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历年考卷——热力学基础

（考试时间：90分钟，满分：100分）

一、选择题（每题2分，共30分）

1.关于热力学第一定律，下列说法正确的是：（）

A.能量可以从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化

B.系统内能的变化等于外界对系统所做的功

C.系统内能的变化等于系统吸收的热量

D.系统内能的变化等于系统放出的热量

A.气体在绝热条件下膨胀

B.气体在等温条件下膨胀

C.气体在等压条件下膨胀

D.气体在等温条件下压缩

3.热力学第二定律的表述，错误的是：（）

A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体

B.热量不能自发地从高温物体传到低温物体

C.在一个孤立系统中，总熵不会减少

D.在一个孤立系统中，总熵会保持不变

4.下列哪种情况下，系统的熵增加？（）

A.等温压缩

B.等温膨胀

C.绝热压缩

D.绝热膨胀

A.功

B.热量

C.内能

D.熵

6.下列哪个过程是准静态过程？（）

A.爆炸

B.水滴在热锅中迅速蒸发

C.气体在活塞上缓慢压缩

D.气体在瞬间完成膨胀

7.在理想气体状态方程PV=nRT中，下列哪个物理量与温度成正比？（）

A.压强

B.体积

C.物质的量

D.摩尔气体常数

二、判断题（每题1分，共20分）

8.热力学第一定律表明，能量可以创造或消失。（）

9.热力学第二定律有多种表述方式，但其本质是相同的。（）

10.在等温过程中，理想气体的内能不变。（）

11.绝热过程是指系统与外界无热量交换的过程。（）

12.在热力学中，所有物理量都是状态函数。（）

13.熵是描述系统混乱程度的物理量。（）

14.理想气体在绝热自由膨胀过程中，熵不变。（）

三、填空题（每空1分，共10分）

15.热力学第一定律的表达式为：ΔU=QW，其中ΔU表示______的变化，Q表示______，W表示______。

16.热力学第二定律的两种表述分别是：开尔文普朗克表述和______表述。

17.熵是系统无序程度的量度，其单位为______。

四、简答题（每题10分，共10分）

18.简述热力学第一定律和热力学第二定律的区别。

19.解释理想气体状态方程PV=nRT中各物理量的含义。

五、综合题（1和2两题7分，3和4两题8分，共30分）

20.（7分）一理想气体在等温条件下从体积V1膨胀到体积V2，求气体对外所做的功。

21.（7分）一系统经历一循环过程，吸收热量Q1，放出热量Q2，外界对系统做功W。根据热力学第一定律，求系统内能的变化。

22.（8分）一理想气体从状态1（P1，V1，T1）变化到状态2（P2，V2，T2），已知P1、V1、T1和P2、T2，求V2。

23.（8分）解释熵增加原理，并举例说明。

8.计算题（每题5分，共25分）

24.（5分）一理想气体在等压过程中吸收热量Q，其温度从T1升高到T2。已知气体的摩尔数n和气体常数R，求气体体积的变化量ΔV。

25.（5分）一热机在一个循环过程中，从热源吸收了Q1的热量，对外做了W的功，并排放了Q2的热量到冷源。求该热机的效率。

26.（5分）一绝热容器内装有理想气体，初始压强为P1，体积为V1。现将容器内的气体压缩到体积V2，求压缩后的压强P2。

27.（5分）一系统在等温过程中，吸收了热量Q，使得系统内理想气体的体积从V1膨胀到V2。已知气体的摩尔数n和温度T，求系统对外所做的功。

28.（5分）一理想气体从状态1（P1，V1，T1）绝热膨胀到状态2（P2，V2，T2），已知P1、V1、T1，求T2。

9.分析题（每题10分，共20分）

29.（10分）分析在等温过程中，理想气体体积膨胀时，气体分子的平均动能如何变化，并解释原因。

30.（10分）讨论在绝热过程中，理想气体被压缩时，气体的温度和压强如何变化，并说明其物理意义。

10.论述题（每题15分，共15分）

31.（15分）论述热力学第二定律在生活中的具体体现，并举例说明。

11.应用题（每题10分，共20分）

32.（10分）一热机工作在两个热源之间，高温热源的绝对温度为T1，低温热源的绝对温度为T2。求该热机的最大效率。

33.（10分）一理想气体在等温过程中对外做功W，已知气体的摩尔数n、气体常数R和初始体积V1。求气体最终的体积V2。

12.设计题（每题15分，共15分）

34.（15分）设计一个实验，验证理想气体状态方程PV=nRT。请详细说明实验步骤、所需器材和预期结果。

13.探究题（每题10分，共10分）

35.（10分）探究在一定条件下，气体体积和压强之间的关系。请提出实验方案，并说明如何根据实验结果得出结