2025年大学本科二年级（物理学）热学综合试题及答案

2025年大学本科二年级（物理学）热学综合试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：本大题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.对于理想气体，以下说法正确的是A.理想气体是严格遵守气体实验定律的气体模型B.理想气体的分子间没有相互作用力C.理想气体的分子没有大小D.实际气体在温度不太低、压强不太大时，可看成理想气体答案：ABCD2.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，体积减小，压强增大，这是因为A.气体分子每次碰撞器壁的冲力增大B.气体分子对器壁的碰撞更频繁C.气体分子数增加D.气体分子密度增大答案：BD3.关于热力学温标，下列说法正确的是A.热力学温标的零度是-273.15℃，叫绝对零度B.热力学温度的每一度的大小和摄氏温度的每一度大小是相同的C.绝对零度是低温的极限，永远达不到D.1℃就是1K答案：ABC4.以下现象属于布朗运动的是A.刮风时，空气分子的运动B.花粉在水中的无规则运动C.阳光射入房间，看到尘埃的运动D.搅拌均匀的泥浆中，泥浆小颗粒的运动答案：BD5.一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，压强和体积的变化如图所示，则在此过程中A.气体温度升高B.气体内能增加C.气体对外界做功D.气体吸收热量答案：ABD6.下列关于内能的说法正确的是A.物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和B.一定质量的0℃的水结成0℃的冰，内能一定减小C.物体的温度升高，内能一定增加，但不一定吸收热量D.内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同答案：ABCD7.关于热力学第二定律，下列说法正确的是A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响C.第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律D.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行答案：ABCD8.如图所示，一定质量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，气体温度A.一直升高B.一直降低C.先升高后降低D.先降低后升高答案：C9.对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是A.温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大C.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大D.布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动答案：AB10.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列过程，ab、bc\(cd\)、da这四段过程在\(p-T\)图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，则气体体积A.ab过程中不断减小B.bc过程中保持不变C.cd过程中不断增大D.da过程中保持不变答案：ABC第II卷（非选择题共60分）11.（10分）答题要求：请简述理想气体状态方程的推导过程。12.（10分）答题要求：根据热力学第一定律，分析一定质量的理想气体在等温膨胀过程中的能量变化情况。13.（10分）答题要求：解释布朗运动产生的原因，并说明布朗运动反映了什么。阅读以下材料，回答14、15题。材料：一定质量的理想气体从状态A开始，经历三个过程变化到状态D，其\(p-V\)图象如图所示。已知该气体在状态A时的温度\(T_A=300K\)。14.（15分）答题要求：求气体在状态B时的温度\(T_B\)。15.（15分）答题要求：分析气体从状态B到状态C的过程中，内能、做功和吸放热情况。答案：11.理想气体状态方程的推导：从气体实验定律出发，对于一定质量的理想气体，在不同状态下，根据玻意耳定律\(p_1V_1=p_2V_2\)，查理定律\(\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}\)，盖-吕萨克定律\(\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}\)。通过数学推导，将这三个定律统一起来，得到理想气体状态方程\(pV=\frac{m}{M}RT\)，其中\(p\)是压强，\(V\)是体积，\(m\)是质量，\(M\)是摩尔质量，\(R\)是普适气体常量，\(T\)是热力学温度。12.对于一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中，温度\(T\)不变，内能\(U\)只与温度有关，所以内能不变，即\(\DeltaU=0\)。根据热力学第一定律\(\DeltaU=Q+W\)，气体膨胀对外做功，\(W\lt0\)，那么\(Q=-W\gt0\)，即气体吸收热量，吸收的热量等于对外做的功。13.布朗运动产生的原因：液体分子在不停地做无规则运动，对悬浮在其中的微粒撞击的不平衡性造成的。布朗运动反映了液体分子的无规则运动。因为微粒足够小，受到周围液体分子的撞击力不平衡，从而表现出无规则运动，而这种运动是由液体分子的无规则运动引起的。14.由理想气体状态方程\(pV=\frac{m}{M}RT\)可得\(\frac{p_A}{T_A}=\frac{p_B}{T_B}\)。已知\(p_A=1\times10^5Pa\)，\(V_A=2\times10^{-3}m^3\)，\(T_A=300K\)，\(p_B=2\times10^5Pa\)，\(V_B=2\times10^{-3}m^3\)，代入可得\(T_B=600K\)。15.气体从状态B到状态C，体积不变，\(W=0\)。温度