2019-2020學年高中物理 第十章 熱力學定律 4 熱力學第二定律練習（含解析）新人教版選修3-3.docx
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4 熱力學第二定律 課后篇鞏固提升 基礎鞏固 1.(多選)根據(jù)熱力學第二定律,下列說法中正確的是 ( ) A.不可能從單一熱源吸熱并把它全部用來做功,而不引起其他變化 B.沒有冷凝器,只有單一的熱源,能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機是可以實現(xiàn)的 C.制冷系統(tǒng)將冰箱里的熱量傳給外界較高溫度的空氣而不引起其他變化 D.在火力發(fā)電中,燃氣的內(nèi)能不可能全部變成電能 解析熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關的物理過程的方向性,A對;機械能和內(nèi)能的轉化過程具有方向性,機械能可以全部轉化為內(nèi)能,而內(nèi)能要全部轉化為機械能必須有外界的幫助,故B錯;冰箱向外傳遞熱量時消耗了電能,故C錯;火力發(fā)電時,能量轉化的過程為內(nèi)能→機械能→電能,因為內(nèi)能向機械能轉化過程中會對外放出熱量,故燃氣的內(nèi)能必然不會全部變?yōu)殡娔?故D對。 答案AD 2.(多選)關于空調(diào)機,下列說法正確的是( ) A.制冷空調(diào)機工作時,熱量從低溫物體傳到高溫物體 B.制暖空調(diào)機工作時,熱量從高溫物體傳到低溫物體 C.冷暖空調(diào)機工作時,熱量既可以從低溫物體傳到高溫物體,也可以從高溫物體傳到低溫物體 D.冷暖空調(diào)機工作時,熱量只能從低溫物體傳到高溫物體 解析空調(diào)機工作時,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,因為這里有外界做功。 答案ABC 3.第二類永動機不可能制成的原因是( ) A.違背了能量守恒定律 B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C.機械能不能全部轉化為內(nèi)能 D.內(nèi)能不能全部轉化為機械能而不引起其他變化 解析第二類永動機的設想并不違背能量守恒定律,但是卻違背了熱力學第二定律,故選項A錯誤;在引起其他變化的情況下,熱量也可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體,選項B錯誤;機械能可以全部轉化為內(nèi)能,如物體克服摩擦力做功的過程,選項C錯誤。 答案D 4.(多選)關于熱力學定律,下列說法正確的是( ) A.為了增加物體的內(nèi)能,必須對物體做功或向它傳遞熱量 B.對某物體做功,必定會使該物體的內(nèi)能增加 C.可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣? D.不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體 E.功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程 解析改變內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞兩種,所以為了增加物體的內(nèi)能,必須對物體做功或向它傳遞熱量,選項A正確;對物體做功的同時向外界放熱,則物體的內(nèi)能可能不變或減小,選項B錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,在對外界有影響的前提下,可以從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)楣?選項C正確;在有外界做功的條件下,可以使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體,選項D錯誤;根據(jù)熱力學第二定律可知,選項E正確。 答案ACE 5.(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 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項正確,D項錯誤;由熱力學第二定律可知,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,除非有外界的影響或幫助,電冰箱把熱量從低溫的內(nèi)部傳到高溫的外部,需要壓縮機的幫助并消耗電能,故B項正確,A項錯誤。 答案BC 6.下列關于熱現(xiàn)象的描述正確的是( ) A.根據(jù)熱力學定律,熱機的效率可能達到100% B.做功和熱傳遞都是通過能量轉化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的 C.溫度是描述熱運動的物理量,一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達到熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相同 D.根據(jù)熱力學第二定律可知,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 解析根據(jù)熱力學定律,熱機的效率不可能達到100%,故A錯誤;做功是通過能量轉化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能,熱傳遞是通過能量轉移的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能,實質(zhì)不同,故B錯誤;達到熱平衡的兩系統(tǒng)溫度相同,故C正確;由熱力學第二定律知,熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,熱量不可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,但在外界的影響下熱量能從低溫物體傳到高溫物體,故D錯誤。 答案C 7.熱力學第二定律常見的表述方式有兩種,其一: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;其二: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。