熱力學(xué)第二定律同步作業(yè)- 高二下學(xué)期物理魯科版（2019）選擇性必修第三冊

3.3熱力學(xué)第二定律同步作業(yè)（解析版）一、選擇題1．下列說法正確的是（）A．一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性增加的方向進(jìn)行B．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．第二類永動機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律D．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體2．下列關(guān)于熱學(xué)中的一些說法，正確的是（）A．水的表面張力是由于水表面層的分子間的引力使水表面繃緊B．加速運(yùn)動汽車中的座椅動能增大，說明座椅的溫度升高C．胡椒粉在開水中劇烈翻滾的運(yùn)動就是布朗運(yùn)動D．蒸汽機(jī)有可能把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能3．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．做功和傳熱都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的C．溫度是描述熱運(yùn)動的物理量，一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時兩系統(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4．下列說法中正確的是A．若物體的溫度增加1℃，也就是增加274KB．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá)到絕對零度C．我們可以根據(jù)鉑的電阻隨溫度的變化來制造金屬電阻溫度計D．常見的體溫計是根據(jù)玻璃泡的熱膨脹原理制成的5．下列說法中正確的是（）A．布朗運(yùn)動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動B．氣體的溫度升高，每個氣體分子運(yùn)動的速率都增大C．一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能減小D．空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作不遵循熱力學(xué)第二定律6．下列說法正確的是（）A．體積和溫度都相同的氣體，內(nèi)能一定相同B．一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，內(nèi)能一定增加C．一切過程都是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行的D．從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣κ翘岣邫C(jī)械效率的常用手段7．下列說法正確的是（）A．布朗運(yùn)動就是液體分子的熱運(yùn)動B．在實(shí)驗(yàn)室中可以得到－273.15℃的低溫C．一定質(zhì)量的氣體被壓縮時，氣體壓強(qiáng)不一定增大D．熱量一定是從高溫物體傳送到低溫物體8．下列說法正確的是（）A．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體B．機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，分子勢能隨分子間距離的增大而增大D．已知?dú)怏w的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)，可計算出分子直徑大小9．由熱學(xué)知識可知下列說法中正確的是（）.A．布朗運(yùn)動是液體分子的運(yùn)動，它說明液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動B．隨著科技的發(fā)展，永動機(jī)是有可能被制造出來的C．氣體密封在堅(jiān)固的容器中且溫度升高，則分子對器壁單位面積的平均作用力增大D．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10．關(guān)于熱現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．兩個鄰近的分子之間同時存在著引力和斥力，引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小B．液晶像液體一樣具有流動性，其光學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向同性C．熱量可以自發(fā)地從低溫物體向高溫物體傳遞D．液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時，就沒有液體分子從液面飛出，所以從宏觀上看液體不再蒸發(fā)11．圖中氣缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣．現(xiàn)將活塞桿與外界連接使其緩慢的向右移動，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(guān)，則下列說法正確的是（）A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律D．ABC三種說法都不對12．地球上有很多的海水，它的總質(zhì)量約為1.4×1018噸，如果這些海水的溫度降低0.1℃，將要放出5.8×1023焦耳的熱量，有人曾設(shè)想將海水放出的熱量完全變成機(jī)械能來解決能源危機(jī)，但這種機(jī)器是不能制成的，其原因是（）A．內(nèi)能不能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能不滿足熱力學(xué)第一定律C．只從單一熱庫吸收熱量并完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響的機(jī)器不滿足熱力學(xué)第二定律D．上述三種原因都不正確13．下列說法中正確的是（）A．熱量可以從高溫物體向低溫物體傳遞，不能從低溫物體向高溫物體傳遞B．在完全失重的宇宙飛船中，水的表面仍存在表面張力C．用顯微鏡觀察布朗運(yùn)動，觀察到的是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動D．當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，水中還會有水分子飛出水面E.