2025年大學(xué)物理（熱力學(xué)第二定律）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：本大題共8小題，每小題5分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于熱力學(xué)第二定律的下列說法中正確的是（）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：D2.下列過程中，可能實(shí)現(xiàn)的是（）A.水溫度自動下降時釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B.利用不同深度的海水溫度不同來制造一種機(jī)器，把海水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.粗糙水平面上運(yùn)動的物體，它的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體溫度升高D.靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為物體的動能，使物體運(yùn)動起來答案：C3.關(guān)于第二類永動機(jī)，下列說法正確的是（）A.它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律B.它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱力學(xué)第二定律C.它不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)第二定律D.它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)第二定律答案：C4.下列說法中正確的是（）A.氣體向真空的自由膨脹是不可逆的B.機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是不可能的C.熱量可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體D.第二類永動機(jī)雖不違背能量守恒定律，但也是不可能制成的答案：AD5.一個系統(tǒng)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，下列說法正確的是（）A.這個過程的功W與路徑無關(guān)B.這個過程的熱量Q與路徑無關(guān)C.這個過程的內(nèi)能變化ΔU與路徑無關(guān)D.以上說法都不對答案：C6.關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是（）A.只要知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù)，就可以算出氣體分子的體積B.懸浮在液體中的固體微粒越小，布朗運(yùn)動就越明顯C.密封在體積不變的容器中的氣體，溫度升高，氣體分子對器壁單位面積上的平均作用力增大D.用打氣筒的活塞壓縮氣體很費(fèi)力，說明分子間有斥力答案：BC7.下列說法中正確的是（）A.熵是物體內(nèi)分子運(yùn)動無序程度的量度B.若容器中用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽，當(dāng)保持溫度不變向下緩慢壓活塞時，水汽的質(zhì)量減少，密度不變C.多晶體具有規(guī)則的幾何外形，物理性質(zhì)具有各向異性D.農(nóng)民在干旱天氣里鋤松土壤是為了破壞土壤中的毛細(xì)管答案：ABD8.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，AB和CD是等壓過程，BC和DA是絕熱過程。已知該氣體在狀態(tài)A時溫度為T?，在狀態(tài)B時體積為V?，在狀態(tài)C時體積為V?。則該氣體在狀態(tài)D時的溫度為（）A.\(T_1\frac{V_2}{V_3}\)B.\(T_1\frac{V_3}{V_2}\)C.\(T_1(\frac{V_2}{V_3})^{\frac{C_p}{C_V}}\)D.\(T_1(\frac{V_3}{V_2})^{\frac{C_p}{C_V}}\)答案：C第II卷（非選擇題共60分）二、填空題（共15分）答題要求：本大題共3小題，每空3分，把答案填在題中的橫線上。9.熱力學(xué)第二定律常見的表述有兩種。一種是克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；另一種是開爾文表述：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。從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是描述______的規(guī)律。答案：大量分子無規(guī)則運(yùn)動無序程度變化10.一定質(zhì)量的理想氣體，在某一平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p?、V?、T?，在另一平衡狀態(tài)下的壓強(qiáng)、體積和溫度分別為p?、V?、T?，下列關(guān)系正確的是______（填選項(xiàng)前的字母）。A.若p?=p?，V?=2V?，則T?=\(\frac{1}{2}\)T?B.若p?=p?，V?=\(\frac{1}{2}\)V?，則T?=2T?C.若V?=V?，T?=\(\frac{1}{2}\)T?，則p?=\(\frac{1}{2}\)p?D.若V?=V?，T?=\(\frac{1}{2}\)T?，則p?=2p?答案：C11.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。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為T?，在狀態(tài)B時的溫度為T?，在狀態(tài)C時的溫度為T?。則T?、T?、T?的大小關(guān)系為______。答案：T?<T?<T?三、簡答題（共15分）答題要求：簡要回答問題，要有必要的文字說明。12.請簡述熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義。答案：熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義是：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行。在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小。這意味著系統(tǒng)的無序程度總是在增加，從微觀狀態(tài)數(shù)較少的有序狀態(tài)向微觀狀態(tài)數(shù)較多的無序狀態(tài)發(fā)展。例如，氣體的自由膨脹，氣體分子會從相對集中的狀態(tài)擴(kuò)散到更分散的狀態(tài)，無序性增大。13.有人說：“根據(jù)熱力學(xué)第二定律可以推出，熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體?！边@種說法正確嗎？為什么？答案：這種說法不正確。熱力學(xué)第二定律表明熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在外界做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體。例如，電冰箱就是通過壓縮機(jī)做功，將熱量從低溫的箱內(nèi)傳到高溫的箱外。所以不能簡單地說熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，關(guān)鍵在于是否有外界的影響。四、計(jì)算題（共20分）答題要求：寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。14.一氣缸內(nèi)封閉著一定質(zhì)量的理想氣體，在壓縮沖程中，活塞對氣體做功200J，同時氣體的內(nèi)能增加了150J。求在這個過程中氣體是吸熱還是放熱？吸收或放出的熱量是多少？答案：根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q，已知W=+200J（外界對氣體做功），ΔU=+150J。將數(shù)值代入可得150J=200J+Q，解得Q=-50J。所以氣體放熱，放出的熱量為50J。五、材料分析題（共10分）答題要求：閱讀材料，回答問題。材料：熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。一般情況下，熱機(jī)的效率比較低，例如蒸汽機(jī)的效率只有6%-15%，汽油機(jī)的效率約為20%-30%，柴油機(jī)的效率約為30%-45%。提高熱機(jī)效率的主要途徑是減少熱機(jī)工作中的各種能量損失。15.請分析熱機(jī)效率較低的原因，并提出一些提高熱機(jī)效率的建議。答案：熱機(jī)效率較低的