2025年大學物理（熱力學原理）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi)）1.關于熱力學第零定律，以下說法正確的是（）A.如果兩個熱力學系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡B.一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行C.不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響D.能量在轉化或轉移的過程中總量保持不變2.一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的條件下，體積增大，則（）A.氣體分子的平均動能增大B.氣體分子的平均動能減小C.氣體分子的平均動能不變D.條件不足，無法確定3.對于理想氣體的內(nèi)能，下列說法正確的是（）A.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關B.理想氣體的內(nèi)能只與體積有關C.理想氣體的內(nèi)能與溫度和體積都有關D.理想氣體的內(nèi)能與溫度、體積和壓強都有關4.一卡諾熱機在兩個不同溫度之間的熱源之間工作，當工作物質(zhì)為氣體時，熱機效率為40%，若改用液體工作物質(zhì)，則其效率應當（）A.減少B.增加C.不變D.無法判斷5.下列過程中，可能實現(xiàn)的是（）A.氣體從單一熱源吸熱，全部用來對外做功B.氣體向真空自由膨脹時不對外做功，同時從外界吸熱C.利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體溫度更高D.把熱量從低溫物體傳到高溫物體6.一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過程后，它的溫度升高了，則根據(jù)熱力學定律可以斷定（）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，又對外做了正功7.關于熵，下列說法正確的是（）A.熵是系統(tǒng)無序程度的量度B.熵值越大，系統(tǒng)越有序C.熵值越小，系統(tǒng)越無序D.熵只與系統(tǒng)的狀態(tài)有關，與過程無關8.一絕熱容器被隔板分成兩半，一半是真空，另一半是理想氣體。若把隔板抽出，氣體將進行自由膨脹，達到平衡后（）A.溫度不變，熵增加B.溫度升高，熵增加C.溫度降低，熵增加D.溫度不變，熵不變9.理想氣體在等溫膨脹過程中（）A.內(nèi)能增加，對外界做功，吸收熱量B.內(nèi)能不變，對外界做功，吸收熱量C.內(nèi)能減少，對外界做功，吸收熱量D.內(nèi)能不變，對外界做功，放出熱量10.對于循環(huán)過程，工質(zhì)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后又回復到初態(tài)，其參數(shù)變化為（）A.內(nèi)能、熱量、功的變化均為零B.內(nèi)能變化量為零，熱量與功的變化量不一定為零C.內(nèi)能、功變化量為零，熱量變化量不一定為零D.內(nèi)能、熱量、功的變化量均不一定為零二、多項選擇題（總共5題，每題4分，每題有多個正確答案，請將正確答案填在括號內(nèi)，少選得2分，選錯不得分）1.下列說法中正確的是（）A.物體的溫度越高，分子熱運動越劇烈B.物體的溫度越高，分子的平均動能越大C.物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運動動能和分子勢能的總和D.布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動E.分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小2.關于熱傳遞，下列說法正確的是（）A.熱傳遞的實質(zhì)是能量的轉移B.熱傳遞的條件是物體間存在溫度差C.熱傳遞過程中，熱量從內(nèi)能多的物體傳遞到內(nèi)能少的物體D.熱傳遞過程中，高溫物體放出熱量，低溫物體吸收熱量E.熱傳遞改變物體內(nèi)能的過程是內(nèi)能和其他形式能相互轉化的過程3.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，變化過程的p-V圖像如圖所示，氣體在A、B兩狀態(tài)的壓強分別為pA、pB，體積分別為VA、VB，則下列關系正確的是（）A.pA>pBB.pA<pBC.VA>VBD.VA<VBE.氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，對外界做功4.下列關于熱力學第二定律的說法正確的是（）A.第二類永動機不可能制成是因為違反了熱力學第二定律B.熱力學第二定律揭示了自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性C.熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D.熱機效率不可能達到100%E.一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的5.關于內(nèi)能和機械能，下列說法正確的是（）A.物體的內(nèi)能包含物體的機械能B.物體的機械能變化時，它的內(nèi)能不一定變化C.物體的內(nèi)能變化時，它的機械能一定變化D.物體的內(nèi)能可以為零，但機械能不可以為零E.物體的機械能可以為零，但內(nèi)能不可以為零三、填空題（總共5題，每題4分，請將答案填在橫線上）1.1mol理想氣體在溫度為T時的內(nèi)能公式為$U=$______。2.一卡諾熱機的低溫熱源溫度為27℃，高溫熱源溫度為127℃，其效率為______。3.一定量的理想氣體，在等壓膨脹過程中，氣體對外做功$W=$______。4.熱力學第一定律的表達式為$\DeltaU=$______。5.已知某理想氣體的壓強為p，體積為V，分子總數(shù)為N，則分子的平均動能$\overline{\epsilon}=$______。四、簡答題（總共2題，每題10分，請簡要回答下列問題）1.簡述熱力學第二定律的兩種表述，并說明它們的等效性。2.說明理想氣體狀態(tài)方程的應用條件以及它與其他狀態(tài)方程的區(qū)別。五、計算題（總共1題，每題20分，請寫出詳細的計算過程）一定質(zhì)量的理想氣體，初態(tài)壓強$p_1=1.0×10^5Pa$，體積$V_1=2.0×10^{-3}m^3$，溫度$T_1=300K$。先經(jīng)過等壓膨脹過程，體積變?yōu)?V_2=3.0×10^{-3}m^3$，然后經(jīng)過等溫膨脹過程，體積變?yōu)?V_3=4.0×10^{-3}m^3$。求：(1)氣體在等壓膨脹過程中對外做的功$W_1$；(2)氣體在等溫膨脹過程中吸收的熱量$Q_2$；(3)氣體在整個過程中內(nèi)能的變化量$\DeltaU$。答案一、選擇題1.A2.C3.A4.C5.A6.C7.A8.A9.B10.B二、多項選擇題1.ABCE2.ABD3.ACE4.ABDE5.BDE三、填空題1.$\frac{3}{2}RT$2.25%3.$p(V_2-V_1)$4.$Q+W$5.$\frac{3pV}{2N}$四、簡答題1.熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。兩種表述是等效的，可通過反證法證明，如果一種表述不成立，另一種表述也不成立。2.理想氣體狀態(tài)方程$pV=\nuRT$的應用條件是：氣體分子可視為質(zhì)點，分子間無相互作用力，分子的運動服從經(jīng)典力學規(guī)律。與其他狀態(tài)方程相比，它只適用于理想氣體，形式簡單，能方便地描述理想氣體的狀態(tài)變化關系。五、計算題(1)等壓膨脹過程：$W_1=p_1(V_2-V_1)=1.0×10^5×(3.0×10^{-3}-2.0×10^{-3})=100J$。(2)等溫膨脹過程：$p_2=p_1$，由$p_1V_1=p_2V_2$可得$p_2=1.0×10^