3.4《熱力學第二定律》分層練習（解析版）-人教版高中物理選修三-A4

第1頁3.4熱力學第二定律分層作業(yè)題組一熱力學第二定律1.（2023·全國·高三專題練習）下列宏觀過程不能用熱力學第二定律解釋的是（）A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，內(nèi)能不會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%【答案】A【詳解】A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中，這種現(xiàn)象與溫度無關，不是熱現(xiàn)象，不能用熱力學第二定律解釋，A符合題意；B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開，這種現(xiàn)象與溫度有關，溫度越高，分子運動越激烈，擴散越快，根據(jù)熱力學第二定律，墨水和清水不會自動分開，B不符合題意；C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，物體的內(nèi)能減少，根據(jù)熱力學第二定律，內(nèi)能不會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能而動起來，C不符合題意；D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，根據(jù)熱力學第二定律，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%，D不符合題意。故選A。2．（2023·全國·高三專題練習）下列關于熱力學第二定律的說法正確的是（）A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的C．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，內(nèi)能可以全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的【答案】B【詳解】A．符合能量守恒定律，但違背熱力學第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，A錯誤；B．根據(jù)熱力學第二定律可知熱現(xiàn)象具有方向性，一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，B正確；C．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在不產(chǎn)生其他影響的情況下，內(nèi)能無法全部用來做功而轉(zhuǎn)化成機械能，C錯誤；D．根據(jù)熱力學第二定律可知熱現(xiàn)象具有方向性，氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，D錯誤。故選B。3．（2022·高三課時練習）根據(jù)熱力學定律，下列說法錯誤的是（）A．電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B．空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量C．科技的不斷進步使得人類有可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機D．即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C【詳解】A．熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進行，故A正確，不符合題意；B．空調(diào)機在制冷過程中，從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量，故B正確，不符合題意；C．不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故C錯誤，符合題意；D．根據(jù)熱力學第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，故D正確，不符合題意。故選C。4．（2023春·內(nèi)蒙古赤峰·高二校考階段練習）（多選）下面關于熵的說法中正確的是（

）A．在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小B．熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體C．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第一定律D．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能是可能的【答案】AD【詳解】A．根據(jù)熱力學第二定律可知，在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，故A正確；B．熱量在自發(fā)過程中只能由高溫物體傳遞給低溫物體，故B錯誤；C．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律，故C錯誤；D．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能是可能的，故D正確。故選AD。5．（2023·全國·高三專題練習）下列說法正確的是（）A．一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，則分子平均動能一定減少B．熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱機的效率不可能達到100%D．一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做了功，它的內(nèi)能可能減少【答案】BCD【詳解】A．根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，一定質(zhì)量的理想氣體放出熱量，Q為負值，但若外界同時對氣體做功，W為正，則其內(nèi)能不一定減少，分子平均動能不一定減少，A錯誤；B．熱力學第二定律就是反映宏觀自然過程的方向性的定律，B正確；C．由熱力學第二定律的開爾文表述可知熱機的效率不可能達到100%，C正確；D．一定質(zhì)量的理想氣體膨脹時對外界做功，W為負值，當吸熱Q＜|－W|時內(nèi)能減小，當吸熱Q＞|－W|時內(nèi)能增大，當吸熱Q＝|－W|時內(nèi)能不變，故它的內(nèi)能可能減少，D正確。故選BCD。6．（2023·天津·模擬預測）根據(jù)熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是（）A．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能也可以全部用來做功轉(zhuǎn)化成機械能B．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以被制造出來【答案】AB【詳解】A．機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能也可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，只是在這個過程中會引起其他變化，A正確；B．根據(jù)熱力學第二定律可知，自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，B正確；C．根據(jù)熱力學第三定律可知，制冷機也不能使溫度降到－293℃（低于絕對零度），C錯誤；D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能被制造出來，D錯誤。故選AB。7．（2023·全國·高三專題練習）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．電冰箱的工作原理違背熱力學第一定律D．電冰箱除了將熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫外，工作過程中所產(chǎn)生的其他一切影響，無論用任何辦法都不可能加以消除【答案】BD【詳解】C．