高中物理 第10章 第5節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋隨堂課時作業(yè) 新人教版選修3-2

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第10章第5節(jié)熱力學(xué)第二定律的微觀解釋隨堂課時作業(yè)新人教版選修3-2"基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．下列關(guān)于熵的有關(guān)說法錯誤的是()A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動無序性的量度B．在自然過程中熵總是增加的C．熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理D．熵值越大代表越無序答案：C解析：根據(jù)熵增加原理，不可逆過程總是朝著熵增大的方向進(jìn)行。2．對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是()A．溫度升高，分子的平均動能增大，每次碰撞對容器壁的作用力增大，壓強(qiáng)一定增大B．體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的內(nèi)能一定增大C．絕熱壓縮一定質(zhì)量的理想氣體時，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，壓強(qiáng)一定增大D．一定質(zhì)量的理想氣體向真空自由膨脹時，體積增大，熵減小答案：C解析：對于一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高，但如果氣體體積增大，壓強(qiáng)不一定增大，A錯；體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，但如果對外放熱，氣體的內(nèi)能可能減小，B錯；孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，D錯。只有C對。3．下列敘述中正確的是()A．對一定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能可能減小B．在任何系統(tǒng)中，一切過程都朝著熵增加的方向進(jìn)行C．物體的溫度升高，分子熱運(yùn)動變得劇烈，每個分子動能都增大D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不可能從低溫物體傳到高溫物體答案：A解析：對一定質(zhì)量的氣體，內(nèi)能的變化既與熱傳遞有關(guān)又與做功有關(guān)，對氣體加熱，氣體的內(nèi)能可能減小，A正確。系統(tǒng)總是自發(fā)地朝著熵增加的方向進(jìn)行，B錯誤。溫度升高，分子的平均動能增大，但每個分子的動能不一定都增大，C錯誤。熱量在一定條件下可以從低溫物體傳到高溫物體，D項(xiàng)錯誤。4．關(guān)于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)，下列說法正確的是()A．有序和無序是絕對的B．一個“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)著許多的“微觀態(tài)”C．一個“宏觀態(tài)”只能對應(yīng)著唯一的“微觀態(tài)”D．無序意味著各處一樣、平均、沒有差別答案：BD解析：因?yàn)闊o序是各處都一樣、平均、沒有差別，故D項(xiàng)正確；而有序和無序是相對的，故A項(xiàng)錯誤；而一個“宏觀態(tài)”可能對應(yīng)一個或多個“微觀態(tài)”，所以B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤。5．下列說法正確的是()A．如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布的概率，則B分布更無序B．如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布，則A分布更無序C．大量分子的集合能自發(fā)地從A分布進(jìn)入B分布，則該過程是可逆的D．大量分子的集合能自發(fā)地從A分布進(jìn)入B分布，則該過程是不可逆的答案：AD解析：一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行。如果大量分子的集合從A分布進(jìn)入B分布的概率大于從B分布進(jìn)入A分布的概率，則說明B分布更無序一些，A正確，B錯誤。大量分子的集合自發(fā)的運(yùn)動過程是不可逆的，D正確，C錯誤。二、非選擇題6．如圖將一滴紅墨水滴入一杯清水中，紅墨水會逐漸擴(kuò)散到整杯水中，呈均勻分布，試說明這個過程中熵的變化。答案：墨水原來處于較小的空間(一滴)，無序度小，后來處于較大空間，無序度大，故熵變大。7．成語“覆水難收”指的是一盆水潑出去后是不可能再倒回盆中的。請從不同宏觀態(tài)所對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目不同這個角度，解釋為什么水不會自發(fā)地聚到盆中。答案：由于盆的形狀確定，水在盆中所處的宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目少，較為有序。當(dāng)把水潑出后，它的形狀不受盆的限制，各種可能的形狀都有，此時所處的宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目將變得非常多，較為無序。因?yàn)樽园l(fā)的過程總是從有序向無序發(fā)展，所以水不會自發(fā)地聚到盆中。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3～5題為多選題)1．