2025年大學(xué)物理學(xué)（熱學(xué)基礎(chǔ)）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。1.關(guān)于理想氣體的狀態(tài)方程，以下說(shuō)法正確的是A.只適用于壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的氣體B.對(duì)任何氣體都嚴(yán)格適用C.只適用于一定質(zhì)量的理想氣體D.適用于溫度不太低、壓強(qiáng)很大的氣體答案：C2.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫膨脹過(guò)程中A.氣體的內(nèi)能增加B.氣體對(duì)外界做功C.氣體吸收的熱量等于內(nèi)能的增加D.氣體吸收的熱量等于對(duì)外界做的功答案：D3.對(duì)于熱力學(xué)第二定律的表述，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓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.只要對(duì)熱機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把從單一熱源吸收的熱量全部用來(lái)做功答案：D4.一定量的理想氣體，從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，壓強(qiáng)和體積的變化如圖所示。則在這個(gè)過(guò)程中，氣體A.內(nèi)能增加B.對(duì)外界做功C.吸收熱量D.以上都正確答案：D5.下列關(guān)于熵的說(shuō)法正確的是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.熵在可逆過(guò)程中保持不變D.熵在不可逆過(guò)程中減小答案：A6.理想氣體的內(nèi)能取決于A.氣體的壓強(qiáng)和體積B.氣體的溫度和體積C.氣體的溫度和質(zhì)量D.氣體的壓強(qiáng)和質(zhì)量答案：C7.一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過(guò)程。在A→B過(guò)程中，氣體A.溫度升高，內(nèi)能增加B.溫度升高，內(nèi)能減小C.溫度降低，內(nèi)能增加D.溫度降低，內(nèi)能減小答案：A8.熱機(jī)效率的定義式為A.η=W/Q1B.η=Q2/Q1C.η=W/Q2D.η=(Q1-Q2)/Q1答案：D9.關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是A.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)C.布朗運(yùn)動(dòng)反映了液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D.布朗運(yùn)動(dòng)的激烈程度與溫度無(wú)關(guān)答案：C10.一定質(zhì)量的理想氣體，在等壓壓縮過(guò)程中A.氣體的內(nèi)能增加B.氣體對(duì)外界做功C.氣體放出熱量D.氣體吸收熱量答案：C第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共20分）答題要求：本大題共5小題，每空2分。把答案填在題中的橫線上。11.1mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為_(kāi)_____m3。（已知標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol任何氣體的體積約為22.4L，1L=10?3m3）答案：22.4×10?312.一定質(zhì)量的理想氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)增大到原來(lái)的2倍，則體積變?yōu)樵瓉?lái)的______倍。答案：1/213.熱力學(xué)第零定律表明，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。該定律為建立______概念提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。答案：溫度14.一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的任何實(shí)際過(guò)程，系統(tǒng)的熵總是______的。（填“增加”、“減小”或“不變”）答案：增加15.一定質(zhì)量的理想氣體，從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過(guò)程到狀態(tài)B，再經(jīng)等容過(guò)程到狀態(tài)C，最后經(jīng)等溫過(guò)程回到狀態(tài)A。已知在絕熱過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功W1；在等容過(guò)程中，氣體吸收熱量Q2；在等溫過(guò)程中，氣體對(duì)外界做功W3。則整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，氣體吸收的熱量Q=______。答案：Q2-W1+W3三、簡(jiǎn)答題（共15分）答題要求：簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。16.簡(jiǎn)述理想氣體的微觀模型。（5分）答案：理想氣體的微觀模型為：氣體分子視為質(zhì)點(diǎn)，分子間除碰撞瞬間外無(wú)相互作用力，分子的運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典牛頓力學(xué)，分子的碰撞為完全彈性碰撞。17.說(shuō)明熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容，并寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。（5分）答案：熱力學(xué)第一定律指出，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)式為ΔU=Q+W。18.什么是可逆過(guò)程？舉例說(shuō)明自然界中哪些過(guò)程是不可逆的。（5分）答案：可逆過(guò)程是指如果一個(gè)過(guò)程發(fā)生后，能使系統(tǒng)和外界完全恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，而不留下任何變化。自然界中摩擦生熱、氣體的自由膨脹等過(guò)程是不可逆的。四、計(jì)算題（共20分）答題要求：解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟。只寫(xiě)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(xiě)出數(shù)值和單位。19.一定質(zhì)量的理想氣體，初始狀態(tài)壓強(qiáng)p1=1.0×10?Pa，體積V1=2.0m3，溫度T1=300K。先經(jīng)過(guò)等壓膨脹過(guò)程，體積變?yōu)閂2=3.0m3，然后再經(jīng)過(guò)等溫壓縮過(guò)程回到初始體積V1。求：（1）等壓膨脹過(guò)程中氣體吸收的熱量Q1；（2）等溫壓縮過(guò)程中氣體對(duì)外界做的功W2。（已知該理想氣體的摩爾定壓熱容Cp=29.1J/(mol·K)，摩爾定容熱容Cv=20.8J/(mol·K)，普適氣體常量R=8.31J/(mol·K)）（10分）答案：（1）等壓膨脹過(guò)程：由理想氣體狀態(tài)方程p1V1/T1=p1V2/T2，可得T2=V2T1/V1=450K。等壓膨脹過(guò)程中氣體吸收的熱量Q1=νCp(T2-T1)。先求物質(zhì)的量ν=p1V1/RT1=80mol。則Q1=80×29.1×(450-300)=349200J。（2）等溫壓縮過(guò)程：由等溫過(guò)程W=νRTln(V1/V2)，可得W2=80×8.31×300×ln(2/3)≈-203376J。20.一卡諾熱機(jī)工作在溫度為T(mén)1=500K和T2=300K的兩個(gè)熱源之間，求：（1）熱機(jī)的效率η；（2）若熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃縌1=1000J，對(duì)外做功W，向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌2。求W和Q2的值。（10分）答案：（1）卡諾熱機(jī)效率η=(T1-T2)/T1=(500-300)/500=0.4。（2）由η=W/Q1，可得W=ηQ1=0.4×1000=400J。又因?yàn)镼1=W+Q2，所以Q2=Q1-W=1000-400=600J。五、論述題（共題15分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)論述。21.論述熱力學(xué)第二定律的兩種表述及其等效性，并舉例說(shuō)明其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。（15分）答案：熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。開(kāi)爾文表述為：不可能從單一熱源吸收熱量，使之完