2020-2021學(xué)年人教版物理選修3-3課時(shí)分層作業(yè)：10.5-10.6熱力學(xué)第二定律的微觀解釋能源和可持續(xù)發(fā)展

1、課時(shí)分層作業(yè)(十六)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1(多選)關(guān)于宏觀態(tài)與微觀態(tài)，下列說法正確的是()a同一系統(tǒng)，在不同“規(guī)則”下，其宏觀態(tài)可能不同b宏觀態(tài)越有序，其對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目就越多c一個(gè)宏觀態(tài)往往對應(yīng)有多個(gè)微觀態(tài)，對應(yīng)的微觀態(tài)越多，這個(gè)宏觀態(tài)的無序度越大d一個(gè)宏觀態(tài)可能是另一宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)acd宏觀態(tài)越有序，其對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目就越少2(多選)下列對能量耗散理解正確的是()a能量耗散說明能量在不斷減少b能量耗散遵守能量守恒定律c能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可以憑空消失d能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀自發(fā)過程具有方向性bd在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的

2、宏觀過程中，其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境的內(nèi)能，無法再回收利用，這種現(xiàn)象叫能量耗散能量耗散并不違反能量守恒定律，宇宙中的能量既沒有減少，也沒有消失，它從能量角度反映出自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自發(fā)過程具有方向性，故a、c錯誤，b、d正確3下列說法正確的是()a能量耗散說明能量在不斷減少b能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性c熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體d根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在火力發(fā)電機(jī)中，燃?xì)獾膬?nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為電能b能量耗散是指能量的可利用率越來越低，由于能量守恒，故能量不會減少，選項(xiàng)a錯誤；根據(jù)熱力學(xué)定律可知，與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程有其方向性，能量耗散就

3、是從能量的角度反映了這種方向性，選項(xiàng)b正確；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，但可以借助其他辦法實(shí)現(xiàn)，選項(xiàng)c錯誤；火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，能量轉(zhuǎn)化的過程為化學(xué)能內(nèi)能機(jī)械能電能，因?yàn)閮?nèi)能機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中會對外放出熱量，故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔埽x項(xiàng)d錯誤4(多選)從微觀角度看，下列說法正確的是()a一個(gè)非孤立系統(tǒng)可能從熵大的狀態(tài)向熵小的狀態(tài)發(fā)展b一個(gè)非孤立的系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展c一個(gè)宏觀狀態(tài)所對應(yīng)的微觀狀越多，越是無序，熵值越大d出現(xiàn)概率越小的宏觀狀態(tài)熵值越大e出現(xiàn)概率越大的宏觀狀態(tài)，熵值越大ace一切自然過程總是沿著分子

4、熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的熵是描述系統(tǒng)大量分子運(yùn)動無序性程度的在任何自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，也就是說，一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展反映了一個(gè)孤立系統(tǒng)的自然過程會沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行對于一個(gè)非孤立的系統(tǒng)，在與外界有能量交換時(shí)其熵也有可能變小，故b、d錯誤，a、c、e正確5(多選)下列說法中正確的是()a機(jī)械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化是不可逆的b氣體向真空的自由膨脹是不可逆的c如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較有序的d如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較無序的e無序意味著各處一樣，平均、沒有

5、差別bde熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的，故a錯、b對；微觀態(tài)越多越無序，因?yàn)闊o序是各處都一樣，平均沒有差別，故d、e正確，c錯誤6(多選)煤、石油、天然氣作為能源的共同特點(diǎn)的下列說法正確的是()a可再生能源，取之不盡，用之不竭b不可再生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)c來自太陽輻射的能量d污染環(huán)境的能源e正在開發(fā)的新能源bcd煤、石油、天然氣是不可再生、污染環(huán)境的能源，它是由動、植物轉(zhuǎn)化而來的，其來源可追溯到太陽能，故b、c、d正確二、非選擇題(14分)7某地的平均風(fēng)速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動時(shí)可形成半徑為12 m的圓面，如果這個(gè)風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流的動

6、能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動的發(fā)電機(jī)功率是多大？解析首先可以求出在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為mr2vt，這些氣流的動能為ekmv2故風(fēng)車帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率為pr2v310%代入數(shù)據(jù)以后得p3.4 kw.答案3.4 kw一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1(多選)下列哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生，并且不違背熱力學(xué)第二定律()a一杯熱茶在打開杯蓋后，茶會自動變得更熱b蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能c桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離d電冰箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體e空調(diào)機(jī)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cdea、b都違背了熱力

