2025年大学一年级（热能与发电工程类）热能基础综合测试试题及答案

2025年大学一年级（热能与发电工程类）热能基础综合测试试题及答案

（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：本卷共20小题，每小题2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。请将正确答案填涂在答题卡相应位置。1.关于热能的基本概念，以下说法正确的是A.热能就是内能B.热能是物体内部分子热运动的动能总和C.热能与温度、质量和物质种类都有关系D.热能只能通过热传递改变2.一定质量的理想气体，在温度不变的情况下，体积增大时A.压强增大B.压强减小C.内能增大D.内能减小3.热传递的三种方式中，不依靠介质传递热量的是A.传导B.对流C.辐射D.都不依靠介质4.热力学第一定律的数学表达式是A.Q=WB.ΔU=Q+WC.Q=ΔUD.W=ΔU5.对于卡诺循环，以下说法错误的是A.由两个等温过程和两个绝热过程组成B.热效率只与高温热源和低温热源的温度有关C.是效率最高的循环D.对外做功为零6.下列哪种物质比热容最大A.水B.铁C.铜D.酒精7.当气体温度升高时，气体分子的平均动能A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小8.理想气体状态方程pV=nRT中，R是A.普适气体常量B.摩尔质量C.分子数D.压强9.内能是状态量，以下能改变物体内能的是A.做功B.热传递C.温度变化D.以上都是10.热机效率的定义式为A.η=W/Q1B.η=Q2/Q1C.η=W/Q2D.η=Q1/W11.绝热过程中，气体与外界A.有热量交换B.无热量交换C.温度不变D.内能不变12.关于比热容，下列说法正确的是A.比热容与物体吸收或放出的热量有关B.比热容与物体的质量有关C.比热容与温度变化有关D.比热容是物质的特性之一13.热力学第零定律主要说明了A.热平衡的传递性B.能量守恒C.内能与温度的关系D.功与热的转换14.一定质量的气体，体积不变，温度升高时，压强增大的原因是A.分子数增加B.分子平均动能增大C.分子间距增大D.分子势能增大15.以下哪种现象不属于热传递A.晒太阳感觉暖和B.冬天用热水袋取暖C.钻木取火D.热水变凉16.对于理想气体的等温膨胀过程，以下说法正确的是A.内能增大B.对外做功C.吸收热量小于对外做功D.温度降低17.热机工作时，从高温热源吸收的热量Q1，向低温热源放出的热量Q2，对外做功W，则它们之间的关系是A.Q1=Q2+WB.Q1=Q2-WC.Q2=Q1+WD.W=Q1+Q218.以下哪种物质的导热性能较好A.木材B.橡胶C.金属D.塑料19.关于内能的变化，下列说法正确的是A.物体吸热，内能一定增加B.物体对外做功，内能一定减少C.物体吸热同时对外做功，内能可能不变D.物体温度不变，内能一定不变20.卡诺热机的高温热源温度为T1，低温热源温度为T2，其效率为A.η=(T1-T2)/T1B.η=T2/T1C.η=T1/T2D.η=(T1-T2)/T2第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每小题3分。请将答案填写在相应的横线上。21.热量传递的三种基本方式是______、______、______。22.热力学第二定律的克劳修斯表述是：______。23.理想气体的内能只与______和______有关。24.比热容的单位是______。25.热机是把______转化为______的装置。（二）简答题（共15分）答题要求：本大题共3小题，每小题5分。简要回答问题，要求语言简洁、准确。26.简述热力学第一定律的物理意义。27.说明提高热机效率的主要途径。28.解释什么是绝热过程。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共2小题，第29题7分，第30题8分。解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。29.一定质量的理想气体，初始状态压强p1=2×10^5Pa，体积V1=0.01m^3，温度T1=300K。经过一个等温膨胀过程，体积变为V2=0.02m^3。求：（1）气体在等温膨胀过程中对外做的功；（2）气体吸收的热量。30.一台卡诺热机，高温热源温度T1=500K，低温热源温度T2=300K。若从高温热源吸收热量Q1=1000J，求：（1）热机的效率；（2）热机对外做的功；（3）向低温热源放出的热量Q2。（四）材料分析题（共10分）材料：随着能源问题的日益突出，提高能源利用效率成为关键。热机作为能源利用的重要设备，其效率的提升对于节约能源、减少环境污染具有重要意义。近年来，科研人员不断探索新的热机技术和工作介质，以提高热机的性能。例如，采用新型高效的传热材料来增强热传递效果，优化热机的循环过程等。答题要求：阅读上述材料，回答以下问题。本大题共2小题，每小题5分。31.从材料中可以看出，提高热机效率的途径有哪些？32.请结合所学知识，谈谈提高热机效率对解决能源问题的重要性。（五）论述题（共10分）答题要求：本大题共1小题。要求观点明确，论述合理，逻辑清晰。33.论述热力学第二定律在实际生活中的应用及意义。答案：1.C2.B3.C4.B5.D6.A7.A8.A9.D10.A11.B12.D13.A14.B15.C16.B17.A18.C19.C20.A21.传导、对流、辐射22.热量不能自发地从低温物体传到高温物体23.温度、物质的量24.J/(kg·K)25.内能、机械能26.热力学第一定律指出，系统内能的增量等于外界对系统做的功与系统从外界吸收的热量之和，它反映了能量守恒和转换的关系。27.提高热机效率的主要途径有：提高高温热源温度；降低低温热源温度；减少散热损失、漏气损失和摩擦损失等不可逆损失。28.绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程，在绝热过程中，系统内能的变化等于外界对系统做的功或系统对外界做的功。29.（1）等温膨胀过程对外做功W=p1V1ln(V2/V1)=2×10^5×0.01×ln(0.02/0.01)≈1386J。（2）根据等温过程内能不变，ΔU=0，由热力学第一定律Q=W，所以气体吸收的热量Q=1386J。30.（1）热机效率η=(T1-T2)/T1=(500-300)/500=0.4。（2）对外做功W=ηQ1=0.4×1000=400J。（3）向低温热源放出的热量Q2=Q1-W=1000-400=600J。31.采用新型高效的传热材料增强热传递效果；优化热机的循环过程。32.提高热机效率可以减少能源消耗，降低对不可再生能源的依赖，从而缓解能源危机；同时减少因能源燃烧产生的污染物排放，减轻环境污染，有利于可持续发展。33.热力学第二定律在实际生活中有广泛