2023-2023學年高中創(chuàng)新設計物理粵教版選修3-3：3-4 熱力學第二定律 題組訓練

第頁第四節(jié)熱力學第二定律(時間：60分鐘)題組一宏觀過程的方向性1．(雙選)關于熱傳導的方向性，以下說法正確的選項是 ()A．熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B．熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C．在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D．熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體答案AC解析在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體．2．(雙選)以下說法中正確的選項是 ()A．一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性B．一切不違反能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的物理過程都是可能實現(xiàn)的C．由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D．一切物理過程都不可能自發(fā)地進行答案AC解析能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程都是具有方向性的，A對；第二類永動機不違背能量守恒定律，但是不能實現(xiàn)，B錯；在熱傳遞的過程中，能量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，但其逆過程不可能自發(fā)地進行，C對、D錯．3．以下說法正確的選項是 9()A．熱量不僅可以從高溫物體傳到低溫物體，也可自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．空調(diào)等設備就是利用了熱傳導的方向性C．無論采用什么方法，都不可能把熱量從低溫物體傳遞給高溫物體D．熱量能自發(fā)地傳遞的條件是必須存在“溫度差〞答案D解析熱傳導具有方向性，熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳到低溫物體，也可以從低溫物體傳到高溫物體，但不能自發(fā)地進行，故A錯；空調(diào)等可以將熱量由低溫物體傳到高溫物體，但消耗了電能，故B，C錯．題組二熱力學第二定律的理解4．關于熱力學定律和分子動理論，以下說法中正確的選項是 ()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，將海水的一局部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，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，物體中每個分子的運動速率都將增大答案B解析由熱力學第二定律可知，A錯誤、B正確；由分子間作用力與分子間距的關系可知，C項錯誤；溫度升高時，物體中分子平均動能增大，但并不是每個分子的動能都增大，即并不是每個分子的運動速率都增大，故D項錯誤．5．以下有關能量轉(zhuǎn)化的說法中正確的選項是 ()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)燃機不斷改良，就可以使內(nèi)燃機的效率到達100%C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進行D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加答案A解析由熱力學第二定律的開爾文表述可知，A對；熱機效率總低于100%，B錯；滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進行，因為還要看是否滿足熱力學第二定律，C錯；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．6．(雙選)用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖3－4－1所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關于這一現(xiàn)象的正確說法是 ()圖3－4－1A．這一實驗不違背熱力學第二定律B．在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實驗過程中，熱水的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能，電能那么局部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能D．在實驗過程中，熱水的內(nèi)能只有局部轉(zhuǎn)化成電能，電能那么全部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能答案AB解析自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學定律，本實驗現(xiàn)象也不違反熱力學第二定律，A正確；整個過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實驗過程中，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錯誤．注意與熱現(xiàn)象有關的宏觀現(xiàn)象的方向性，這是應用熱力學第二定律的關鍵．7．(雙選)圖3－4－2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．以下說法正確的選項是()圖3－4－2A．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二定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第二定律答案BC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(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錯誤；根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)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錯誤、B正確．應選B、C.8．(雙選)以下關于氣體在真空中的擴散規(guī)律的表達中正確的選項是()A．氣體分子數(shù)越小，擴散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越小B．氣體分子數(shù)越大，擴散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大C．擴散到真空容器中的分子在整個容器中分布越均勻，其宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)數(shù)目越大D．氣體向真空中擴散時，總是向著分子熱運動的無序性增大的方向進行答案CD解析由熱力學第二定律的微觀解釋“一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大方向進行〞和熵的概念可知，C、D正確．題組三綜合應用9．以下說法中正確的選項是 ()A．功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功B．熱機必須是具有兩個熱庫，才能實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化C．熱機的效率不可能大于1，但可能等于1D．熱機的效率必定小于1答案D解析此題要求全面領會開爾文表述的含義，同時注意語言邏輯性．開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比方氣體等溫膨脹，氣體內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A錯誤；開爾文表述指出，熱機不可能只有單一熱庫．但未必就是兩個熱庫．可以具有兩個以上熱庫，B錯誤；由η＝eq\f(Q1－Q2,Q1)可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，那么低溫熱庫不存在，違背了開爾文表述，故C錯誤、D正確．10．用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩局部，A中盛有一定質(zhì)量的理想氣體，B為真空(如圖3－4－3甲所示)，現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動充滿整個容器(如圖乙所示)，這個過程稱為氣體的自由膨脹，以下說法正確的選項是()圖3－4－3A．自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運動B．自由膨脹前后，氣體的壓強不變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間內(nèi)，能全部自動回到A局部答案C解析由分子動理論知，氣體分子的熱運動是永不停息地做無規(guī)那么運動，應選項A錯誤；由能量守恒定律知，氣體膨脹前后內(nèi)能不變，又因一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，所以氣體的溫度不變，應選項C正確；由eq\f(pV,T)＝常量，所以氣體壓強變小，應選項B錯誤；由熱力學第二定律知，真空中氣體膨脹具有方向性，在無外界影響的情況下，容器中的氣體不能自發(fā)地全部回到容器的A局部，應選項D錯誤．11．(雙選)關于熱力學定律，以下說法正確的選項是 ()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．不可能使熱量從低溫物體傳向高溫物體D．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程答案AD解析由ΔU＝W＋Q可知做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種途徑．它們具有等效性，故A正確．熱量只是不能自發(fā)的從低溫物體傳向高溫物體，那么C項錯；一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程不可逆，那么D正確．12．熱力學第二定律常見的表述有兩種．第一種表述：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；第二種表述：不可能從單一熱庫吸收熱量并把