑逆向進(jìn)行，系統(tǒng)和外界均能恢復(fù)原狀(D)過程不能反向進(jìn)行7.一定量的理想氣體，體積從V1膨脹到V2，若過程是等溫的，氣體對外界做功為W1；若過程是絕熱的，氣體對外界做功為W2。則：(A)W1>W2(B)W1<W2(C)W1=W2(D)無法比較W1和W2的大小8.卡諾熱機(jī)的效率η=1-T冷/T熱，其中T冷和T熱分別為低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩吹臒崃W(xué)溫度。以下說法正確的是：(A)卡諾熱機(jī)的效率可以超過100%(B)卡諾熱機(jī)的效率與工作物質(zhì)無關(guān)(C)提高高溫?zé)嵩礈囟萒熱可以任意提高卡諾熱機(jī)的效率(D)卡諾熱機(jī)是實(shí)際熱機(jī)效率的理論上限9.熵是：(A)只有理想氣體才具有的狀態(tài)函數(shù)(B)描述系統(tǒng)混亂程度的物理量(C)總是隨著時間增加的物理量(D)沒有物理意義的純數(shù)學(xué)量10.關(guān)于能量守恒定律，以下說法正確的是：(A)能量守恒定律只適用于宏觀過程(B)能量守恒定律只適用于孤立系統(tǒng)(C)能量守恒定律意味著能量可以無中生有或憑空消失(D)在孤立系統(tǒng)中，能量雖然守恒，但可以自發(fā)地從有序形式轉(zhuǎn)化為無序形式（如內(nèi)能）二、填空題（請將答案填在橫線上。每空3分，共30分）11.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為________。12.熱力學(xué)第二定律的開爾文表述為________。13.理想氣體在等溫過程中，其內(nèi)能________（選填“增加”、“減少”或“不變”）。14.理想氣體在絕熱過程中，其內(nèi)能變化ΔU________（選填“等于”、“小于”或“大于”）外界對氣體所做的功W。15.熵是________函數(shù)。16.卡諾循環(huán)是由________、________、________和________四個可逆過程組成的理想循環(huán)。17.一個熱機(jī)從高溫?zé)嵩次鼰酫熱，向低溫?zé)嵩捶艧酫冷，熱機(jī)效率η=________。18.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自動地從________傳到________。19.在一個孤立系統(tǒng)內(nèi)，自發(fā)過程總是朝著________方向進(jìn)行。20.能量守恒定律表明，能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式________為另一種形式，或者從一個物體________到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持________。三、計(jì)算題（請寫出必要的文字說明、公式、代入數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。每題15分，共45分）21.一定量的理想氣體，從狀態(tài)A(P1,V1,T1)經(jīng)歷一個等壓膨脹過程到達(dá)狀態(tài)B(P1,V2,T2)。已知?dú)怏w質(zhì)量為m，摩爾數(shù)為n，摩爾定壓比熱容為Cp。求在此過程中：(1)氣體對外界所做的功W；(2)氣體吸收的熱量Q；(3)氣體內(nèi)能的增加量ΔU。22.1摩爾的理想氣體，從狀態(tài)1(P1,V1,T1)經(jīng)歷一個等溫膨脹過程到達(dá)狀態(tài)2(P2,V2,T1)。求在此過程中：(1)氣體對外界所做的功W；(2)氣體吸收的熱量Q；(3)氣體內(nèi)能的變化量ΔU。（提示：理想氣體內(nèi)能僅與溫度有關(guān)）23.一定量的理想氣體，從狀態(tài)A(V1,T1)經(jīng)歷一個絕熱過程到達(dá)狀態(tài)B(V2,T2)。已知?dú)怏w的摩爾數(shù)為n，絕熱指數(shù)（比熱容比）為γ。求在此過程中：(1)氣體內(nèi)能的變化量ΔU；(2)外界對氣體所做的功W。（提示：絕熱過程Q=0）---試卷答案一、選擇題1.(C)2.(B)3.(B)4.(D)5.(A)6.(C)7.(A)8.(B)9.(B)10.(D)二、填空題11.ΔU=Q-W12.不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化13.不變14.等于15.狀態(tài)16.等溫膨脹，等溫壓縮，絕熱膨脹（或絕熱壓縮），絕熱（或等溫）壓縮（順序可換）17.Q熱-Q冷18.低溫，高溫19.熵增加20.轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)移，不變?nèi)?、?jì)算題21.(1)W=P1(V2-V1)解析思路：等壓過程壓強(qiáng)P不變，功W=PΔV。(2)Q=nCp(T2-T1)解析思路：等壓過程吸熱Q=nCpΔT。(3)ΔU=nCv(T2-T1)解析思路：等壓過程內(nèi)能變化ΔU=nCvΔT。對于理想氣體，Q=ΔU+W，所以Q=nCvΔT+P1(V2-V1)=n(Cv+R)ΔT=nCpΔT。（此步可用于驗(yàn)證或推導(dǎo)Cp與Cv關(guān)系，但求ΔU直接用Cv即可）更直接地，由熱力學(xué)第一定律Q=ΔU+W，得ΔU=Q-W=nCp(T2-T1)-P1(V2-V1)=n(Cp-R)(T2-T1)=nCv(T2-T1)。22.(1)W=nRT1ln(V2/V1)解析思路：等溫過程內(nèi)能不變ΔU=0，由熱力學(xué)第一定律Q=ΔU+W=W。功W=nRT1ln(V2/V1)。(2)Q=nRT1ln(V2/V1)解析思路：見(1)。(3)ΔU=0解析思路：理想氣體內(nèi)能僅與溫度有關(guān)，等溫過程溫度不變，ΔU=0。23.(1)ΔU=-nCv(T2-T1)=nCv(T1-T2)解析思路：絕熱過程Q=0，由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q-W=-W。內(nèi)能變化Δ