7、學(xué)第二定律，都不能發(fā)生；c中系統(tǒng)的勢能減少了；d中消耗了電能，所以不違背熱力學(xué)第二定律，均能發(fā)生，故d正確；不可能從單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)楣?，而不產(chǎn)生其他影響，故e正確2(多選)對氣體向真空中擴(kuò)散的規(guī)律，下列說法中正確的是()a氣體分子數(shù)越少，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大b氣體分子數(shù)越多，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大c擴(kuò)散到真空中的分子數(shù)在整個(gè)容器中分布越均勻，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大d擴(kuò)散到真空中的分子數(shù)在整個(gè)容器中分布越不均勻，其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大e氣體向真空中擴(kuò)散時(shí)，總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行ace氣體分子數(shù)越多，其宏觀態(tài)對

8、應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越多，無序性越大，故回到原狀態(tài)的可能性越小，故a、c、e對，b、d錯3(多選)對于一定質(zhì)量的理想氣體，下列說法正確的是()a溫度升高，分子的平均動能增大，每次碰撞對容器壁的作用力增大，但壓強(qiáng)不一定增大b體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的內(nèi)能一定增大c絕熱壓縮一定質(zhì)量的理想氣體時(shí)，外界對氣體做功，內(nèi)能增加，壓強(qiáng)一定增大d一定質(zhì)量的理想氣體向真空自由膨脹時(shí)，體積增大，熵減小e在等溫膨脹中一定從外界吸熱ace對于一定質(zhì)量的理想氣體，由c知，溫度升高，如果氣體體積增大，壓強(qiáng)不一定增大，a對；體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，如果對外放熱，氣體的內(nèi)能可能減小，b錯；孤立系統(tǒng)總是從熵小

9、的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，d錯，c對；氣體在等溫膨脹中，對外界做功，而內(nèi)能不變，則一定吸熱，故e對4(多選)用隔板將一絕熱容器隔成a和b兩部分，a中盛有一定質(zhì)量的理想氣體，b為真空(如圖甲)現(xiàn)把隔板抽去，a中的氣體自動充滿整個(gè)容器(如圖乙)，這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹下列說法正確的是()甲乙a自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動b自由膨脹后，氣體的壓強(qiáng)減小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(shí)間內(nèi)，能全部自動回到a部分e自由膨脹過程中，氣體不做功bce氣體向真空膨脹，不對外做功，在充滿整個(gè)容器過程中也沒有熱交換，根據(jù)熱力學(xué)第一定律知內(nèi)能不變，溫度不變，c正確；氣體膨脹后體積增

10、大，溫度不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知?dú)怏w壓強(qiáng)減小，b正確；自然過程是大量分子從有序運(yùn)動狀態(tài)向無序運(yùn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，但其逆過程卻不能自動地進(jìn)行，a、d錯誤；自由膨脹過程中由于不受阻力，因此氣體不做功，e對二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5(12分)設(shè)計(jì)在風(fēng)力資源豐富的甘肅河西走廊西端的玉門建一個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電場，其單機(jī)的額定功率為600 kw.通過實(shí)驗(yàn)測得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率與風(fēng)速的關(guān)系曲線如圖所示從圖示資料可知：當(dāng)平均風(fēng)速大于_m/s時(shí)就可以發(fā)電，當(dāng)平均風(fēng)速達(dá)到_m/s時(shí)達(dá)到額定功率氣象資料顯示：河西走廊常年平均風(fēng)速為v12 m/s，則一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的年發(fā)電量約為_kwh.解析由題圖可知，

11、橫坐標(biāo)為風(fēng)速、縱坐標(biāo)為功率，起點(diǎn)處縱坐標(biāo)為零，橫坐標(biāo)在23之間，所以當(dāng)平均風(fēng)速大于2 m/s時(shí)，就有電功率輸出，就能發(fā)電再由圖線可知，在風(fēng)速達(dá)到14 m/s時(shí)，電功率穩(wěn)定，所以此時(shí)達(dá)到額定功率風(fēng)速v12 m/s時(shí)，對應(yīng)電功率為530 kw，應(yīng)用wpt公式，將數(shù)據(jù)代入求解整理可得w4.64106 kwh.答案2144.641066(14分)能源問題是當(dāng)前熱門話題，傳統(tǒng)的能源煤和石油，由于儲量有限，有朝一日要被開采完，同時(shí)在使用過程中也會帶來污染，尋找新的、無污染的能源是人們努力的方向，利用潮汐發(fā)電即為一例如圖表示的是利用潮汐發(fā)電，左方為陸地和海灣，中間為大壩；其下有通道，水經(jīng)通道可帶動發(fā)電機(jī)漲潮時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，堵住通道，如圖甲潮落至最低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電，如圖乙待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，又進(jìn)水發(fā)電，如圖丙設(shè)海灣面積