2024-2025學年人教高中物理同步講義練習選擇性必修三3.4 熱力學第二定律（含答案） （人教2019選擇性必修三）

2024-2025學年人教高中物理同步講義練習選擇性必修三3.4熱力學第二定律（含答案）（人教2019選擇性必修三）3.4熱力學第二定律基礎導學要點一、熱力學第二定律1．定義：在物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律；2．熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；闡述的是傳熱的方向性。3．熱力學第二定律的開爾文表述：(1)熱機①熱機工作的兩個階段：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個階段是工作物質(zhì)對外做功，把自己的內(nèi)能變成機械能。②熱機用于做功的熱量一定小于它從高溫熱庫吸收的熱量，即W<Q。(2)熱力學第二定律的開爾文表述：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。要點二、能源是有限的1．能源：具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)．2．能量耗散：使用的能源轉(zhuǎn)化成內(nèi)能分散在環(huán)境中不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”．3．能源的使用過程中雖然能的總量保持不變，但能量的品質(zhì)下降了，能源減少了．要點突破突破一：熱力學第二定律理解中的幾個問題1．單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)．若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功．據(jù)報道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電．2．其他影響：指除了從單一熱庫吸收的熱量，以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化．不是不能從單一熱庫吸收熱量而對外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響．同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產(chǎn)生其他影響的自動熱傳遞是不可能的．3．關(guān)于“不可能”：實際上熱機或制冷機系統(tǒng)循環(huán)終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復雜的辦法都不可能加以消除．4．兩種表述是等價的如果克勞修斯表達不成立，則開爾文表述也不成立．5．熱力學第二定律的實質(zhì)熱力學第二定律的每一種描述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．突破二：熱力學第一、第二定律的比較及兩類永動機的比較1．熱力學第一定律與熱力學第二定律的比較規(guī)律區(qū)別聯(lián)系熱力學第一定律熱力學第二定律區(qū)別熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的體現(xiàn)，否定了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機熱力學第二定律反映了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，從而否定了第二類永動機聯(lián)系兩定律都是熱力學基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎2.兩類永動機的比較比較項第一類永動機第二類永動機設計要求不消耗任何能量，可以不斷地對外做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠運動下去)將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現(xiàn)內(nèi)能與機械能的轉(zhuǎn)化)不可能的原因違背了能量守恒定律違背了熱力學第二定律典例精析題型一：對熱力學第二定律的理解例一、（多選）根據(jù)熱力學第二定律分析，下列說法中正確的是()A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體C．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但變化的內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機械能D．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，變化的內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能變式遷移1：關(guān)于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類永動機違反能量守恒定律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)移的觀點來看這兩種改變方式是有區(qū)別的題型二：熱力學第二定律的應用例二．（多選）如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(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)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是()A．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，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律變式遷移2：關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是()A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并達到絕對零度，最終實現(xiàn)熱機效率100%B．熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C．第二類永動機遵守能量守恒定律故能制成D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功2.0×105J，同時空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5×105J強化訓練選擇題1、已知飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進入航天器后要“升壓”，因此飛船將此設施專門做成了一個艙，叫“氣閘艙”，其原理圖如圖所示，相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換，打開閥門K后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡，則（）A．