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2025年大学物理热力学与统计物理习题集

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（请将正确选项的字母填在题后的括号内。每小题2分，共20分。）

1.下列哪个过程是可逆的？()

A.理想气体自由膨胀B.理想气体准静态等温膨胀C.液体在活塞作用下缓慢蒸发D.气体向真空的自由膨胀

2.关于熵，下列说法正确的是？()

A.系统的熵是状态的单值函数，状态改变，熵一定改变

B.系统经历可逆绝热过程，熵不变；经历不可逆绝热过程，熵增加

C.热传递总是从熵大的物体传向熵小的物体

D.系统的熵可以小于零

3.一定量的理想气体，从状态A变化到状态B，其内能变化量ΔU与外界对气体做的功W和气体吸收的热量Q的关系是？()

A.ΔU=Q+WB.ΔU=Q-WC.ΔU=WD.ΔU=Q

4.下列哪个物理量不是状态函数？()

A.内能UB.熵SC.功WD.热量Q

5.根据麦克斯韦速度分布律，理想气体中速度介于v与v+dv之间的分子数占分子总数的？()

A.所有分子B.大部分分子C.小部分分子D.少数分子

6.一定量的理想气体，若气体的体积不变，气体的温度升高，则分子的平均自由程λ和碰撞频率Z的变化情况是？()

A.λ增大，Z增大B.λ减小，Z减小C.λ增大，Z减小D.λ减小，Z增大

7.下列哪个分布函数适用于描述费米子气体的分布情况？()

A.玻尔兹曼分布B.玻色-爱因斯坦分布C.费米-狄拉克分布D.麦克斯韦分布

8.在理想气体等温膨胀过程中，气体的熵变？()

A.增加B.减小C.不变D.无法确定

9.下列哪个过程一定是熵增加的过程？()

A.热量从高温物体传到低温物体B.理想气体自由膨胀C.理想气体准静态等压膨胀D.液体在恒温恒压下汽化

10.关于相变，下列说法正确的是？()

A.在相变过程中，系统的熵不变B.纯物质的气液相变发生在固定的温度和压强下C.二级相变是连续相变D.一级相变是连续相变

二、填空题（请将答案填写在题后的横线上。每空2分，共20分。）

1.热力学第一定律的数学表达式是________。

2.热力学第二定律的开尔文表述是________。

3.熵的微观意义与系统的________相关，其统计意义为________。

4.一定量的理想气体，从状态A(p?,V?,T?)变化到状态B(p?,V?,T?)，如果过程是绝热的，则理想气体状态方程可表示为________。

5.在经典统计中，理想气体的内能只取决于气体的________和________。

6.分子速度的平方的平均值与分子速度平方的平均值之差称为________。

7.费米子服从________统计，玻色子服从________统计。

8.在热力学中，描述系统状态的状态参量有________、______、______。

9.一个系统从状态1变化到状态2，无论经过准静态过程还是非准静态过程，其熵变是________的。

10.气体分子的平均自由程λ=________，其中n是分子数密度，σ是分子碰撞截面积。

三、计算题（请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。每小题10分，共30分。）

1.一定量的理想气体经历一准静态循环过程，如图所示（P-V图中为一个三角形），其中AB为等温过程，BC为等压压缩过程，CA为等体过程。已知气体在状态A的压强p?=1.0×10?Pa，体积V?=10L，温度T?=300K；在状态B的体积V?=20L。求此循环过程的效率η。

2.1mol氧气（视为刚性双原子分子理想气体）从初态A(p?=1.0×10?Pa,T?=300K)经过准静态等压过程膨胀到终态B(T?=600K)。求氧气在膨胀过程中吸收的热量Q、内能的增加量ΔU以及对外做的功W。

3.有N个可分辨的粒子，每个粒子可以处在能量为ε?或ε?(ε?ε?)的两个能级上。如果系统总能量为NE?，求处于能级ε?上的粒子数。

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试卷答案

一、选择题

1.B

2.B

3.A

4.C

5.C

6.D

7.C

8.C

9.B

10.B

二、填空题

1.ΔU=Q+W

2.不可能把热量从单一热源吸收变成有用的功而不引起其他变化

3.