對于一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱14．關(guān)于固體、液體和氣體，下列說法正確的是（）A．溫度越高，布朗運(yùn)動越劇烈B．非晶體的導(dǎo)熱性能一定是各向異性的C．一定質(zhì)量的理想氣體在等溫膨脹過程中，一定要從外界吸熱D．當(dāng)某一密閉容器自由下落時，因完全失重，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)變?yōu)榱鉋.氣體向真空膨脹時雖不對外做功，但系統(tǒng)的熵是增加的15．下列說法正確的是（）A．熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體B．科技的進(jìn)步可以使內(nèi)燃機(jī)成為第二類永動機(jī)C．第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D．隨著技術(shù)的發(fā)展，絕對零度可以達(dá)到二、解答題16．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，請你根據(jù)第二種表述完成示意圖乙。17．以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？(1)一杯熱茶自然放置，茶會自動變得更熱。(2)蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。(3)桶中混濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離。(4)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。參考答案1．A【詳解】A．根據(jù)熵增原理可知，一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動無序性增加的方向進(jìn)行，選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)熱力學(xué)第一定律，△U=W+Q，物體的內(nèi)能的變化與外界做功和物體的吸收熱量有關(guān)，外界對物體做功，物體對外放熱，物體的內(nèi)能可能減小，選項(xiàng)B錯誤；C．第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，但違反了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)C錯誤；D．熱量能由低溫物體傳遞到高溫物體，此過程會引起其他的變化，選項(xiàng)D錯誤。故選A。2．A【詳解】A．水的表面張力是由于水表面層的分子間的引力使水表面繃緊，選項(xiàng)A正確；B．宏觀物體的動能與微觀粒子的動能以及溫度無關(guān)，加速運(yùn)動汽車中的座椅動能增大，不能說明座椅的溫度升高，選項(xiàng)B錯誤；C．布朗運(yùn)動用肉眼是觀察不到的，胡椒粉在開水中劇烈翻滾的運(yùn)動不是布朗運(yùn)動，選項(xiàng)C錯誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，蒸汽機(jī)不可能把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，選項(xiàng)D錯誤。故選A。3．C【詳解】A．根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，A錯誤；B．做功是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能，傳熱是通過能量轉(zhuǎn)移的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能，B錯誤；C．達(dá)到熱平衡的兩系統(tǒng)溫度相同，C正確；D．由熱力學(xué)第二定律可知，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，D錯誤。故選C。4．C【解析】因攝氏溫度和絕對溫度的1度大小相等，由T=t+273K得△T=△t，則若物體的溫度增加1℃，也就是增加1K，選項(xiàng)A錯誤；絕對零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到，選項(xiàng)B錯誤；金屬鉑的電阻隨溫度變化較明顯，故可用來制作電阻溫度計，選項(xiàng)C正確；常見的體溫計是根據(jù)玻璃泡內(nèi)的液體熱膨冷縮原理制成的，選項(xiàng)D錯誤；故選C.5．A【詳解】A．布朗運(yùn)動是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動，選項(xiàng)A正確；B．氣體的溫度升高，氣體分子的平均速率變大，并非每個氣體分子運(yùn)動的速率都增大，選項(xiàng)B錯誤；C．一定質(zhì)量100℃的水變成100℃的水蒸氣，分子的平均動能不變，但是由于吸收熱量，則其分子之間的勢能增加，選項(xiàng)C錯誤；D．空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時，將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，由于要消耗電能，所以制冷機(jī)的工作仍遵循熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)D錯誤。故選A。6．B【詳解】A．體積和溫度都相同的氣體，內(nèi)能不一定相同，還和氣體的種類有關(guān)，故A錯誤；B．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可知，一定量的某種理想氣體在等壓膨脹過程中，溫度升高，而一定量的理想氣體得內(nèi)能僅僅與溫度有關(guān)，所以氣體的內(nèi)能一定增加，故B正確；C．根據(jù)熵增原理可知，一切自發(fā)的熱學(xué)過程都是向著分子熱運(yùn)動無序性增大的方向進(jìn)行。故C錯誤；D．根據(jù)熱力學(xué)第二定律，不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，所以機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，故D錯誤。故選B。7．