氣體體積膨脹，對外做功B．氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C．體積變大，溫度降低D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中2、產(chǎn)生酸雨的禍首是（）A．二氧化碳 B．氟利昂 C．二氧化硫 D．一氧化碳3、隨著人們對社會發(fā)展、全球環(huán)境問題認識的加深，可持續(xù)能源的開發(fā)和利用，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。以下關(guān)于能源開發(fā)和利用的認識，正確的是（）A．地球上的能源是取之不盡，用之不竭的B．節(jié)約能源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳D．能源的利用過程是可逆的4、關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，你認為下列哪些觀點是錯誤的（）A．常規(guī)能源是有限的，無節(jié)制地利用常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為B．根據(jù)能量守恒定律，擔心能源枯竭是一種杞人憂天的表現(xiàn)C．能源的開發(fā)和利用，必須要同時考慮其對環(huán)境的影響D．通過核聚變利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑5、(2020·黑龍江哈爾濱期末)關(guān)于永動機,下列說法中正確的是()A.隨著科技的不斷發(fā)展,永動機是可以制成的B.第一類永動機違反了熱力學第二定律C.第二類永動機違反了熱力學第二定律D.永動機指的是在摩擦力趨于零的條件下一直運動的機器,它不需要對外做功6、(2021·江蘇二模)如圖所示,兩種不同的金屬組成一個回路,接觸頭1置于熱水杯中,接觸頭2置于冷水杯中,此時回路中電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn),這是溫差電現(xiàn)象。假設此過程電流做功為W,接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1,冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2,根據(jù)熱力學第二定律可得()A.Q1=W B.Q1>WC.Q1<Q2 D.Q1+Q2=W7、下列有關(guān)能的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．熱傳遞是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程B．自然界的能量是守恒的，能源危機是不存在的C．摩擦生熱、熱傳遞的過程是具有方向性的D．能量的耗散否定了能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律8、選用下列八種表述組合出的四個選項中全都正確的一項是（）①布朗運動反映了微粒分子在做無規(guī)則熱運動②水黽可以停在水面上是因為液體有表面張力③一定質(zhì)量的的水變成的水蒸氣其內(nèi)能增加④第一類永動機由于違反熱力學第一定律而不可能制成⑤當分子間距離增大時分子間引力和斥力都減?、薷鱾€方向?qū)嵝阅芫嗤木w一定是多晶體⑦若氣體從外界吸收熱量則內(nèi)能一定增大⑧熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞A．①③⑤⑦ B．①②⑥⑧ C．③④⑤⑥ D．②③⑤⑧9、（2021遼寧大連高二期中）下列說法中正確的是()A.自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的B.電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置C.電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實現(xiàn)的D.能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少10、用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空（如圖甲所示），現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動充滿整個容器（如圖乙所示），這個過程稱為氣體的自由膨脹，下列說法正確的是()A.自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B.自由膨脹前后，氣體的壓強不變C.自由膨脹前后，氣體的溫度不變D.容器中的氣體在足夠長的時間內(nèi)，能全部自動回到A部分3.4熱力學第二定律基礎導學要點一、熱力學第二定律1．定義：在物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律；2．熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；闡述的是傳熱的方向性。3．熱力學第二定律的開爾文表述：(1)熱機①熱機工作的兩個階段：第一個階段是燃燒燃料，把燃料中的化學能變成工作物質(zhì)的內(nèi)能；第二個階段是工作物質(zhì)對外做功，把自己的內(nèi)能變成機械能。②熱機用于做功的熱量一定小于它從高溫熱庫吸收的熱量，即W<Q。(2)熱力學第二定律的開爾文表述：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。要點二、能源是有限的1．能源：具有高品質(zhì)的容易利用的儲能物質(zhì)．2．能量耗散：使用的能源轉(zhuǎn)化成內(nèi)能分散在環(huán)境中不能自動聚集起來驅(qū)動機器做功，這樣的轉(zhuǎn)化過程叫作“能量耗散”．3．能源的使用過程中雖然能的總量保持不變，但能量的品質(zhì)下降了，能源減少了．要點突破突破一：熱力學第二定律理解中的幾個問題1．單一熱庫：指溫度均勻并且恒定不變的系統(tǒng)．若一系統(tǒng)各部分溫度不相同或者溫度不穩(wěn)定，則構(gòu)成機器的工作物質(zhì)可以在不同溫度的兩部分之間工作，從而可以對外做功．據(jù)報道，有些國家已在研究利用海水上下溫度不同來發(fā)電．2．其他影響：指除了從單一熱庫吸收的熱量，以及所做的功以外的其他一切影響；或者除了從低溫物體吸收熱量、高溫物體得到相同的熱量外，其他一切影響和變化．不是不能從單一熱庫吸收熱量而對外做功，而是這樣做的結(jié)果，一定伴隨著其他變化或影響．同樣，也不是熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，而是指不產(chǎn)生其他影響的自動熱傳遞是不可能的．3．關(guān)于“不可能”：實際上熱機或制冷機系統(tǒng)循環(huán)終了時，除了從單一熱庫吸收熱量對外做功，以及熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫以外，過程所產(chǎn)生的其他一切影響，不論用任何曲折復雜的辦法都不可能加以消除．