高中物理人教版3第十章熱力學(xué)定律單元測(cè)試 課時(shí)作業(yè)熱力學(xué)第二定律

第4節(jié)熱力學(xué)第二定律1．凡是實(shí)際的過程，只要涉及________現(xiàn)象，如熱傳遞、氣體的膨脹、擴(kuò)散、有摩擦的機(jī)械運(yùn)動(dòng)……都具有特定的________性．這些過程可以________地朝某個(gè)方向進(jìn)行，例如熱量由________物體傳向低溫物體，而相反的過程，即使不違背能量守恒定律，也不能________地進(jìn)行，這就是說，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是____________．2．熱量不能自發(fā)地從__________傳到__________，這就是熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述，它闡述的是__________的方向性．3．不可能從____________吸收熱量，使之____________，而不產(chǎn)生其他影響，這就是熱力學(xué)第二定律的開爾文表述．開爾文表述闡述了____________________________的方向性，即通過做功，機(jī)械能可以__________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法__________用來做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而不產(chǎn)生其他影響．4．有一類永動(dòng)機(jī)，不違背________________，但違背______________________，這樣的永動(dòng)機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī)．第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的．5．下列說法中正確的是()A．一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B．一切不違反能量守恒定律的物理過程都是可能實(shí)現(xiàn)的C．由熱力學(xué)第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行D．一切物理過程都不可能自發(fā)地進(jìn)行6．下列說法中正確的是()A．功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功B．熱機(jī)必須是具有兩個(gè)熱庫，才能實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化C．熱機(jī)的效率不可能大于1，但可能等于1D．熱機(jī)的效率必定小于17．關(guān)于制冷機(jī)制冷過程的說法中，正確的是()A．此過程違反了熱力學(xué)第二定律B．此過程沒有違反熱力學(xué)第二定律C．此過程違反了能量守恒定律D．此過程沒有違反能量守恒定律【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一熱傳導(dǎo)的方向性1．下列哪些過程具有方向性()A．熱傳導(dǎo)過程B．機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C．氣體的擴(kuò)散過程D．氣體向真空中的膨脹2．關(guān)于熱傳導(dǎo)的方向性，下列說法正確的是()A．熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B．熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C．在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D．熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體知識(shí)點(diǎn)二熱力學(xué)第二定律的理解3．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，下列判斷正確的是()A．熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)械能B．電流的能不可能全部變成內(nèi)能C．在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能D．在熱傳導(dǎo)中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體4．“熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，但不能從低溫物體傳遞給高溫物體”這一說法是否正確？為什么？知識(shí)點(diǎn)三第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成5．關(guān)于永動(dòng)機(jī)和熱力學(xué)定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律B．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增加C．外界對(duì)物體做功，則物體的內(nèi)能一定增加D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)來看這兩種改變方式是有區(qū)別的6．下列說法正確的是()A．第二類永動(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)一樣，都違背了能量守恒定律B．第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用節(jié)約能源D．自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源【方法技巧練】熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用技巧7．如圖1中汽缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，圖1汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動(dòng)，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對(duì)外做功．若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，此過程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來對(duì)外做功，此過程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對(duì)外做功，此過程不違反熱力學(xué)第二定律D．以上三種說法都不對(duì)1．下列說法中正確的是()A．電動(dòng)機(jī)是把電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置B．熱機(jī)是將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置C．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．雖然不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但不可能將已轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的能量全部收集起來加以完全利用2．關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說法中正確的是()A．我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化B．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這在原理上是可行的C．在分子力作用范圍內(nèi)，分子力總是隨分子間距離的增大而減小D．溫度升高時(shí)，物體中每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都將增大3．下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的說法中錯(cuò)誤的是()A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化B．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn)，就可以使內(nèi)燃機(jī)的效率達(dá)到100%C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進(jìn)行D．