第一種表述方式可以用圖甲來表示,根據(jù)你對第二種表述的理解,如果也用類似的示意圖來表示,你認為圖乙示意圖中正確的是( ) 甲 乙 解析由題圖甲可知,使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體必伴隨著壓縮機的做功,即引起其他變化;對于第二種方式,熱機工作時,從高溫物體吸收熱量,只有一部分用來對外做功,轉變?yōu)闄C械能,另一部分熱量要排放給低溫物體,故選項B正確,選項A、C、D錯誤。 答案B 8.下列說法正確的是( ) A.第二類永動機不可能制造成功的原因是因為能量不能憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,只能從一個物體轉移到另一物體,或從一種形式轉化為另一種形式 B.所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 C.因為能量守恒,所以能源危機是不可能的 D.摩擦力做功的過程,必定有機械能轉化為內(nèi)能 解析第二類永動機是指只需從單一熱源吸收熱能便能永遠對外做功的動力機械,雖然不違反能量守恒,但是違反了機械能和內(nèi)能轉化的方向性,故A錯誤;所有自發(fā)的熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性,故B正確;能量雖然是守恒的,總量不變,但是可以利用的能源是有限的,故一定要注意節(jié)約能源,防止能源危機,故C錯誤;靜摩擦力做功,沒有機械能轉化為內(nèi)能,故D錯誤。 答案B 能力提升 1.關于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律,下列說法正確的是( ) A.隨著低溫技術的發(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.第二類永動機遵從能量守恒故能做成 D.用活塞壓縮汽缸里的氣體,對氣體做功2.0105 J,同時氣體向外界放出熱量1.5105 J,則氣體的內(nèi)能增加了0.5105 J 解析由熱力學第二定律知,B、C錯誤;絕對零度不可能達到,A錯誤;由熱力學第一定律知D正確。 答案D 2.根據(jù)你學過的熱學中的有關知識,判斷下列說法中正確的是( ) A.機械能可以全部轉化為內(nèi)能,內(nèi)能也可以全部用來做功轉化成機械能 B.凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體,而不能從低溫物體傳遞給高溫物體 C.盡管科技不斷進步,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,第二類永動機可以制造出來 解析機械能可以全部轉化為內(nèi)能,而內(nèi)能在引起其他變化時也可以全部轉化為機械能,A正確;凡與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性,在熱傳遞中,熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體,也能從低溫物體傳遞給高溫物體,但必須借助外界的幫助,B錯誤;盡管科技不斷進步,熱機的效率仍不能達到100%,制冷機也不能使溫度降到-293 ℃,只能無限接近-273.15 ℃,C錯誤;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,而是違背了熱力學第二定律,第二類永動機不可能制造出來,D錯誤。 答案A 3.隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源短缺問題日顯突出,能源成為困擾世界經(jīng)濟發(fā)展的重大難題之一。下列有關能量轉化的說法正確的是( ) 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.只要對內(nèi)燃機不斷改進,就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉化為機械能 C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進行 D.外界對物體做功,物體的內(nèi)能必然增加 解析由熱力學第二定律的開爾文表述可知A正確。熱機效率總低于100%,B錯誤。滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進行,任何過程一定都滿足熱力學第二定律,則C錯誤。由熱力學第一定律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。 答案A 4.下列過程可能發(fā)生的是( ) A.某工作物質(zhì)從高溫熱源吸收20 kJ的熱量,全部轉化為機械能,而沒有產(chǎn)生其他任何影響 B.打開一高壓密閉容器,其內(nèi)氣體自發(fā)逸出后又自發(fā)跑進去,恢復原狀 C.利用其他手段,使低溫物體的溫度更低,高溫物體的溫度更高 D.兩瓶不同液體自發(fā)混合,然后又自發(fā)地各自分開 解析根據(jù)熱力學第二定律,熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體,而不產(chǎn)生其他影響,但通過一些物體過程是可以實現(xiàn)的,故選項C正確;內(nèi)能自發(fā)地全部轉化為機械能而不產(chǎn)生其他影響是不可能的,故選項A錯誤;氣體膨脹具有方向性,故選項B錯誤;擴散現(xiàn)象也有方向性,選項D錯誤。 答案C 5.汽車關閉發(fā)動機后,沿斜面勻速下滑的過程中( ) A.汽車的機械能守恒 B.汽車的動能和勢能相互轉化 C.汽車的機械能轉化成內(nèi)能,汽車的總能量減少 D.汽車的機械能逐漸轉化為內(nèi)能,汽車的總能量守恒 解析汽車能勻速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,機械能轉化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能散發(fā)出去,汽車的總能量減少。 答案C 6.有人估算使地球上的海水降低0.1 ℃,就能放出5.81024 J的熱量,這相當于1 800個功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。假定整個海洋都具有同一溫度,你能設計一種只靠吸收海水的熱量推動輪船航行,而不需要燃料的機器嗎? 解析這種靠吸收海水熱量推動輪船航行的熱機基本結構如圖所示。設大氣溫度為t2,海水溫度為t1,在不同的溫差下,熱機的工作情況不同。當t2≥t1時,熱機無法從海水中吸取熱量對外做功,否則將需要一個用于放熱的更低溫的熱源。當t2
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