4．兩種表述是等價的如果克勞修斯表達不成立，則開爾文表述也不成立．5．熱力學第二定律的實質(zhì)熱力學第二定律的每一種描述，都揭示了大量分子參與宏觀過程的方向性，使人們認識到自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．突破二：熱力學第一、第二定律的比較及兩類永動機的比較1．熱力學第一定律與熱力學第二定律的比較規(guī)律區(qū)別聯(lián)系熱力學第一定律熱力學第二定律區(qū)別熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學中的體現(xiàn)，否定了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性，從而否定了第一類永動機熱力學第二定律反映了一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，從而否定了第二類永動機聯(lián)系兩定律都是熱力學基本定律，分別從不同角度揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程所遵循的規(guī)律，二者相互獨立，又相互補充，都是熱力學的理論基礎2.兩類永動機的比較比較項第一類永動機第二類永動機設計要求不消耗任何能量，可以不斷地對外做功(或只給予很小的能量啟動后，可以永遠運動下去)將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化(或只有一個熱源，實現(xiàn)內(nèi)能與機械能的轉(zhuǎn)化)不可能的原因違背了能量守恒定律違背了熱力學第二定律典例精析題型一：對熱力學第二定律的理解例一、（多選）根據(jù)熱力學第二定律分析，下列說法中正確的是()A．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體B．熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體C．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但變化的內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機械能D．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，變化的內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能解析：選項個性分析A錯誤根據(jù)傳熱的規(guī)律可知，熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)地(不需要外界幫助)從低溫物體傳到高溫物體。但是如果借助外界的幫助．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體B正確C錯誤機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(如一個運動物體克服摩擦力做功而最終停止運動時，機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)；在一定條件下，變化的內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，如理想氣體在等溫膨脹過程中，將吸收來的熱量全部用來做功D正確答案：BD【反思總結(jié)】熱量可以從高溫物體傳到低溫物體．也可以從低溫物體傳到高溫物體，只不過前者能自發(fā)地進行，后者必須借助外界的幫助；機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機械能，肯定會引起其他變化變式遷移1：關(guān)于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類永動機違反能量守恒定律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)移的觀點來看這兩種改變方式是有區(qū)別的解析：第二類永動機違反熱力學第二定律，并不是違反能量守恒定律，故A錯．據(jù)熱力學第二定律ΔU＝Q＋W知內(nèi)能的變化由做功W和熱傳遞Q兩個方面共同決定，只知道做功情況或只知道傳熱情況無法確定內(nèi)能的變化情況，故B、C項錯誤．做功和熱傳遞都可改變物體內(nèi)能．但做功是不同形式能的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞是同種形式能間的轉(zhuǎn)移，這兩種方式是有區(qū)別的，故D正確．答案：D題型二：熱力學第二定律的應用例二．如圖所示為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(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)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外，下列說法正確的是()A．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，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律解析：熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C正確，D錯誤；再根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功．A錯誤，B正確，故選B、C.答案：BC變式遷移2：關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是()A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并達到絕對零度，最終實現(xiàn)熱機效率100%B．熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C．第二類永動機遵守能量守恒定律故能制成D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對空氣做功2.0×105J，同時空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5×105J解析：絕對零度不可能達到，A錯誤；由熱力學第二定律知，B、C錯誤；由熱力學第一定律知，D正確．答案：D強化訓練選擇題1、已知飛船在航天員出艙前先要“減壓”，在航天員從太空返回進入航天器后要“升壓”，因此飛船將此設施專門做成了一個艙，叫“氣閘艙”，其原理圖如圖所示，相通的艙A、B間裝有閥門K，指令艙A中充滿氣體，氣閘艙B內(nèi)為真空，整個系統(tǒng)與外界沒有熱交換，打開閥門K后，A中的氣體進入B中，最終達到平衡，則（）A．氣體體積膨脹，對外做功B．氣體分子勢能減少，內(nèi)能增加C．體積變大，溫度降低D．B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中【答案】D【解析】【分析】A．