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必然增加4．下列說法正確的是()A．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化5.圖2用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路，接觸點(diǎn)1插在熱水中，接觸點(diǎn)2插在冷水中，如圖2所示，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關(guān)于這一現(xiàn)象的正確說法是()A．這一實(shí)驗(yàn)不違背熱力學(xué)第二定律B．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能，電能則部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能D．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化成電能，電能則全部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能6．圖3為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是()圖3A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律7．我們絕不會(huì)看到：一個(gè)放在水平地面上的物體，靠降低溫度可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來．其原因是()A．違背了能量守恒定律B．在任何條件下內(nèi)能不可能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，只有機(jī)械能才能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是有條件的D．以上說法均不正確8．下列說法中正確的是()A．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律B．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了能量守恒定律C．熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律是相互獨(dú)立的D．熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的9．17世紀(jì)70年代，圖4英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，在斜面頂端放一塊強(qiáng)磁鐵M，斜面上、下端各有一個(gè)小孔P、Q，斜面下有一個(gè)連接兩小孔的彎曲軌道．維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底放一個(gè)鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會(huì)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到P孔時(shí)，它會(huì)漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q，由于這時(shí)球具有速度可以對(duì)外做功．然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下……對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，下列判斷中正確的是()A．滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以可行B．不滿足熱力學(xué)第二定律，所以不可行C．不滿足機(jī)械能守恒定律，所以不可行D．不滿足能量守恒定律，所以不可行10．關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是()A．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B．內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C．兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D．其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律題號(hào)12345678910答案11.下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？(1)汽缸與活塞組合中裝有氣體，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間沒有摩擦，使氣體自由膨脹時(shí)．(2)上述裝置，當(dāng)活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時(shí)．(3)上述裝置，沒有摩擦，但調(diào)整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時(shí)．(4)在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，不停地?cái)噭?dòng)它，使它溫度升高．(5)一傳熱的容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，不停地?cái)噭?dòng)液體，可保持溫度不變．(6)在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的液體進(jìn)行混合．(7)在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氦氣進(jìn)行混合．第4節(jié)熱力學(xué)第二定律課前預(yù)習(xí)練1．熱方向自發(fā)高溫自發(fā)不可逆的2．低溫物體高溫物體熱傳遞3．單一熱庫完全變成功機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化全部全部4．能量守恒定律熱力學(xué)第二定律5．AC[熱力學(xué)第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律．熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體；并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能實(shí)現(xiàn)，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤．]6．D[本題要求全面領(lǐng)會(huì)開爾文表述的含義，同時(shí)注意語言邏輯性．開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A錯(cuò)誤；開爾文表述指出，熱機(jī)不可能只有單一熱庫．但未必就是兩個(gè)熱庫．可以具有兩個(gè)以上熱庫，B錯(cuò)誤；由η＝eq\f(Q1－Q2,Q1)可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，則低溫?zé)釒觳淮嬖冢`背了開爾文表述，故C錯(cuò)誤，D正確．]7．BD[制冷機(jī)可以從低溫物體吸收熱量傳給高溫物體，但必須消耗電能．熱力學(xué)第二定律并不否認(rèn)熱量可從低溫物體傳給高溫物體，關(guān)鍵是“不產(chǎn)生其他影響”，A錯(cuò)誤，B正確．任何物理過程都不違反能量守恒定律，C錯(cuò)誤，D正確．]課堂探究練1．ABCD[這四個(gè)過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，它們都是不可逆的，具有方向性．]點(diǎn)評(píng)所謂可逆過程是指一個(gè)過程若反方向進(jìn)行，每一個(gè)狀態(tài)都必須是正方向進(jìn)行時(shí)的重演．可逆過程只是一種理論上的理想過程．現(xiàn)實(shí)中由于各種耗散因素(摩擦、形變等)，一切實(shí)際的宏觀過程按正、反兩個(gè)方向進(jìn)行時(shí)的狀態(tài)是不互相重復(fù)的，因此都是不可逆過程．2．AC[在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體．]點(diǎn)評(píng)熱傳導(dǎo)具有方向性，即自然過程具有方向性．