2025年大學(xué)物理學(xué)（熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共8題，每題5分)1.對(duì)于理想氣體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是（）A.只與溫度有關(guān)B.只與體積有關(guān)C.與溫度和體積都有關(guān)D.與壓強(qiáng)有關(guān)2.熱力學(xué)第零定律的重要意義在于（）A.定義了溫度B.定義了內(nèi)能C.定義了熵D.定義了壓強(qiáng)3.以下哪個(gè)過(guò)程是可逆過(guò)程（）A.氣體的自由膨脹B.熱量從高溫物體向低溫物體的自發(fā)傳遞C.理想氣體的等溫膨脹D.摩擦生熱4.理想氣體在等溫膨脹過(guò)程中（）A.內(nèi)能增加，對(duì)外做功B.內(nèi)能不變，對(duì)外做功C.內(nèi)能減少，對(duì)外做功D.內(nèi)能不變，外界對(duì)氣體做功5.關(guān)于熵的下列說(shuō)法中，正確的是（）A.熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的量度B.熵值越大，系統(tǒng)越有序C.熵只能增加不能減少D.熵與系統(tǒng)的內(nèi)能有關(guān)6.麥克斯韋速率分布函數(shù)f(v)的物理意義是（）A.具有速率v的分子數(shù)B.速率在v附近單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)C.速率在v附近單位速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比D.速率在v到v+dv區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)7.對(duì)于費(fèi)米子系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.遵守泡利不相容原理B.粒子可以處于相同的量子態(tài)C.能量分布不受泡利原理限制D.玻色子系統(tǒng)和費(fèi)米子系統(tǒng)的分布規(guī)律相同8.熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述是（）A.不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響B(tài).熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體C.一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行D.任何熱機(jī)都不可能把吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為有用功第II卷（非選擇題，共60分）9.（10分）簡(jiǎn)述理想氣體狀態(tài)方程，并說(shuō)明其適用條件。10.（10分）試說(shuō)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）什么是卡諾循環(huán)？畫出卡諾循環(huán)的p-V圖，并計(jì)算卡諾循環(huán)的效率。12.（15分）材料：已知某金屬的逸出功為W0，用頻率為ν的光照射該金屬表面，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ek。問(wèn)題：請(qǐng)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，推導(dǎo)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν、金屬逸出功W0之間的關(guān)系。13.（10分）簡(jiǎn)述玻爾茲曼分布律，并說(shuō)明其在統(tǒng)計(jì)物理中的重要性。答案：1.A2.A3.C4.B5.A6.C7.A8.A9.理想氣體狀態(tài)方程為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。適用條件：理想氣體，即分子間無(wú)相互作用力且分子本身無(wú)大小的氣體模型。在溫度不太低、壓強(qiáng)不太高的情況下，實(shí)際氣體可近似看作理想氣體。10.熱力學(xué)第一定律內(nèi)容：一個(gè)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(duì)它所做的功的和。數(shù)學(xué)表達(dá)式：ΔU=Q+W，其中ΔU是內(nèi)能增量，Q是吸收的熱量，W是外界對(duì)系統(tǒng)做的功。11.卡諾循環(huán)是由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成的循環(huán)。p-V圖：等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮四條曲線圍成的循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)效率：η=1-T2/T1，其中T1是高溫?zé)嵩礈囟?，T2是低溫?zé)嵩礈囟取?2.愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程為Ek=hν-W0，推導(dǎo)過(guò)程：光照射金屬，光子能量hν被電子吸收，一部分用于克服金屬逸出功W0，剩余部分即為光電子最大初動(dòng)能Ek，所以Ek=hν-W0。13.玻爾茲曼分布律：在溫度為T的平衡態(tài)，處于能量為Ei的量子態(tài)的粒子數(shù)為Ni=N0e^(-Ei/kT)，其中N0為歸一化常數(shù)