高中物理竞赛热力学基础专项试题

高中物理竞赛热力学基础专项试题

一、选择题

．如图所示，bca 为理想气体的绝热过程，b 1a 和b 2

a 是任意过程，

则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是 ( ) （A ）b 1a 过程放热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （B ）b 1a 过程吸热、作负功，b 2a 过程放热、作负功； （C ）b 1a 过程吸热、作正功，b 2a 过程吸热、作负功； （D ）b 1a 过程放热、作正功，b 2a 过程吸热、作正功。

【提示：体积压缩，气体作负功；三个过程中a 和b 两点之间的内能变化相同，bca 线是绝热过程，既不吸热也不放热，b 1a 过程作的负功比b 2a 过程作的负功多，由Q W E =+∆知b 2a 过程放热，b 1a 过程吸热】

2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A 即A B P P =。问在状态A 和状态B ( )

（A ）对外作正功；（B ）内能增加； （C ）从外界吸热；（D ）向外界放热。 【提示：由于A

B T

T <，必有A B E E <；而功、热量是

过程量，与过程有关】

3．两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛氦气(均视为刚性理想气体)，开始时它们的压强和温度都相同，现将3 J 的热量传给氦气，使之升高到一定的温度，若氢气也升高到同样的温度，则应向氢气传递热量为 ( ) （A ）6J ； （B ）3J ； （C ）5J ； （D ）10J 。 【提示：等体过程不做功，有Q E =∆，而2

mol M i

E R T M ∆=

∆，所以需传5J 】

4

（

【提示：(A) 绝热线应该比等温线陡，（B ）和（C ）两条绝热线不能相交】 5．一台工作于温度分别为327℃和27℃的高温热源与低温热源之间的卡诺热机，每经历一个循环吸热2000J ，则对外做功（ ）

（A ）2000J ； （B ）1000J ； （C ）4000J ； （D ）500J 。 【卡诺热机的效率为21

1T T η=-

，W Q η=，可求得300

150%600η=-=，

则1000W Q J η==】 6．根据热力学第二定律（ ）

（A ）自然界中的一切自发过程都是不可逆的； （B ）不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；

（C ）热量可以从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体； （D ）任何过程总是沿熵增加的方向进行。

【（A ）正确；（B ）少“不引起其他变化”；（C ）想想空调和冰箱热量；（D ）少“孤立系统”条件】

7．如图所示为一定量的理想气体的p —V ) )

33m -B （）

D （）

（A ）ABC 是等温过程；（B ）B A T T >； （C ）B A T T <； （D ）B A T T =。

【提示：等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】

8.对于室温下定体摩尔热容 2.5V C R =的理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外做功与从外界吸收的热量之比/W Q 等于 （ ） （A ）1/3； （B ）1/4； （C ）2/5； （D ）2/7。 【提示：等压膨胀吸热为()V mol

M

Q C R T M =

+∆，内能变化为V mol

M

E C T M ∆=

∆，所以，功为

mol

M

W R T M =

∆，则13.5

A Q =

】

9．气缸内储有2.0mol 的空气，温度为27℃，若使空气的体积等压膨胀到原来的3倍，则因为空气而对外界所作的功为 （ ）

（A ）897J ； （B ）4986J ； （C ）9972J ； （D ）14958J 。

【提示：等压膨胀对外功为W R T ν=∆，而等压变化满足盖•吕萨克方程121

2

V V T T =，可

求出2900T K =，则28.316009972W J =⨯⨯=】

10．一定量的理想气体，处在某一初始状态，现在要使它的温度经过一系列状态变化后回到初始状态的温度，可能实现的过程为 （ ）

（A ）先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而增大压强； （B ）先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强； （C ）先保持体积不变而使它的压强增大，接着保持压强不变而使它体积膨胀； （D ）先保持体积不变而使它的压强减小，接着保持压强不变而使它体积膨胀。 【提示：（A ）选项温度一直升高，（B ）选项温度一直降低，（C ）选项温度一直升高】

11．气体的定压摩尔热容P C 大于定体摩尔热容V C ，其主要原因是 ( ) （A ）膨胀系数不同； （B ）温度不同； （C ）气体膨胀需作功； （D ）分子引力不同。

【提示：P V C C R =+的原因是定压时气体膨胀做功，

但定体时气体体积不变不做功】

533/(10)

V m -21334

12．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的功之比为 ( ) （A ）1:1； （B ）5:9； （C ）5:7； （D ）9:5。 【提示：双原子分子的氧气在等压过程中吸收热量为2

25

()2

O O mol M Q R R T M =

+∆，单原子分子的氦气在等压过程中吸收热量为3

()2

He He mol M Q R R T M =

+∆，当2O He

Q Q =时，

2O He

T T ∆<∆，即2

5

7

O He

T

T ∆=∆而2mol M i E R T M ∆=

∆，

所以22222275

2253

22

O O O O O O He He He

He He He R T R T W Q E T

W Q E T R T R T ∆-∆-∆∆===

-∆∆∆-∆】

13．一摩尔单原子理想气体，从初态温度1T 、压强1p 、体积1V ，准静态地等温压缩至体积2V ，外界需作多少功？ ( ) （A ）121ln

V V RT ； （B ）2

11ln V V

RT ； （C ）)(121V V p -； （D ）1122V p V p -。 【提示：等温过程做功为2

1

V

V mol M RT

W dV

M V

=⎰】

14．对于理想气体系统来说，在下列过程中，那个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做功三者均为负值 ( )

（A ）等容降压过程；（B ）等温膨胀过程；（C ）等压压缩过程；（D ）绝热膨胀过程。

【提示：等容过程不做功，等温过程无内能的增量，绝热过程无热量传递，等压压缩过程系统对外作负功，温度降低，向外放热】 15．如图所示，一定量的理想气体经历ACB 过700 J ，则

经历ACBDA 过程时吸热为 ( ) （A ）700 J ； （B ）-700 J ； （C ）500 J ； （D ）-500 J 。

【提示：∵A A B B P V P V =，∴A B T T =，表明A 、B 两位置等温， 等温过程无内能的增量；B D →为等容过程，不做功，吸收热 量全部使得内能增加；D A →为等压过程，放出热量，对外做