雖然熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，但是有外界的影響和幫助，如在外力做功的情況下就可以實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳向高溫物體．電冰箱就是一例．3．ACD[凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性．無論采用任何設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，總是遵循“機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”，故A正確．火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能→機(jī)械能→電能，因?yàn)閮?nèi)能→機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中會(huì)對(duì)外放出熱量，故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?，C正確．熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助外界的幫助，結(jié)果會(huì)帶來其他影響，這正是熱力學(xué)第二定律第一種(克氏)表述的主要思想，故D正確．由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知，電流的能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤．]點(diǎn)評(píng)熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等價(jià)的，都說明一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的．其中“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性，在傳遞過程中不會(huì)對(duì)其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等的幫助．4．見解析解析不正確．在引起其他變化的情況下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，例如，電冰箱制冷時(shí)，通過壓縮機(jī)做功，把熱量從低溫區(qū)(冷藏食品處)傳遞給了高溫區(qū)(大氣)，但消耗了電能，外力對(duì)制冷劑做了功，這就是“其他變化”．而熱量從高溫物體傳到低溫物體是可自發(fā)進(jìn)行的，可以不帶來其他影響．這正是熱力學(xué)第二定律第一種表述的內(nèi)涵．點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)確理解熱力第二定律很重要．根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種(克氏)表述，要使熱傳遞反過來進(jìn)行，就要付出其他代價(jià)，引起其他變化(如做功等)．5．D[熱力學(xué)第二定律是指不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，它反映了熱傳導(dǎo)的方向性，因此，第二類永動(dòng)機(jī)并不違背能量守恒定律；內(nèi)能的改變要看做功和熱傳遞，只知熱量傳遞情況或者只知做功情況，都無法判斷內(nèi)能的變化；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但改變方式是不同的，做功是能量的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移．]6．BD[第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性，故B、D選項(xiàng)正確．]點(diǎn)評(píng)雖然第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，大量的事實(shí)證明，在任何情況下，熱機(jī)都不可能只有一個(gè)熱庫，熱機(jī)要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫?zé)嵩矗缘诙愑绖?dòng)機(jī)不可能制成，因?yàn)樗`背了熱力學(xué)第二定律．7．C[由于氣體始終通過汽缸與外界接觸，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動(dòng)過程中，有足夠時(shí)間進(jìn)行熱交換，氣體等溫膨脹，所以汽缸內(nèi)的氣體溫度不變，內(nèi)能也不變，該過程氣體是從單一熱源即外部環(huán)境吸收熱量，即全部用來對(duì)外做功才能保證內(nèi)能不變，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律．此過程由外力對(duì)活塞做功來維持，如果沒有外力F對(duì)活塞做功，此過程不可能發(fā)生．]方法總結(jié)要正確理解“不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響”它包含以下三層意思：(1)從單一熱庫吸收熱量，一般來說只有部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的；(2)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是自然的，可以全部轉(zhuǎn)化；(3)如果產(chǎn)生其他影響，可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功．課后鞏固練1．D[由于電阻的存在，電流通過電動(dòng)機(jī)一定發(fā)熱，電能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律知，熱機(jī)不可能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)說法違背熱力學(xué)第二定律，因此錯(cuò)誤；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正確．]2．B[由熱力學(xué)第二定律可知，A錯(cuò)誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關(guān)系可知，C項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)，物體中分子平均動(dòng)能增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，即并不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．]3．BCD[由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A對(duì)，熱機(jī)效率總低于100%，B錯(cuò)．滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進(jìn)行，任何過程一定滿足熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即內(nèi)能不一定增加，D錯(cuò)．]4．D[根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化．在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時(shí)，壓縮機(jī)工作，消耗了電能，同時(shí)熱量由冰箱內(nèi)的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以A錯(cuò)．外界對(duì)物體做功的同時(shí)，物體可能放熱，物體的內(nèi)能不一定增加，所以B錯(cuò)．第二類永動(dòng)機(jī)的效率為100%，并不違反能量守恒定律，但它違反了熱力學(xué)第二定律中熱機(jī)效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以C錯(cuò)．而D選項(xiàng)中的表述就是熱力學(xué)第二定律的一種表述形式，所以D正確．]5．AB[自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學(xué)定律，本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不違反熱力學(xué)第二定律，A正確；整個(gè)過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能；電