高中物理竞赛习题专题：热力学基础
一、选择题
p1．如图所示，bca为理想气体的绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两过程中气体做a2c功与吸收热量的情况是 ( )
（A）b1a过程放热、作负功，b2a过程放热、作负功； （B）b1a过程吸热、作负功，b2a过程放热、作负功； （C）b1a过程吸热、作正功，b2a过程吸热、作负功； （D）b1a过程放热、作正功，b2a过程吸热、作正功。
O1bV【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，b1a过程作的负功比b2a过程作的负功多，由Q?W??E知b2a过程放热，b1a过程吸热】
2．如图，一定量的理想气体，由平衡态A变到平衡态B，且他们的压强相等，即PA?PB。问在状态A和状态B之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然 ( ) （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TA?TB，必有EA?EB；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?E?MiR?T，所以需传5J】
Mmol24．有人想象了如图所示的四个理想气体的循环过程，则在理论上可以实现的是（ ）
OpABVp绝热等温 p等温 等体VO绝热（B）等压 绝热VOp等体（A）p绝热O绝热等温 绝热O（C）V（D）V
【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??1?WT2300，??，可求得??1??50%，则
600T1QW??Q?1000J】
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图，由图可得出结论 ( ) （A）ABC是等温过程；（B）TA?TB； （C）TA?TB； （D）TA?TB。
【提示：等温线是一条有关原点对称的反比例函数曲线】
21Op(atm)A3BCV(10?3m3)1238.对于室温下定体摩尔热容CV?2.5R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Q?M(CV?R)?T，内能变化为?E?MCV?T，所以，功为
MmolMmolW?MR?T，则A?1】 MmolQ3.59．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，而等压变化满足盖?吕萨克方程V1?V2，可求出
T1T2T2?900K，则W?2?8.31?600?9972J】
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CP大于定体摩尔热容CV，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：CP?CV?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】 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QO?2的氦气在等压过程中吸收热量为QHe?M5单原子分子(R?R)?TO2，
Mmol2M3(R?R)?THe，当QO2?QHe时，?TO2??THe，Mmol2WQ??EO2即?TO?5而?E?MiR?T，所以O2?O2Mmol2WHeQHe??EHe?THe7275R?TO2?R?TO2?TO22】 ?2?53R?THe?R?THe?THe2213．一摩尔单原子理想气体，从初态温度T1、压强p1、体积V1，准静态地等温压缩至体积
V2，外界需作多少功？ ( )
（A）RT1lnV2V； （B）RT1ln1； （C）p1(V2?V1)； （D）p2V2?p1V1。 V1V2V2V1【提示：等温过程做功为W??MRTdV】
MmolV14．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过程时吸热700 J，p/(105Pa)ACBDA过程时吸热为 ( )
则DC经历
4321AEB1234V/(10?3m3)（A）700 J； （B）?700 J； （C）500 J； （D）?500 J。
【提示：∵PAVA?PBVB，∴TA?TB，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
负功，同时内能减少，对外做的负功为WDA?PA(VA?VD)??1200J；∴理想气体经历BDA过程内能不变，对外做的负功为?1200J，由Q??E?W知QBDA??1200J，则QACBDA??1200?700??500J】
16．“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时，吸收的热量全部用来对外做功”。对此说法，有以下几种评论，哪个正确？ ( )
（A）不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律； （B）不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律； （C）不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律； （D）违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。 【提示：热力学第二定律强调的是“…循环工作的热机…”】
p17．在P?V图上有两条曲线abc和adc，由此可以得出以下结论：a ( )
（A）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B）两个过程吸收的热量相同； （C）两个过程中系统对外作的功相等； （D）两个过程中系统的内能变化相同。 【提示：只有内能是状态量】
18．理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小
（图中阴影部分）分别为S1和S2，则两者的大小关系为：( ) （A）S1?S2；（B）S1?S2；（C）S1?S2；（D）无法确定。 【提示：由于理想气体卡诺循环过程的另两条是等温线，所以两者
OdbcVpS1OS2V内能变化相同；绝热过程无吸放热量，所以功为内能变化的负值，相等】 19．关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法：
（1）可逆过程一定是准静态过程；（2）准静态过程一定是可逆过程； （3）对不可逆过程，一定找不到另一过程使系统和外界同时复原； （4）非静态过程一定是不可逆过程。 以上几种说法，正确的是： ( )
（A）（1）（2）（3）； （B）（2）（3）（4）； （C）（1）（3）（4）； （D）（1）（2）（3）（4）。
20．一绝热容器被隔板分为两半，一半是为真空，一半为理想气体，若抽去隔板，气体将自由膨胀，达到平衡后 ( ) （A）温度不变，熵增加； （B）温度升高，熵增加； （C）温度降低，熵增加； （D）温度不变，熵不变。
【见书P246页例4，气体自由膨胀不对外做功，气体的内能也没有改变，所以温度不变；但气体自由膨胀后，不可能自发的回到原始的一半是真空状态，所以熵增加】 二、填空题
1．有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀中对外做功W，则其温度变化
?T? ；从外界吸收的热量QP? 。
【双原子分子内能变化为?E??55R?T，等压膨胀中吸热为Q??(R?R)?T，则由热力22学第一定律，W??R?T，而??1，有?T?W/R；QP?7W/2】 2．有1mol单原子分子理想气体， 从状态A(p1 ， V1，T1)变化至状态
p?B(p2，V2，T2)?B(p2 ， V2，T2)，如图所示，
则此过程气体对外做功W? ； 吸收热量Q? 。
OA(p1，V1，T1)VV1【气体对外做功可由p?V图的梯形面积求出，有W=(p1?p2)(V2?V1)；单原子分子内能3223变化为?E??R(T2?T1)，再由热力学第一定律，
1T2O13Q?W??E?(p1?p2)(V2?V1)?R(T2?T1)】
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13--7．如图所示，一定量理想气体经历一循环过程，则该气体在 循环过程中吸热和放热的情况是：
1→2过程： ，2→3过程： ，3→1过程： 。
【提示，注意到给出的是V?T图，所以1→2过程是等压膨胀，系统吸热并对外做功，内能增加；2→3过程是等容降温，不做功，内能减少，系统放热；3→1过程是等温压缩，系统做负功，内能不变，系统放热】
4．如图所示，一理想气体系统由状态a沿acb到达状态b，系统吸收热量
pcbdVaO350J，而系统做功为130J。
（1）经过过程adb，系统对外做功40J，则系统吸收的热量Q1= 。
【预赛自招】2024年高中物理竞赛习题专题：热力学基础练习题(含答案)
