2019-2020學(xué)年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 4 熱力學(xué)第二定律練習(xí)（含解析）新人教版選修3-3.docx
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4 熱力學(xué)第二定律 課后篇鞏固提升 基礎(chǔ)鞏固 1.(多選)根據(jù)熱力學(xué)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(jī)是可以實(shí)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?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能 解析熱力學(xué)第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性,A對(duì);機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性,機(jī)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(jī)械能必須有外界的幫助,故B錯(cuò);冰箱向外傳遞熱量時(shí)消耗了電能,故C錯(cuò);火力發(fā)電時(shí),能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能→機(jī)械能→電能,因?yàn)閮?nèi)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中會(huì)對(duì)外放出熱量,故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不會(huì)全部變?yōu)殡娔?故D對(duì)。 答案AD 2.(多選)關(guān)于空調(diào)機(jī),下列說法正確的是( ) A.制冷空調(diào)機(jī)工作時(shí),熱量從低溫物體傳到高溫物體 B.制暖空調(diào)機(jī)工作時(shí),熱量從高溫物體傳到低溫物體 C.冷暖空調(diào)機(jī)工作時(shí),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(jī)工作時(shí),熱量只能從低溫物體傳到高溫物體 解析空調(diào)機(jī)工作時(shí),熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,因?yàn)檫@里有外界做功。 答案ABC 3.第二類永動(dòng)機(jī)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(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化 解析第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律,但是卻違背了熱力學(xué)第二定律,故選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)誤;機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,如物體克服摩擦力做功的過程,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案D 4.(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律,下列說法正確的是( ) A.為了增加物體的內(nèi)能,必須對(duì)物體做功或向它傳遞熱量 B.對(duì)某物體做功,必定會(huì)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(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際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(duì)物體做功或向它傳遞熱量,選項(xiàng)A正確;對(duì)物體做功的同時(shí)向外界放熱,則物體的內(nèi)能可能不變或減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,在對(duì)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(xiàng)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(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,選項(xiàng)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(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)過冷凝器時(shí)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?yàn)槠湎牧穗娔? C.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 解析熱力學(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),適用于所有的熱學(xué)過程,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;由熱力學(xué)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(jī)的幫助并消耗電能,故B項(xiàng)正確,A項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案BC 6.下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的是( ) A.根據(jù)熱力學(xué)定律,熱機(jī)的效率可能達(dá)到100% B.做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的 C.溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量,一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同 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 解析根據(jù)熱力學(xué)定律,熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%,故A錯(cuò)誤;做功是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能,熱傳遞是通過能量轉(zhuǎn)移的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能,實(shí)質(zhì)不同,故B錯(cuò)誤;達(dá)到熱平衡的兩系統(tǒng)溫度相同,故C正確;由熱力學(xué)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(cuò)誤。 答案C 7.熱力學(xué)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(duì)第二種表述的理解,如果也用類似的示意圖來表示,你認(rèn)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(jī)的做功,即引起其他變化;對(duì)于第二種方式,熱機(jī)工作時(shí),從高溫物體吸收熱量,只有一部分用來對(duì)外做功,轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,另一部分熱量要排放給低溫物體,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。 答案B 8.下列說法正確的是( ) A.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功的原因是因?yàn)槟芰坎荒軕{空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體,或從一種形式轉(zhuǎn)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?yàn)槟芰渴睾?所以能源危機(jī)是不可能的 D.摩擦力做功的過程,必定有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 解析第二類永動(dòng)機(jī)是指只需從單一熱源吸收熱能便能永遠(yuǎn)對(duì)外做功的動(dòng)力機(jī)械,雖然不違反能量守恒,但是違反了機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性,故A錯(cuò)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(jī),故C錯(cuò)誤;靜摩擦力做功,沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D錯(cuò)誤。 答案B 能力提升 1.關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律,下列說法正確的是( ) 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(dá)到絕對(duì)零度,最終實(shí)現(xiàn)熱機(jī)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(dòng)機(jī)遵從能量守恒故能做成 D.用活塞壓縮汽缸里的氣體,對(duì)氣體做功2.0105 J,同時(shí)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(xué)第二定律知,B、C錯(cuò)誤;絕對(duì)零度不可能達(dá)到,A錯(cuò)誤;由熱力學(xué)第一定律知D正確。 答案D 2.根據(jù)你學(xué)過的熱學(xué)中的有關(guān)知識(shí),判斷下列說法中正確的是( ) A.機(jī)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(jī)械能 B.凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)卻可以使溫度降到-293 ℃ D.第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律,隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,第二類永動(dòng)機(jī)可以制造出來 解析機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能在引起其他變化時(shí)也可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,A正確;凡與熱現(xiàn)象有關(guān)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(cuò)誤;盡管科技不斷進(jìn)步,熱機(jī)的效率仍不能達(dá)到100%,制冷機(jī)也不能使溫度降到-293 ℃,只能無限接近-273.15 ℃,C錯(cuò)誤;第一類永動(dòng)機(jī)違背能量守恒定律,第二類永動(dòng)機(jī)不違背能量守恒定律,而是違背了熱力學(xué)第二定律,第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來,D錯(cuò)誤。 答案A 3.隨著世界經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展的重大難題之一。下列有關(guān)能量轉(zhuǎn)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(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷改進(jìn),就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)進(jìn)行 D.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能必然增加 解析由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A正確。熱機(jī)效率總低于100%,B錯(cuò)誤。滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進(jìn)行,任何過程一定都滿足熱力學(xué)第二定律,則C錯(cuò)誤。由熱力學(xué)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(cuò)。 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?zé)嵩次?0 kJ的熱量,全部轉(zhuǎn)化為機(jī)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(jìn)去,恢復(fù)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(xué)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(shí)現(xiàn)的,故選項(xiàng)C正確;內(nèi)能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響是不可能的,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;氣體膨脹具有方向性,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;擴(kuò)散現(xiàn)象也有方向性,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案C 5.汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,沿斜面勻速下滑的過程中( ) A.汽車的機(jī)械能守恒 B.汽車的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化 C.汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,汽車的總能量減少 D.汽車的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)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(jī)械能轉(zhuǎn)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(dāng)于1 800個(gè)功率為100萬千瓦的核電站一年的發(fā)電量。假定整個(gè)海洋都具有同一溫度,你能設(shè)計(jì)一種只靠吸收海水的熱量推動(dòng)輪船航行,而不需要燃料的機(jī)器嗎? 解析這種靠吸收海水熱量推動(dòng)輪船航行的熱機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖所示。設(shè)大氣溫度為t2,海水溫度為t1,在不同的溫差下,熱機(jī)的工作情況不同。當(dāng)t2≥t1時(shí),熱機(jī)無法從海水中吸取熱量對(duì)外做功,否則將需要一個(gè)用于放熱的更低溫的熱源。當(dāng)t2下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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