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，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C錯誤；AB．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，故A錯誤，B正確；D．壓縮機工作時會發(fā)熱，將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能消耗掉，這種影響沒法消除，故D正確。故選BD。題組二能源是有限的8．（2021秋·吉林·高二統(tǒng)考學業(yè)考試）能源和環(huán)保問題是當今熱門話題，以下選項屬于清潔能源的是（）A．太陽能 B．柴薪 C．煤炭 D．石油【答案】A【詳解】A．太陽能在使用時，不會對環(huán)境造成污染，屬于清潔能源，A正確；B．柴薪燃燒時能產(chǎn)生一氧化碳等空氣污染物，不屬于清潔能源，B錯誤；C．煤在燃燒時能產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物，不屬于清潔能源，C錯誤；D．石油在燃燒時能產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物，不屬于清潔能源，D錯誤。故選A。9．（2021秋·云南玉溪·高二階段練習）下列說法不正確的是（）A．利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源，可減少環(huán)境污染B．用純電動汽車代替燃油汽車，可改善空氣質(zhì)量C．能量是守恒的，我們不需要節(jié)約能源D．能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性.能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的【答案】C【詳解】A．利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源，可減少環(huán)境污染，選項A正確，不符合題意；B．用純電動汽車代替燃油汽車，能減小尾氣的排除，可改善空氣質(zhì)量，選項B正確，不符合題意；C．能量雖然是守恒的，但是可利用的能源越來越少，所以我們需要節(jié)約能源，選項C錯誤，符合題意；D．能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性；能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的，選項D正確，不符合題意。故選C。10．（2023秋·江西上饒·高二統(tǒng)考期末）（多選）關于能源的分類與應用，以下說法正確的是（）A．煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能B．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡、用之不竭的C．煤、汽油是一種清潔能源D．水能是可再生能源【答案】AD【詳解】A．煤、石油.天然氣等化石燃料，是由古代動植物的遺體轉(zhuǎn)化來的，而動植物體內(nèi)的能量最初都可以追溯到太陽能，A正確；B．煤、石油等常規(guī)能源是不可再生資源，更是有限的。B錯誤；C．煤、汽油燃燒過程中都會產(chǎn)生有害物質(zhì)（有毒氣體），C錯誤；D．水能是可再生能源，D正確。故選AD。11．（2021秋·全國·高二期末）（多選）關于能量和能源，下列說法正確的是（）A．能量耗散會導致能量品質(zhì)降低B．可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡C．煤炭、石油等石化能源是清潔的、可再生能源D．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變，所以沒有必要節(jié)約能源【答案】AB【詳解】A．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，其總量保持不變，但品質(zhì)越來越差，即可利用率越來越低，故A正確；B．可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡，故B正確；C．煤炭、石油等石化能源是不可再生能源，故C錯誤；D．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中總量保持不變，但能量的轉(zhuǎn)化具有方向性，所以需要節(jié)約能源，故D錯誤。故選AB。12．(多選)用兩種不同材料的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象。關于這一現(xiàn)象的正確說法是()A．這一實驗不違背熱力學第二定律B．在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實驗過程中，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．在實驗過程中，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【答案】AB【詳解】自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學定律，本實驗現(xiàn)象也不違反熱力學第二定律，A正確；在實驗過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還通過傳熱、電流的熱效應使金屬絲及冷水的溫度升高，熱水的溫度降低，所以內(nèi)能沒有全部轉(zhuǎn)化為電能，電能除轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能外，還有部分轉(zhuǎn)化成了金屬絲的內(nèi)能，B正確，C、D錯誤。13.圖中汽缸內(nèi)盛有一定質(zhì)量的理想氣體，汽缸壁是導熱的，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?，F(xiàn)將活塞桿與外界連接使其緩慢地向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功。若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱庫吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學第二定律B．氣體是從單一熱庫吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱庫吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律D．以上三種說法都不對【答案】C【詳解】“汽缸壁是導熱的，缸外環(huán)境保持恒溫”說明氣體內(nèi)能不變，因此氣體吸收的熱量全部用來對外做功，但這并不違背熱力學第二定律，因為有外力控制著，活塞緩慢移動。故C正確。14．(多選)下列宏觀過程能用熱力學第二定律解釋的是()A．大米和小米混合后，小米能自發(fā)地填充到大米空隙中，而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%【答案】BCD【詳解】熱力學第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A不屬于熱現(xiàn)象，錯誤；由熱力學第二定律可知B、C、D正確。15．（2011·江蘇·高考真題）如圖所示，一演示用的“永動機”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉(zhuǎn)輪后，進入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉(zhuǎn)輪因此能較長時間轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動，不需要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動的葉片不斷攪動熱水，水溫升