2025 年大学物理（热力学原理）试题及答案

2025年大学物理（热力学原理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.关于热力学第零定律，以下说法正确的是（）A.如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡B.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C.不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响D.能量在转化或转移的过程中总量保持不变2.一定质量的理想气体，在温度不变的条件下，体积增大，则（）A.气体分子的平均动能增大B.气体分子的平均动能减小C.气体分子的平均动能不变D.条件不足，无法确定3.对于理想气体的内能，下列说法正确的是（）A.理想气体的内能只与温度有关B.理想气体的内能只与体积有关C.理想气体的内能与温度和体积都有关D.理想气体的内能与温度、体积和压强都有关4.一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间工作，当工作物质为气体时，热机效率为40%，若改用液体工作物质，则其效率应当（）A.减少B.增加C.不变D.无法判断5.下列过程中，可能实现的是（）A.气体从单一热源吸热，全部用来对外做功B.气体向真空自由膨胀时不对外做功，同时从外界吸热C.利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高D.把热量从低温物体传到高温物体6.一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了，则根据热力学定律可以断定（）A.该理想气体系统在此过程中吸了热B.在此过程中外界对该理想气体系统做了正功C.该理想气体系统的内能增加了D.在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外做了正功7.关于熵，下列说法正确的是（）A.熵是系统无序程度的量度B.熵值越大，系统越有序C.熵值越小，系统越无序D.熵只与系统的状态有关，与过程无关8.一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体。若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（）A.温度不变，熵增加B.温度升高，熵增加C.温度降低，熵增加D.温度不变，熵不变9.理想气体在等温膨胀过程中（）A.内能增加，对外界做功，吸收热量B.内能不变，对外界做功，吸收热量C.内能减少，对外界做功，吸收热量D.内能不变，对外界做功，放出热量10.对于循环过程，工质经过一系列状态变化后又回复到初态，其参数变化为（）A.内能、热量、功的变化均为零B.内能变化量为零，热量与功的变化量不一定为零C.内能、功变化量为零，热量变化量不一定为零D.内能、热量、功的变化量均不一定为零二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有多个正确答案，请将正确答案填在括号内，少选得2分，选错不得分）1.下列说法中正确的是（）A.物体的温度越高，分子热运动越剧烈B.物体的温度越高，分子的平均动能越大C.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D.布朗运动是液体分子的无规则运动E.分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小2.关于热传递，下列说法正确的是（）A.热传递的实质是能量的转移B.热传递的条件是物体间存在温度差C.热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体D.热传递过程中，高温物体放出热量，低温物体吸收热量E.热传递改变物体内能的过程是内能和其他形式能相互转化的过程3.一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，变化过程的p-V图像如图所示，气体在A、B两状态的压强分别为pA、pB，体积分别为VA、VB，则下列关系正确的是（）A.pA>pBB.pA<pBC.VA>VBD.VA<VBE.气体从状态A变化到状态B的过程中，对外界做功4.下列关于热力学第二定律的说法正确的是（）A.第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律B.热力学第二定律揭示了自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C.热量不可能从低温物体传到高温物体D.热机效率不可能达到100%E.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的5.关于内能和机械能，下列说法正确的是（）A.物体的内能包含物体的机械能B.物体的机械能变化时，它的内能不一定变化C.物体的内能变化时，它的机械能一定变化D.物体的内能可以为零，但机械能不可以为零E.物体的机械能可以为零，但内能不可以为零三、填空题（总共5题，每题4分，请将答案填在横线上）1.1mol理想气体在温度为T时的内能公式为$U=$______。2.一卡诺热机的低温热源温度为27℃，高温热源温度为127℃，其效率为______。3.一定量的理想气体，在等压膨胀过程中，气体对外做功$W=$______。4.热力学第一定律的表达式为$\DeltaU=$______。5.已知某理想气体的压强为p，体积为V，分子总数为N，则分子的平均动能$\overline{\epsilon}=$______。四、简答题（总共2题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述热力学第二定律的两种表述，并说明它们的等效性。2.说明理想气体状态方程的应用条件以及它与其他状态方程的区别。五、计算题（总共1题，每题20分，请写出详细的计算过程）一定质量的理想气体，初态压强$p_1=1.0×10^5Pa$，体积$V_1=2.0×10^{-3}m^3$，温度$T_1=300K$。先经过等压膨胀过程，体积变为$V_2=3.0×10^{-3}m^3$，然后经过等温膨胀过程，体积变为$V_3=4.0×10^{-3}m^3$。求：(1)气体在等压膨胀过程中对外做的功$W_1$；(2)气体在等温膨胀过程中吸收的热量$Q_2$；(3)气体在整个过程中内能的变化量$\DeltaU$。答案一、选择题1.A2.C3.A4.C5.A6.C7.A8.A9.B10.B二、多项选择题1.ABCE2.ABD3.ACE4.ABDE5.BDE三、填空题1.$\frac{3}{2}RT$2.25%3.$p(V_2-V_1)$4.$Q+W$5.$\frac{3pV}{2N}$四、简答题1.热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。两种表述是等效的，可通过反证法证明，如果一种表述不成立，另一种表述也不成立。2.理想气体状态方程$pV=\nuRT$的应用条件是：气体分子可视为质点，分子间无相互作用力，分子的运动服从经典力学规律。与其他状态方程相比，它只适用于理想气体，形式简单，能方便地描述理想气体的状态变化关系。五、计算题(1)等压膨胀过程：$W_1=p_1(V_2-V_1)=1.0×10^5×(3.0×10^{-3}-2.0×10^{-3})=100J$。(2)等温膨胀过程：$p_2=p_1$，由$p_1V_1=p_2V_2$可得$p_2=1.0×10^