2025年本科物理學(xué)（熱力學(xué)）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）每題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。(總共8題，每題5分)1.關(guān)于理想氣體的內(nèi)能，以下說法正確的是（）A.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)B.理想氣體的內(nèi)能與體積有關(guān)C.理想氣體的內(nèi)能與壓強(qiáng)有關(guān)D.理想氣體的內(nèi)能與物質(zhì)的量有關(guān)答案：A2.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫膨脹過程中（）A.氣體對外做功，內(nèi)能增加B.氣體對外做功，內(nèi)能減少C.氣體對外做功，內(nèi)能不變D.外界對氣體做功，內(nèi)能不變答案：C3.對于熱力學(xué)第二定律的表述，下列說法正確的是（）A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化C.一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行D.以上說法都正確答案：D4.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓壓縮過程，氣體溫度變化情況是（）A.升高B.降低C.不變D.無法確定答案：B5.理想氣體狀態(tài)方程pV=νRT中，R的單位是（）A.J/(mol·K)B.Pa·m3/(mol·K)C.J/(kg·K)D.無單位答案：A6.下列現(xiàn)象中，不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是（）A.一杯熱水放在空氣中逐漸冷卻B.電流通過電阻絲發(fā)熱C.一滴墨水滴入清水中會擴(kuò)散開來D.氣體向真空自由膨脹答案：B7.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，再變化到狀態(tài)C，其p-V圖像如圖所示。則在此過程中，氣體內(nèi)能的變化情況是（）A.從A到B內(nèi)能增加，從B到C內(nèi)能減少B.從A到B內(nèi)能減少，從B到C內(nèi)能增加C.從A到B和從B到C內(nèi)能都增加D.從A到B和從B到C內(nèi)能都減少答案：C8.對于理想氣體的等溫過程，以下說法錯誤的是（）A.氣體的壓強(qiáng)與體積成反比B.氣體的內(nèi)能不變C.氣體吸收的熱量等于對外做的值D.氣體分子的平均動能增大答案：D第II卷（非選擇題共60分）9.（10分）簡述理想氣體的微觀模型。理想氣體的微觀模型：理想氣體是一種理想化的氣體模型。其微觀模型假設(shè)氣體分子視為質(zhì)點(diǎn)，分子間除碰撞瞬間外無相互作用力。分子在不停地做無規(guī)則熱運(yùn)動，分子之間的碰撞是完全彈性碰撞。分子的運(yùn)動遵循經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，大量分子的集體行為遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律。10.（10分）寫出熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式，并說明其物理意義。熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為：ΔU=Q+W。其中ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示外界對系統(tǒng)做的功。其物理意義是：系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于系統(tǒng)吸收的熱量與外界對系統(tǒng)做功之和，揭示了能量守恒在熱現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)，表明內(nèi)能、熱量和功之間可以相互轉(zhuǎn)化，且總量保持不變。11.（10分）一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的情況下，體積從V1膨脹到V2，求氣體對外做的功。根據(jù)功的計(jì)算公式W=∫pdV，對于等溫過程，理想氣體狀態(tài)方程為pV=νRT（T不變），則p=νRT/V。所以W=∫(νRT/V)dV（積分下限V1，上限V2）=νRTln(V2/V1)。即氣體對外做的功為νRTln(V2/V1)。12.（15分）材料：一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A出發(fā)，經(jīng)歷一個循環(huán)過程ABCDA，其p-V圖像如圖所示。已知?dú)怏w在A狀態(tài)時的壓強(qiáng)pA=2×10?Pa，體積VA=1×10?3m3，溫度TA=300K。求：（1）氣體在B狀態(tài)時的溫度TB；（2）氣體在一個循環(huán)過程中對外做的功；（3）氣體在一個循環(huán)過程中吸收的熱量。（1）從A到B是等壓過程，根據(jù)蓋-呂薩克定律V/T=恒量，VA/TA=VB/TB，已知VB=2×10?3m3，可得TB=VBTA/VA=600K。（2）氣體在一個循環(huán)過程中對外做的功等于p-V圖像中循環(huán)曲線所圍的面積，W=(pA+pD)(VB-VA)/2=100J。（3）根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，一個循環(huán)過程ΔU=0，所以Q=-W=-100J，負(fù)號表示氣體放出熱量，即氣體吸收熱量為100J。13.（15分）材料：某熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃縌1，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2，并對外做功W。已知高溫?zé)嵩礈囟萒1=600K，低溫?zé)嵩礈囟萒2=300K，熱機(jī)效率η=40%。求：（1）熱機(jī)對外做的功W與吸收熱量Q1的比值；（2）熱機(jī)從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1；（3）熱機(jī)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縌2。（1）熱機(jī)效率η=W/Q1=40%=0.4。（2）根據(jù)卡諾定理η=1-T2/T1，可得0.4