打開閥門K后，A中的氣體進入B中，由于B中為真空，所以A中的氣體不會做功，故A錯誤；BC．氣體分子間作用力忽略不計，所以氣體分子間沒有分子勢能，又因為系統(tǒng)與外界無熱交換，所以氣體內(nèi)能不變，氣體的溫度也不變，故BC錯誤；D．由熱力學第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界作用時，B中氣體不可能自發(fā)地全部退回到A中，故D正確。故選D。2、產(chǎn)生酸雨的禍首是（）A．二氧化碳 B．氟利昂 C．二氧化硫 D．一氧化碳【答案】C【解析】酸雨的主要成份是亞硫酸，二氧化硫與空氣中的水蒸氣接觸會生成亞硫酸。故選C。3、隨著人們對社會發(fā)展、全球環(huán)境問題認識的加深，可持續(xù)能源的開發(fā)和利用，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要前提之一。以下關(guān)于能源開發(fā)和利用的認識，正確的是（）A．地球上的能源是取之不盡，用之不竭的B．節(jié)約能源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳D．能源的利用過程是可逆的【答案】B【解析】A．地球上的能源不是取之不盡，用之不竭的，故A錯誤；B．節(jié)約能源是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要方面，故B正確；C．提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要盡量減少，從而降低碳特別是二氧化碳的排放量，故C錯誤；D．能源的利用過程是不可逆的，故D錯誤。故選B。4、關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，你認為下列哪些觀點是錯誤的（）A．常規(guī)能源是有限的，無節(jié)制地利用常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為B．根據(jù)能量守恒定律，擔心能源枯竭是一種杞人憂天的表現(xiàn)C．能源的開發(fā)和利用，必須要同時考慮其對環(huán)境的影響D．通過核聚變利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑【答案】B【解析】常規(guī)能源是有限的的，需要節(jié)制，能量雖然守恒，但能量耗散導致能量的品質(zhì)降低，從便于利用的能源變成不便于利用的能源，也往往對環(huán)境產(chǎn)生破壞，從而應開發(fā)新型的清潔型的能源，例如通過核聚變利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑，故ACD正確，不符合題意，B錯誤，符合題意。故選B。5、(2020·黑龍江哈爾濱期末)關(guān)于永動機,下列說法中正確的是()A.隨著科技的不斷發(fā)展,永動機是可以制成的B.第一類永動機違反了熱力學第二定律C.第二類永動機違反了熱力學第二定律D.永動機指的是在摩擦力趨于零的條件下一直運動的機器,它不需要對外做功解析:第一類永動機指不需要外界輸入能量,能夠不斷向外輸出能量的機器,它違反了能量守恒定律,是不可能制成的,B錯誤;第二類永動機指從單一熱源吸收熱量全部用來對外做功,不產(chǎn)生其他影響的機器,它違反了熱力學第二定律,也是不可能制成的,C正確;無論是哪種永動機,要么違反能量守恒定律,要么違反熱力學第二定律,因此都不可能制成,A錯誤;無論哪種永動機都需要對外做功,D錯誤。6、(2021·江蘇二模)如圖所示,兩種不同的金屬組成一個回路,接觸頭1置于熱水杯中,接觸頭2置于冷水杯中,此時回路中電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn),這是溫差電現(xiàn)象。假設此過程電流做功為W,接觸頭1從熱水中吸收的熱量為Q1,冷水從接觸頭2吸收的熱量為Q2,根據(jù)熱力學第二定律可得()A.Q1=W B.Q1>WC.Q1<Q2 D.Q1+Q2=W解析:根據(jù)熱力學第二定律,不可能從單一熱源吸收熱量使之全部用來做功,而不產(chǎn)生其他影響;所以從熱水中吸收的熱量Q1應該大于電流做的功W,即Q1>W,根據(jù)能量守恒定律和熱力學第二定律,從熱水中吸收的熱量轉(zhuǎn)化成了兩部分,一部分是電能W,另一部分是冷水吸收的熱量Q2,故選B。7、下列有關(guān)能的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是（）A．熱傳遞是其他形式的能與內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化過程B．自然界的能量是守恒的，能源危機是不存在的C．摩擦生熱、熱傳遞的過程是具有方向性的D．能量的耗散否定了能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律【答案】C【解析】A．熱傳遞是內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)移過程，選項A錯誤；B．雖然自然界的能量是守恒的，但是可利用的能源越來越少，能源危機是存在的，選項B錯誤；C．根據(jù)熱力學第二定律可知，摩擦生熱、熱傳遞的過程是具有方向性的，選項C正確；D．能量的耗散說明了熱學現(xiàn)象的方向性，但沒有否定能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律，故D錯誤；故選C。8、選用下列八種表述組合出的四個選項中全都正確的一項是（）①布朗運動反映了微粒分子在做無規(guī)則熱運動②水黽可以停在水面上是因為液體有表面張力③一定質(zhì)量的的水變成的水蒸氣其內(nèi)能增加④第一類永動機由于違反熱力學第一定律而不可能制成⑤當分子間距離增大時分子間引力和斥力都減?、薷鱾€方向?qū)嵝阅芫嗤木w一定是多晶體⑦若氣體從外界吸收熱量則內(nèi)能一定增大⑧熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞A．①③⑤⑦ B．①②⑥⑧ C．③④⑤⑥ D．②③⑤⑧【答案】D【解析】①固體微粒由于受到周圍液體分子撞擊的沖力不平衡而引起運動，所以布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映，故①錯誤；②水黽可以停在水面上是因為液體有表面張力，故②正確；③一定質(zhì)量的的水變成的水蒸氣，分子動能不變，分子勢能增加，所以其內(nèi)能增加，故③正確；④第一類永動機由于違反了能量守恒定律而不可能制成，故④錯誤；⑤當分子間距離增大時分子間引力和斥力都減小，故⑤正確；⑥一塊晶體，若其各個方向的導熱性相同，可能是多晶體，但不是一定是多晶體，故⑥錯誤；⑦若氣體從外界吸收熱量，內(nèi)能不一定增大，如氣體對外界做功，且做的功比吸收的熱量大，故⑦錯誤；⑧熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，但要引起其它變化，故⑧正確；綜上可知D正確，ABC錯誤。故選D。9、（2021遼寧大連高二期中）下列說法中正確的是()A.自然界的能量的總和是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的B.