2025年大學(xué)第三學(xué)年（能源與動(dòng)力工程）熱力學(xué)基礎(chǔ)階段測(cè)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30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.關(guān)于熱力學(xué)第零定律，下列說(shuō)法正確的是（）A.如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)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.能量不可能憑空產(chǎn)生，也不可能憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式C.一切自然過(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.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2.理想氣體的內(nèi)能取決于（）A.氣體的體積B.氣體的溫度C.氣體的壓強(qiáng)D.氣體的物質(zhì)的量3.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫膨脹過(guò)程中（）A.氣體的內(nèi)能增大B.氣體對(duì)外界做功C.氣體從外界吸收熱量D.氣體的壓強(qiáng)增大4.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說(shuō)法正確的是（）A.當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大B.當(dāng)氣體體積增大時(shí)，氣體的內(nèi)能一定減小C.壓縮氣體時(shí)，氣體的溫度一定升高D.絕熱情況下壓縮氣體，氣體的內(nèi)能一定不變5.如圖所示，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，最后又回到狀態(tài)A。則下列說(shuō)法正確的是（）A.從A到B的過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B.從B到C的過(guò)程中，氣體內(nèi)能減小C.從C到A的過(guò)程中，氣體吸收熱量D.整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體對(duì)外界做的功等于氣體吸收的熱量6.下列過(guò)程中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（）A.摩擦生熱B.水電站里水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電C.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水抽到高處D.內(nèi)燃機(jī)的做功沖程7.關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說(shuō)法正確的是（）A.熱機(jī)做的有用功越多，效率就一定越高B.熱機(jī)的功率越大，效率就一定越高C.熱機(jī)消耗的燃料越多，效率就一定越低D.熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%8.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過(guò)程。其中ab、cd是等溫過(guò)程，bc、da是絕熱過(guò)程。則下列說(shuō)法正確的是（）A.ab過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功B.bc過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大C.cd過(guò)程中，氣體放出熱量D.da過(guò)程中，氣體內(nèi)能減小9.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)B、C、D再回到A，這一過(guò)程是一個(gè)循環(huán)過(guò)程。則下列說(shuō)法正確的是（）A.A→B過(guò)程中，氣體溫度升高B.B→C過(guò)程中，氣體內(nèi)能增大C.C→D過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功D.D→A過(guò)程中，氣體吸收熱量10.關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說(shuō)法正確的是（）A.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`反了熱力學(xué)第二定律B.熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體C.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的D.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)行第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）一定質(zhì)量的理想氣體，在某一狀態(tài)下的壓強(qiáng)為\(p_1=2\times10^5Pa\)，體積為\(V_1=1\times10^{-3}m^3\)，溫度為\(T_1=300K\)。求：（1）該氣體的物質(zhì)的量；（2）若保持體積不變，使氣體溫度升高到\(T_2=600K\)時(shí)的壓強(qiáng)\(p_2\)。12.（15分）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開(kāi)始，經(jīng)歷了AB、BC、CA三個(gè)過(guò)程，回到初始狀態(tài)A。