2025年大學(xué)物理（熱學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共8小題，每題5分。在每題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過程后，溫度升高了。則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定A.該理想氣體系統(tǒng)在此過程中吸了熱B.在此過程中外界對該理想氣體系統(tǒng)做了正功C.該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了D.在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對外界做了正功2.一卡諾熱機(jī)在兩個不同溫度之間的熱源之間運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)工作物質(zhì)為氣體時，熱機(jī)效率為42%，若改用液體工作物質(zhì)，則其效率應(yīng)當(dāng)A.減少B.增加C.不變D.無法判斷3.對于室溫下的雙原子分子理想氣體，在等壓膨脹的情況下，系統(tǒng)對外所做的功與從外界吸收的熱量之比W/Q等于A.1/3B.1/4C.2/5D.2/74.一定量理想氣體，從同一狀態(tài)開始使其體積由V1膨脹到2V1，分別經(jīng)歷以下三種過程：（1）等壓過程；（2）等溫過程；（3）絕熱過程。其中氣體內(nèi)能增加的是A.（1）（2）（3）B.（1）C.（2）D.（3）5.一理想氣體系統(tǒng)起始壓強(qiáng)為p1，體積為V1，由狀態(tài)（p1，V1）沿p-V圖所示直線變化到狀態(tài)（p2，V2），則它的內(nèi)能增量A.與氣體種類有關(guān)，與過程無關(guān)B.與氣體種類和過程都有關(guān)C.與氣體種類無關(guān)，與過程有關(guān)D.與氣體種類和過程都無關(guān)6.理想氣體向真空做絕熱膨脹，則A.膨脹后，溫度不變，壓強(qiáng)減小B.膨脹后，溫度降低，壓強(qiáng)減小C.膨脹后，溫度升高，壓強(qiáng)減小D.膨脹后，溫度不變，壓強(qiáng)增加7.一熱機(jī)由溫度為727℃的高溫?zé)嵩次鼰?，向溫度?27℃的低溫?zé)嵩捶艧帷Ｈ魺釞C(jī)在最大效率下工作，且每一循環(huán)吸熱2000J，則此熱機(jī)每一循環(huán)作功A.400JB.1457JC.1600JD.2000J8.若室內(nèi)生起爐子后溫度從15℃升高到27℃，而室內(nèi)氣壓不變，則此時室內(nèi)的分子數(shù)減少了A.0.5%B.4%C.9%D.21%第II卷（非選擇題共60分）9.（10分）答題要求：請簡述理想氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)過程。10.（10分）答題要求：說明熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，并寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。11.（15分）材料：一定量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，其中AB和CD是等壓過程，BC和DA是絕熱過程。已知狀態(tài)A的溫度T1=300K，狀態(tài)B的溫度T2=600K，狀態(tài)C的溫度T3=800K。答題要求：求此循環(huán)的效率。12.（15分）材料：一氣缸內(nèi)貯有理想氣體，氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p1、V1、T1，現(xiàn)使氣體在等壓過程中體積膨脹到2V1，然后在等容過程中使壓強(qiáng)降回到p1。答題要求：分別求出這兩個過程中氣體吸收的熱量、對外做的功以及內(nèi)能的增量。13.（20分）材料：一定量的理想氣體從狀態(tài)A出發(fā)，經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，其中AB為等溫膨脹過程，BC為等壓壓縮過程，CA為等容升溫過程。已知?dú)怏w在狀態(tài)A時的壓強(qiáng)pA=1.0×10^5Pa，體積VA=1.0×10^-3m^3，溫度TA=300K。答題要求：（1）求氣體在狀態(tài)B時的體積VB；（解答過程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pAVA=pBVB，已知pA=1.0×10^5Pa，VA=1.0×10^-3m^3，pB=pA，TA=300K，TB=600K，可得VB=2VA=2.0×10^-3m^3）（2）求氣體在狀態(tài)C時的壓強(qiáng)pC；（解答過程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pBVB/TB=pCVC/TC，已知pB=pA，VB=2VA，TC=TA，VC=VA，可得pC=pBVB/2VA=2pA=2.0×10^5Pa）（3）求此循環(huán)過程中氣體對外做的功W。（解答過程：AB等溫膨脹過程，W1=pAVAln(VB/VA)=pAVAln2；BC等壓壓縮過程，W2=-pB(VB-VC)=-pA(2VA-VA)=-pAVA；CA等容升溫過程，W3=0。則W=W1+W2+W3=pAVAln2-pAVA=pAVA(ln2-1)=1.0×10^5×1.0×10^-3×(ln2-1)J≈3.0×10^2J）答案：1.C2.C3.C4.B5.A6.A7.A8.B9.理想氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)基于理想氣體的微觀模型和實(shí)驗(yàn)規(guī)律。從理想氣體的分子動理論出發(fā)，考慮分子的熱運(yùn)動和相互作用，通過對大量分子的統(tǒng)計平均，結(jié)合理想氣體的實(shí)驗(yàn)定律，如玻意耳定律、查理定律、蓋-呂薩克定律等，經(jīng)過一系列數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出理想氣體狀態(tài)方程pV=νRT，其中p為壓強(qiáng)，V為體積，ν為物質(zhì)的量，R為普適氣體常量，T為熱力學(xué)溫度。10.熱力學(xué)第一定律指出，一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。數(shù)學(xué)表達(dá)式為ΔU=Q+W，其中ΔU表示內(nèi)能增量，Q表示吸收的熱量，W表示外界對系統(tǒng)做的功。當(dāng)系統(tǒng)從外界吸熱時Q>0，系統(tǒng)向外界放熱時Q<0；外界對系統(tǒng)做功時W>0，系統(tǒng)對外界做功時W<0。11.此循環(huán)的效率為1-(T4-T1)/(T3-T1)。首先根據(jù)絕熱過程方程求出狀態(tài)D與狀態(tài)A的溫度關(guān)系，進(jìn)而求出T4。再代入效率公式計算可得效率為1-(300-150)/(800-300)=30%。12.等壓膨脹過程：吸收熱量Q1=νCp(T2-T1)，對外做功W1=p1(V2-V1)=p1V1，內(nèi)能增量ΔU1=νCv(T2-T1