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2025年大学物理热力学基础考试题库

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题3分，共30分。请将正确选项的字母填在括号内。）

1.下列哪个物理量是状态函数？

(A)功

(B)热量

(C)内能

(D)位移

2.关于温度的微观解释，下列说法正确的是？

(A)温度越高，物体内分子数越多

(B)温度是物体内能大小的直接量度

(C)温度反映的是物体内分子无规则热运动的剧烈程度

(D)0K时，物体内分子的热运动停止

3.一定量的理想气体，从状态A变化到状态B，其压强和体积都减小，则在此过程中：

(A)气体一定对外做功

(B)气体内能一定增加

(C)气体一定从外界吸热

(D)气体的温度一定降低

4.下列哪个过程是可逆过程？

(A)理想气体自由膨胀过程

(B)恒温压缩过程

(C)绝热自由膨胀过程

(D)气体向真空扩散过程

5.卡诺热机的效率为η，工质吸热为Q1，放热为Q2，则下列关系式中正确的是：

(A)η=Q2/Q1

(B)η=(Q1-Q2)/Q1

(C)η=Q2/(Q1-Q2)

(D)η=Q1/(Q1-Q2)

6.根据热力学第二定律，下列说法正确的是？

(A)热量可以自动地从低温物体传到高温物体

(B)不可能从单一热源吸热并全部转化为功，而不引起其他变化

(C)自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是可逆的

(D)孤立系统的熵总是随着时间的推移而减少

7.一定量的理想气体，经历等温膨胀过程，则：

(A)气体内能增加

(B)气体对外做功，内能减少

(C)气体对外做功，从外界吸热

(D)气体压强减小，体积增大，温度不变

8.一定量的理想气体，从体积为V1的状态，经过等压压缩到体积为V2，则气体分子数密度的变化是：

(A)不变

(B)增大

(C)减小

(D)无法确定

9.两个相同的容器，分别装有理想气体A和B，它们的温度和压强都相同，但气体A的质量比气体B的质量大，则气体A的分子数密度与气体B的分子数密度相比：

(A)A大于B

(B)A小于B

(C)A等于B

(D)无法确定

10.根据能量均分定理，在温度为T的平衡状态下，自由度为i的理想气体，其分子的平均动能为：

(A)i/2kT

(B)ikT

(C)3/2kT

(D)3kT

二、填空题（每小题4分，共20分。请将答案填在横线上。）

1.热力学第一定律的数学表达式为________。

2.摩尔理想气体状态方程为________。

3.在p-V图上，等温线是一条________线，等压线是一条________线。

4.熵是________的状态函数，其物理意义与________有关。

5.一定量的理想气体，从初态经过等体过程温度升高，其内能________（选填：增加/减少/不变）。

三、计算题（共5小题，共50分。请写出必要的文字说明、方程式和计算过程。）

1.（10分）一定量的理想气体，从状态A（p1=2atm，V1=10L）经历一准静态等温过程膨胀到状态B（V2=20L）。气体对外做功800J。求气体在等温过程中吸收的热量。已知R=8.31J/(mol·K)，1atm=1.013×105Pa。

2.（10分）一定量的理想气体，从状态C（pC=3atm，VC=5L，TC=300K）经历一准静态绝热过程压缩到状态D（VD=2L）。求气体在绝热过程中内能的变化量。已知该气体的比热容比γ=1.4。

3.（10分）一卡诺热机，工作在高温热源T1=500K和低温热源T2=300K之间。当热机从高温热源吸热1000J时，求它对外做的功和向低温热源放出的热量。

4.（10分）一定量的空气，从初态A（pA=1atm，VA=10L，TA=300K）先经过等压膨胀到状态B（VB=20L），再经过等体冷却到状态C（TC=200K）。求整个过程中空气内能的总变化量。空气可视为理想气体，Cv=20.8J/(mol·K)。

5.（10分）一摩尔理想气体，从状态P（pP=2atm，VP=10L）经历一个准静态的等压压缩过程，体积减小到一半。求该气体在过程中放出的热量。已知初始温度TP=400K，Cp=29.1J