已知一個系統(tǒng)的兩個宏觀態(tài)甲、乙，其對應(yīng)微觀態(tài)的個數(shù)分別為較少、較多，則下列關(guān)于兩個宏觀態(tài)的描述及自發(fā)過程的可能方向的說法中正確的是()A．甲比較有序，乙比較無序，甲→乙B．甲比較無序，乙比較有序，甲→乙C．甲比較有序，乙比較無序，乙→甲D．甲比較無序，乙比較有序，乙→甲答案：A解析：一個宏觀態(tài)對應(yīng)微觀態(tài)的多少標(biāo)志了宏觀態(tài)的無序程度，從中還可以推知系統(tǒng)自發(fā)地進(jìn)行方向，微觀態(tài)數(shù)目越多，表示越無序，故甲較有序，乙較無序，C、D錯誤；一切自發(fā)過程總沿著無序性增大的方向進(jìn)行，即甲→乙，A正確，B錯誤。2．關(guān)于氣體向真空中擴(kuò)散的規(guī)律，下列敘述中錯誤的是()A．氣體分子數(shù)越少，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大B．氣體分子數(shù)越多，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大C．?dāng)U散到真空中的分子在整個容器中分布得越均勻，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大D．氣體向真空中擴(kuò)散時，總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行答案：B解析：氣體分子數(shù)越多，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越多，無序性越大，所以回到原狀態(tài)的可能性越小，因此B錯誤。3．下列關(guān)于晶體熔化的說法中正確的是()A．在晶體熔化的過程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動的平均速率不變，則無序程度不變B．晶體熔化時，分子的平衡位置在空間的較為規(guī)則排列，變?yōu)榉肿拥钠胶馕恢玫妮^為無序排列，則無序度增大C．在晶體熔化的過程中，熵將保持不變D．在晶體熔化的過程中，熵將增加答案：BD解析：在晶體熔化的過程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o規(guī)則，無序度增大，嫡將增加，故B、D對。4．下列關(guān)于熵的說法中正確的是()A．熵值越大，意味著系統(tǒng)越“混亂”和“分散”，無序程度越高B．熵值越小，意味著系統(tǒng)越“混亂”和“分散”，無序程度越高C．熵值越大，意味著系統(tǒng)越“整齊”和“集中”，也就是越有序D．熵值越小，意味著系統(tǒng)越“整齊”和“集中”，也就是越有序答案：AD解析：熵是分子運(yùn)動無序程度的量度，熵值越大，意味著系統(tǒng)無序程度越高；熵值越小，意味著系統(tǒng)越有序。故A、D正確。5．以一副撲克牌為例，下列關(guān)于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的認(rèn)識中不正確的是()A．按黑桃、紅桃、草花、方塊的順序，而且從大到小將撲克牌排列起來，撲克牌這時是有序的B．將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，撲克牌是無序的，每部分內(nèi)部是有序的C．一副撲克牌，這就是一個宏觀態(tài)，將牌洗動一次就是一個微觀態(tài)D．一副撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，這是一個宏觀態(tài)，從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分，它是該宏觀態(tài)對應(yīng)的一個微觀態(tài)答案：BD解析：選項(xiàng)個性分析綜合點(diǎn)評A正確撲克牌的排列是有確定規(guī)則的，是有序的規(guī)定了某個規(guī)則，就規(guī)定了一個“宏觀態(tài)”，符合這個規(guī)則的就是有序，破壞了這個規(guī)則，則原有“宏觀態(tài)”改變B錯誤按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，是有序的，內(nèi)部是無序的C正確一副撲克牌是一個系統(tǒng)，是一個宏觀態(tài)，洗動一次，該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對應(yīng)的一個微觀態(tài)；奇偶分開是一種宏觀態(tài)，從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分，原宏觀態(tài)被破壞D錯誤二、非選擇題6．一盆水在寒冷的天氣中放在戶外就要結(jié)冰，液態(tài)水的分子無序度比冰高。那么，結(jié)冰的過程違反熵增加原理嗎？為什么？答案：液體的水比冰的無序度大，但我們看孤立系統(tǒng)的熵，而不是看個別不孤立的物體。一盆水在寒冷的天氣中并不是孤立系統(tǒng)，因?yàn)樗c外界大氣有能量交換。熵增加原理是指的孤立遵守能量守恒的系統(tǒng)。本說法中，水與大氣為一個孤立系統(tǒng)，水結(jié)冰時放熱，使周圍大氣、地面、分子內(nèi)能增加，無序度增加，系統(tǒng)總熵值是增加的，并不違反該原理。7．一鍋開水投入了5個糖餡的甜湯圓，隨后又投入了5個肉餡的咸湯圓，甜、咸湯圓在沸水中翻滾，象征著封閉系統(tǒng)進(jìn)入了一個自發(fā)的過程，隨后，用兩只碗各盛了5個湯圓，每碗湯圓中共有六種可能：①全是甜的②全是咸的③1甜4咸④4甜1咸，這是四種不平衡的宏觀態(tài)⑤2甜3咸⑥3甜2咸，這是兩種相對平衡的宏觀態(tài)。兩只碗各盛5個湯圓共有32種組合方式，我們稱為32個微觀態(tài)，試問：(1)以上六