電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置C.電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過電流做功來實現(xiàn)的D.能量耗散表明自然界的能量總和在不斷減少答案：C解析：自然界的能量的總和是不變的，但人類可以利用的能源是有限的，節(jié)約能源不僅能使我們長久利用，并且可以減小由于常規(guī)能源在使用中帶來的污染，節(jié)約能源對人類社會的發(fā)展有很大的意義，故A項錯誤；電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，故B項錯誤；電能是通過電流做功來轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故C項正確；能量耗散是針對一個系統(tǒng)（或一個物體）而言，能量在自然界中是守恒的，故D項錯誤。10、用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空（如圖甲所示），現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動充滿整個容器（如圖乙所示），這個過程稱為氣體的自由膨脹，下列說法正確的是()A.自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B.自由膨脹前后，氣體的壓強不變C.自由膨脹前后，氣體的溫度不變D.容器中的氣體在足夠長的時間內(nèi)，能全部自動回到A部分答案：C解析：由分子動理論知，氣體分子在永不停息地做無規(guī)則運動，故A項錯誤；由能量守恒定律知，氣體膨脹前后內(nèi)能不變，又因一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，可知氣體的溫度不變，故C項正確；由pVT=C，可知氣體壓強變小，故B項錯誤；由熱力學第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界影響的情況下，容器中的氣體不能自發(fā)地全部回到容器的A部分，故4.1普朗克黑體輻射理論基礎導學要點一、黑體與黑體輻射（一）黑體與黑體輻射1．黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體．2．黑體輻射(1)定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射．(2)黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)．（二）黑體輻射的實驗規(guī)律1．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加．2．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．要點二、能量子1．定義：組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表達式：ε＝hν.其中ν是帶電微粒的振動頻率，即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率．h稱為普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·s.3．能量的量子化：微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的．要點突破突破一：對黑體的理解對黑體的理解（1）黑體是一個理想化的物理模型，絕對的黑體實際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔就成了一個絕對黑體。(2)黑體看上去不一定是黑的，有些可看成黑體的物體由于自身有較強的輻射，看起來還會很明亮．2．一般物體與黑體的比較熱輻射特點吸收、反射特點一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3.黑體輻射的實驗規(guī)律(1)溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值．(2)隨著溫度的升高①各種波長的輻射強度都有增加；②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，如圖所示。突破二：普朗克的量子化假設1．普朗克的量子化假設(1)能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，例如可能是ε或2ε、3ε……當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。(2)能量子表達式：ε＝hνν是帶電微粒的振動頻率，h是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h＝6.62607015×10－34J·s。(3)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化。2．對能量量子化的理解(1)物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。典例精析題型一：黑體與黑體輻射例一．下列說法正確的是（）A．只有高溫物體才能產(chǎn)生熱輻射，黑體一定是黑色的B．穿過某一面積的磁通量為零，該處磁感應強度一定為零C．只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場變式遷移1：下列說法正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)B．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波C．新冠肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因為在電磁波中X光的穿透能力最強D．微波有很強的熱效應，所以用微波爐加熱食物題型二：能量子例二．下列說法中正確的是（）A．伽利略預言了電磁波的存在B．變化的磁場能產(chǎn)生電場，變化的電場不能產(chǎn)生磁場C．焦耳最早提出能量量子化假說D．黑體是一種理想模型，其輻射強度只與溫度有關(guān)變式遷移2：關(guān)于電磁學的發(fā)展歷程，下列說法錯誤的是（）A．赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加深入C．法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機——圓盤發(fā)電機D．普朗克通過對黑體輻射的研究首次提出能量子的概念強化訓練選擇題1、黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說法錯誤的是()A.隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加B.隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加C.隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動2、下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射的說法不正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的強度與溫度無關(guān)C.隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波3、硅光電池是一種將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能的新型電池。若有N個波長為λ0的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為（h為普朗克常量，c為光速）A.hcλ0B.Nhc4、.“測溫槍”（學名“紅外線輻射測溫儀”）具有響應快、非接觸和操作方便等優(yōu)點。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I及其極大值對應的波長λ的變化情況是()A.I增大，λ增大B.I增大，λ減小C.I減小，λ增大D.I減小，λ減小5、關(guān)于對黑體的認識，下列說法正確的是()A.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體6、普朗克在研究黑體輻射的基礎上，提出了量子理論，下列關(guān)于描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是()A.B.C.D.7、人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530?nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量為6.63×10-34J?sA.2.3×10-18C.7.0×10-108、如圖所示是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關(guān)系圖象，則下列說法錯誤的是（）

A．T1>T2B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．普朗克提出的能量量子化理論很好的解釋了黑體輻射的實驗規(guī)律D．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔就成了一個黑體9、下列敘述正確的是（）A．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)B．不同電磁波具有不同的波長，紅外線的波長大于可見光的波長C．愛因斯坦首次提出能量子假說，成功解釋了黑體輻射規(guī)律D．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，赫茲預言了電磁波的存在10、熱輻射是指所有物體都要向外輻射電磁波的現(xiàn)象。輻射強度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時間內(nèi)所接收到的輻射能量。在研究同一物體在不同溫度下向外輻射的電磁波的波長與其輻射強度的關(guān)系時，得到如圖所示的圖線，圖中橫軸λ表示電磁波的波長，縱軸Mλ表示某種波長的電磁波的輻射強度，則由Mλ-λ圖線可知，同一物體在不同溫度下（）A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強度相同B．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的C．向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D．輻射強度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動11、一些重大物理現(xiàn)象和物理理論的發(fā)現(xiàn)常常同基本物理常量的發(fā)現(xiàn)和準確測定密切相關(guān)，在國際單位制中，下列物理常量的單位正確的是（）A．普朗克常量hJ·sB．萬有引力常量GN·m/kg2C．勁度系數(shù)kkg·m2/s2D．動摩擦因數(shù)μN/kg4.1普朗克黑體輻射理論基礎導學要點一、黑體與黑體輻射（一）黑體與黑體輻射1．黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體．2．黑體輻射(1)定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射．(2)黑體輻射特點：黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)．（二）黑體輻射的實驗規(guī)律1．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加．2．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．要點二、能量子1．定義：組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表達式：ε＝hν.其中ν是帶電微粒的振動頻率，即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率．h稱為普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·s.3．能量的量子化：微觀粒子的能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的．要點突破突破一：對黑體的理解對黑體的理解（1）黑體是一個理想化的物理模型，絕對的黑體實際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替。如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔就成了一個絕對黑體。(2)黑體看上去不一定是黑的，有些可看成黑體的物體由于自身有較強的輻射，看起來還會很明亮．2．一般物體與黑體的比較熱輻射特點吸收、反射特點一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波長等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射3.黑體輻射的實驗規(guī)律(1)溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值．(2)隨著溫度的升高①各種波長的輻射強度都有增加；②輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，如圖所示。突破二：普朗克的量子化假設1．普朗克的量子化假設(1)能量子：振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，例如可能是ε或2ε、3ε……當帶電微粒輻射或吸收能量時，也是以這個最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。(2)能量子表達式：ε＝hνν是帶電微粒的振動頻率，h是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h＝6.62607015×10－34J·s。