已知\(V_A=2L\)，\(p_A=1atm\)，\(T_A=300K\)。求：（1）氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度\(T_B\)；（2）氣體在狀態(tài)C時(shí)的體積\(V_C\)；（3）整個(gè)循環(huán)過(guò)程中氣體對(duì)外界做的功\(W\)。13.（15分）一定質(zhì)量的說(shuō)想氣體，從狀態(tài)\(A\)開(kāi)始，經(jīng)歷了如圖所示的兩個(gè)過(guò)程，到達(dá)狀態(tài)\(C\)。已知?dú)怏w在狀態(tài)\(A\)時(shí)的溫度\(T_A=300K\)，壓強(qiáng)\(p_A=1atm\)，體積\(V_A=2L\)。求：（1）氣體在狀態(tài)\(B\)時(shí)的溫度\(T_B\)；（2）氣體在狀態(tài)\(C\)時(shí)的壓強(qiáng)\(p_C\)；（3）整個(gè)過(guò)程中氣體吸收或者放出的熱量\(Q\)（已知?dú)怏w的內(nèi)能\(U=nC_VT\)，\(C_V\)為定容摩爾熱容，\(n\)為物質(zhì)的量）。14.（15分）材料：某熱機(jī)在工作過(guò)程中，從高溫?zé)嵩次諢崃縗(Q_1=2.5\times10^5J\)，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縗(Q_2=1.5\times10^5J\)。求：（1）該熱機(jī)對(duì)外做的功\(W\)；（2）該熱機(jī)工作過(guò)程中的效率\(\eta\)。15.（15分）材料：一定質(zhì)量的理想氣體，在某一過(guò)程中，其壓強(qiáng)\(p\)與體積\(V\)的關(guān)系如圖所示。已知?dú)怏w在狀態(tài)\(A\)時(shí)的壓強(qiáng)\(p_A=2atm\)，體積\(V_A=1L\)，在狀態(tài)\(B\)時(shí)的壓強(qiáng)\(p_B=1atm\)，體積\(V_B=2L\)。求：（1）氣體從狀態(tài)\(A\)到狀態(tài)\(B\)過(guò)程中對(duì)外界做的功\(W\)；（2）氣體從狀態(tài)\(A\)到狀態(tài)\(B\)過(guò)程中內(nèi)能的變化\(\DeltaU\)（已知?dú)怏w的內(nèi)能\(U=nC_VT\)，\(C_V\)為定容摩爾熱容，\(n\)為物質(zhì)的量）；（3）氣體從狀態(tài)\(A\)到狀態(tài)\(B\)過(guò)程中吸收的熱量\(Q\)。答案：1.A2.B3.BC4.A5.A6.D7.D8.A9.A10.ACD11.（1）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程\(pV=nRT\)，可得\(n=\frac{p_1V_1}{RT_1}=\frac{2\times10^5\times1\times10^{-3}}{8.31\times300}mol\approx0.08mol\)。（2）保持體積不變，根據(jù)查理定律\(\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}\)，可得\(p_2=\frac{T_2}{T_1}p_1=\frac{600}{300}\times2\times10^5Pa=4\times10^5Pa\)。12.（1）\(AB\)過(guò)程為等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律\(\frac{V_A}{T_A}=\frac{V_B}{T_B}\)，已知\(V_B=4L\)，可得\(T_B=\frac{V_B}{V_A}T_A=\frac{4}{2}\times300K=600K\)。（2）\(BC\)過(guò)程為等容變化，\(C\)狀態(tài)壓強(qiáng)\(p_C=2atm\)，根據(jù)查理定律\(\frac{p_B}{T_B}=\frac{p_C}{T_C}\)，\(T_C=300K\)，可得\(V_C=V_B=4L\)。（3）整個(gè)循環(huán)過(guò)程中氣體對(duì)外界做的功\(W=p_A(V_B-V_A)=1\times(4-2)L\cdotatm=2L\cdotatm=202.6J\)。13.（1）\(AB\)過(guò)程為等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律\(\frac{V_A}{T_A}=\frac{V_B}{T_B}\)，已知\(V_B=4L\)，可得\(T_B=\frac{V_B}{V_A}T_A=\frac{4}{2}\times300K=600K\)。（2）\(BC\)過(guò)程為等溫變化，根據(jù)玻意耳定律\(p_BV_B=p_CV_C\)，已知\(V_C=2L\)，可得\(p_C=\frac{V_B}{V_C}p_B=\frac{4}{2}\timesp_B=2p_B=2atm\)。（3）\(A\)到\(B\)過(guò)程，\(W_AB=p_A(V_B-V_A)=1\times(4-2)L\cdotatm=2L\cdotatm\)，\(\DeltaU_{AB}=nC_V(T_B-T_A)\)，\(B\)到\(C\)過(guò)程\(\DeltaU_{BC}=0\)，整個(gè)過(guò)程\(Q=W_AB+\DeltaU_{AB}+\DeltaU_{BC}=2L\cdotatm+nC_V(600-300)K\)（具體數(shù)值需根據(jù)\(n\)和\(C_V\)計(jì)算）。14.（1）根據(jù)熱力學(xué)第一定律\(W=Q_1-Q_2=2.5\times10^5-1.5\times10^5J=1\times10^5J\)。（2）熱機(jī)效率\(\eta=\frac{W}{Q_1}=\frac{1\times10^5}{2.5\times10^5}=40\%\)。15.（1）氣體從狀態(tài)\(A\)到狀態(tài)\(B\)過(guò)程中對(duì)外界做的功\(W=p_A(V_B-V_A)+p_{A到B}(V