C【詳解】布朗運(yùn)動是懸浮在液體表面的固體顆粒的無規(guī)則運(yùn)動，是液體分子的熱運(yùn)動的表現(xiàn)，故A錯誤；－273.15℃是低溫的極限，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到，故B錯誤；一定質(zhì)量的氣體被壓縮時，根據(jù)可知，由于溫度變化情況不確定，所以氣體壓強(qiáng)不一定增大，故C正確；熱量會自發(fā)地從高溫物體傳送到低溫物體，但在外界影響下，熱量也可以從高溫物體傳送到低溫物體，故D錯誤。故選C.8．B【詳解】A．熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳到高溫物體，但是有外界影響時熱量可能從低溫物體傳到高溫物體，所以A錯誤；B．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的實(shí)際宏觀過程是不可逆過程，所以B正確；C．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時，隨分子間距離的增大而增大，分子力做正功，則分子勢能隨分子間距離的增大而減小，所以C錯誤；D．由于氣體分子間間隙較大，已知?dú)怏w的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)，不能計算出一個氣體的體積，只能算出一個氣體分子所占空間的體積，則可計算出相鄰分子間的距離，所以D錯誤；故選B。9．C【詳解】A.布朗運(yùn)動是微粒的運(yùn)動，它說明液體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動，故A錯誤。B.永動機(jī)違背了能量守恒定律，或違背熱力學(xué)第二定律，故永遠(yuǎn)無法制成；故B錯誤；C.氣體對容器壁的壓強(qiáng)取決于分子數(shù)密度和熱運(yùn)動的平均動能；氣體密封在堅(jiān)固容器中且溫度升高，分子熱運(yùn)動的平均動能越大，則分子對器壁單位面積的平均作用力增大，故C正確。D.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，也可能從低溫物體傳到高溫物體，但會引起其他的變化，故D錯誤；10．A【詳解】A．兩個鄰近的分子之間同時存在著引力和斥力，引力和斥力都隨著分子間距離的增大而減小，故A正確；B．液晶是一類特殊的物質(zhì)形態(tài)，液晶像液體一樣具有流動性，而其光學(xué)性質(zhì)和某些晶體相似，具有各向異性，故B錯誤；C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律知：熱量可以自發(fā)的從高溫物體向低溫物體傳遞，但要從低溫物體向高溫物體傳遞，一定會引起其他變化，故C錯誤；D．液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時，液體分子從液面飛出，同時有蒸汽分子進(jìn)入液體中，從宏觀上看，液體不再蒸發(fā)，故D錯誤。故選A。11．C【詳解】氣體等溫膨脹，內(nèi)能不變，從外界吸收的熱量全部對外做功，但這個過程引起了其他變化，如有外力控制著活塞緩慢的移動，而非自動進(jìn)行的，有“第三方”的參與，不違背熱力學(xué)第二定律。故選：C。12．C【詳解】A．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，如熱機(jī)，A錯誤；B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程滿足熱力學(xué)第一定律，B錯誤；CD．熱力學(xué)第二定律告訴我們：不可能從單一熱庫吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化，C正確，D錯誤。故選C。13．BDE【詳解】A．在外界影響下，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞，選項(xiàng)A錯誤；B．表面張力是分子間的相互作用力，所以在完全失重的宇宙飛船中，水的表面仍存在表面張力，選項(xiàng)B正確；C．布朗運(yùn)動是固體小顆粒的運(yùn)動，選項(xiàng)C錯誤；D．當(dāng)水面上方的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，達(dá)到動態(tài)平衡，水中還會有水分子飛出水面，同時有分子進(jìn)入液體，宏觀上看液體不再蒸發(fā)，選項(xiàng)D正確；E．對于一定質(zhì)量的理想氣體，如果壓強(qiáng)不變，體積增大，根據(jù)可知，溫度升高，故內(nèi)能增加，由于氣體對外做功，根據(jù)可知，氣體一定吸收熱量，選項(xiàng)E正確。故選BDE。14．ACE【詳解】A．溫度越高，液體或氣體分子運(yùn)動越劇烈，布朗運(yùn)動越劇烈。A正確；B．非晶體的導(dǎo)熱性能一定是各向同性的。B錯誤；C．一定質(zhì)量的理想氣體在等溫膨脹過程中，對外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，因?yàn)闇囟炔蛔?，則內(nèi)能不變，所以必須吸熱。C正確；D．氣體的壓強(qiáng)是氣體分子對容器器壁頻繁的碰撞產(chǎn)生的，與重力無關(guān)。D錯誤；E．氣體向真空膨脹時雖不對外做功，但是無序性在增加，所以系統(tǒng)的熵是增加的。E正確。故選ACE。15．AC【詳解】A．熱傳遞的過程具有單向性，熱量只能從高溫物體自發(fā)地傳遞給低溫物體，但是熱量不能夠自發(fā)地由低溫物體傳遞給高溫物體，要使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，必須借助于外界的幫助（如制冷機(jī)），故A正確；B．由熱力學(xué)第二定律知第二類永動機(jī)永遠(yuǎn)不可能制成，故B錯誤；C．第一類永動機(jī)不可能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律，故C正確；D．絕對零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到，故D錯誤。故選AC。16．見解析【詳解】由圖甲可知，使熱量由低溫物體傳到高溫物體必伴隨著壓縮機(jī)的做功，即引起其他變化；對于第二種方式，熱機(jī)工作時，從高溫物體吸收熱量，只有一部分用來對外做功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分熱量要排放給低溫物體，其表述示意圖如圖所示。17．(1)(2)不能發(fā)生，(3)(4)能夠發(fā)生，不違背【詳解】(1)不可能。熱茶溫度比周圍環(huán)境溫度高，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；(2)不可能。蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為及西恩必定需要做功，即熱蒸汽推動活塞做功，這一