高中物理-3.4-熱力學(xué)第二定律每課一練-粵教版選修3-3-

3.4熱力學(xué)第二定律每課一練（粵教版選修3-3）1．下列說(shuō)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?jī)?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(lái)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(shuō)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(lái)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．下列說(shuō)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(lái)做功，而不引起其他變化4．(雙選)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(shuō)法是()圖2A．這一實(shí)驗(yàn)不違背熱力學(xué)第二定律B．在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(guò)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5．(雙選)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(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說(shuō)法正確的是()圖3A．熱量可以自動(dòng)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6．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(lái)．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(guò)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(shuō)法均不正確7．17世紀(jì)70年代，圖4英國(guó)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8．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(méi)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9．下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化是可逆的B．氣體向真空的自由膨脹是可逆的C．如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較有序的D．如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較無(wú)序的10．下面關(guān)于熵的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度B．在自然過(guò)程中一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的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(wú)序11．(雙選)下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法正確的是()A．從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B．一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行C．有的自發(fā)過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，有的自發(fā)過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行D．在任何自發(fā)過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)總熵不會(huì)減少題號(hào)1234567891011答案12.質(zhì)量相同、溫度相同的水，如圖5所示分別處于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為什么？圖513.下列所述過(guò)程是可逆的，還是不可逆的？(1)氣缸與活塞組合中裝有氣體，當(dāng)活塞上沒(méi)有外加壓力，活塞與氣缸間沒(méi)有摩擦，使氣體自由膨脹時(shí)．(2)上述裝置，當(dāng)活塞上沒(méi)有外加壓力，活塞與氣缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時(shí)．(3)上述裝置，沒(méi)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．14．某同學(xué)家新買了一臺(tái)雙門電冰箱，冷藏室容積為107L，冷凍室容積為118L，假設(shè)室內(nèi)空氣為理想氣體．(1)若室內(nèi)空氣摩爾體積為22.5×10－3m3/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol－1，在家中關(guān)閉冰箱門密封后，電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有多少個(gè)空氣分子．(2)若室內(nèi)溫度為27℃，大氣壓為1×105Pa，關(guān)閉冰箱門通電工作一段時(shí)間后，冷藏室內(nèi)溫度降為6℃，若冷凍室溫度降為－9℃，此時(shí)冷藏室與冷凍室中空氣的壓強(qiáng)差多大．(3)冰箱工作時(shí)把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部，請(qǐng)分析說(shuō)明這是否違背熱力學(xué)第二定律．

參考答案1．D[由于電阻的存在，電流通過(guò)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(shuō)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．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．]4．AB[自然界中的任何自然現(xiàn)象或過(guò)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(guò)程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實(shí)驗(yàn)過(guò)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；電能除轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，C、D錯(cuò)誤．注意與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀現(xiàn)象的方向性，這是應(yīng)用熱力學(xué)第二定律的關(guān)鍵．]5．BC[熱力學(xué)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)，適用于所有的熱現(xiàn)象，故C正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自動(dòng)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(cuò)誤，B正確，故選B、C.]6．C[不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在一定的條件下，內(nèi)能也能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能量的轉(zhuǎn)化都是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的．]7．D[違背了能量守恒定律，不可行．]8．B[熱力學(xué)第一定律揭示了內(nèi)能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，是能量守恒定律在熱學(xué)中的具體體現(xiàn)．熱力學(xué)第二定律則進(jìn)一步闡明了內(nèi)能與其他形式能量轉(zhuǎn)化時(shí)的方向性，二者表述的角度不同，本質(zhì)不同，相互補(bǔ)充，并不矛盾，故C、D錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；內(nèi)能在一定條件下可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，熱量也可以由低溫物體傳遞到高溫物體，但是要引起其他變化，如電冰箱制冷機(jī)工作還要消耗電能，故A錯(cuò)誤．]9．D[熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不可逆的，故A、B錯(cuò)，微觀態(tài)越多越無(wú)序，故選D.]10．C[一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義．系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子向無(wú)序程度大的狀態(tài)變化的過(guò)程．自然過(guò)程的方向性可以表述為：在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值不會(huì)減小，因此熱力學(xué)第二定律又稱為熵增加原理．因此A、B、D說(shuō)法正確，C說(shuō)法錯(cuò)誤．]11．AD[系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)．熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自發(fā)過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)．D是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)第二定律微觀意義的描述，D對(duì)．]12．見(jiàn)解析解析根據(jù)大量分子運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)無(wú)序程度的影響，熱力學(xué)第二定律又有一種表述：由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，總是向著無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行，至少無(wú)序程度不會(huì)減少．這也就是說(shuō)，任何一個(gè)系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會(huì)減少．質(zhì)量相同、溫度相同的水，可以由固體自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)化，所以，氣態(tài)時(shí)的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時(shí)的熵最小．13．見(jiàn)解析解析(1)發(fā)生自由膨脹，則是不可逆過(guò)程．(2)有摩擦發(fā)生，也是不可逆過(guò)程．(3)有準(zhǔn)靜態(tài)無(wú)摩擦的膨脹，則為可逆過(guò)程．(4)這是由功變?yōu)闊幔遣豢赡孢^(guò)程．(5)此過(guò)程中既有“功變熱”又有“熱傳導(dǎo)”，是不可逆過(guò)程．(6)液體的擴(kuò)散是不可逆過(guò)程．(7)有一定溫度差的熱傳導(dǎo)是不可逆過(guò)程．14．(1)6.0×1024個(gè)(2)5.0×103Pa(3)見(jiàn)解析解析(1)N＝eq\f(V1＋V2,V0)NA＝6.0×1024個(gè)(2)設(shè)氣體初始溫度為t0，壓強(qiáng)為p0；后來(lái)冷藏室與冷