(3)能量的量子化：在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化。2．對能量量子化的理解(1)物體在發(fā)射或接收能量的時候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個中間狀態(tài)。(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運動時我們可以認為：物體的運動是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時必須考慮能量量子化。典例精析題型一：黑體與黑體輻射例一．下列說法正確的是（）A．只有高溫物體才能產(chǎn)生熱輻射，黑體一定是黑色的B．穿過某一面積的磁通量為零，該處磁感應強度一定為零C．只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生D．變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場【答案】D【解析】A．所有物體都能產(chǎn)生熱輻射，黑體是個完全吸收外來電磁輻射的理想模型，不是黑色的物體，A錯誤；B．磁通量為零可能是因為磁場方向與線圈平面平行，而該處的磁感應強度不一定為零，B錯誤；C．閉合電路內(nèi)的磁通量發(fā)生變化時才會產(chǎn)生感應電流，C錯誤；D．根據(jù)麥克斯韋電磁理論，變化的電場周圍產(chǎn)生磁場，變化的磁場周圍產(chǎn)生電場，D正確。故選D。變式遷移1：下列說法正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)B．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波C．新冠肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因為在電磁波中X光的穿透能力最強D．微波有很強的熱效應，所以用微波爐加熱食物【答案】A【解析】A．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)，故A正確；B．熱的物體和冷的物體都會向外輻射電磁波，故B錯誤；C．新冠肺炎診斷中，要用X光掃描肺部，是因為在電磁波中X光的穿透能力比較強，但不是最強的，穿透能力最強的電磁波是γ射線，故C錯誤；D．微波并沒有很強的熱效應，微波爐加熱食物利用的不是微波的熱效應，而是利用微波可以傳遞能量的特點，故D錯誤。故選A。題型二：能量子例二．下列說法中正確的是（）A．伽利略預言了電磁波的存在B．變化的磁場能產(chǎn)生電場，變化的電場不能產(chǎn)生磁場C．焦耳最早提出能量量子化假說D．黑體是一種理想模型，其輻射強度只與溫度有關(guān)【答案】D【解析】A．麥克斯韋預言了電磁波的存在，選項A錯誤；B．根據(jù)麥克斯韋電磁理論，則變化的磁場能產(chǎn)生電場，變化的電場也能產(chǎn)生磁場，選項B錯誤；C．普朗克最早提出能量量子化假說，選項C錯誤；D．黑體是一種理想模型，其輻射強度只與溫度有關(guān)，選項D正確。故選D。變式遷移2：關(guān)于電磁學的發(fā)展歷程，下列說法錯誤的是（）A．赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加深入C．法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機——圓盤發(fā)電機D．普朗克通過對黑體輻射的研究首次提出能量子的概念【答案】B【解析】A．赫茲通過實驗捕捉到了電磁波，證實了麥克斯韋的電磁場理論，A正確，不符合題意；B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加深入，B錯誤，符合題意；C．法拉第發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機——圓盤發(fā)電機，C正確，不符合題意；D．普朗克通過對黑體輻射的研究首次提出能量子的概念，D正確，不符合題意。故選B。強化訓練選擇題1、黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說法錯誤的是()A.隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加B.隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加C.隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動答案：B解析：由圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，當溫度降低時，上述變化都將反過來。2、下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射的說法不正確的是()A.一切物體都在輻射電磁波B.一般物體輻射電磁波的強度與溫度無關(guān)C.隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波答案：B解析：一切物體都在輻射電磁波，A項正確；實際物體輻射電磁波的情況與溫度、表面情況、材料都有關(guān)；黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，是實際物體的理想化模型，B項錯誤；黑體輻射的強度的極大值隨溫度升高向波長較短的方向移動，C項正確；能完全吸收入射到其表面的各種波長的電磁波的物體稱為黑體，D項正確。3、硅光電池是一種將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能的新型電池。若有N個波長為λ0的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為（h為普朗克常量，c為光速）A.hcλ0B.Nhc答案：B解析：一個光電子的能量ε=hν=hcλ0，則N個光子的總能量E=Nh4、.“測溫槍”（學名“紅外線輻射測溫儀”）具有響應快、非接觸和操作方便等優(yōu)點。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I及其極大值對應的波長λ的變化情況是()A.I增大，λ增大B.I增大，λ減小C.I減小，λ增大D.I減小，λ減小答案：B解析：根據(jù)黑體輻射實驗的規(guī)律可知，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有增強，另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故若人體溫度升高，則人體熱輻射強度I增大，輻射強度極大值對應的波長λ減小，故B項正確。5、關(guān)于對黑體的認識，下列說法正確的是()A.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無關(guān)D.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體答案：C解析：黑體自身輻射電磁波，不一定是黑的