高中物理 5.3 熱力學第二定律同步練習 魯科版選修3-3

【創(chuàng)新設計】-高中物理5.3熱力學第二定律同步練習魯科版選修3-3知識點一熱現(xiàn)象的方向性1．下列說法中正確的是 ()．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)地進行解析能量轉移和轉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．答案AC2．下列說法中正確的是 ()．A．功可以完全轉化為熱量，而熱量不可以完全轉化為功B．熱機必須是具有兩個熱庫，才能實現(xiàn)熱功轉化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解析本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化為功，但必然要產生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體吸收的熱量完全轉化為功，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，則低溫熱庫不存在，違背了開爾文表述，故C錯誤、D正確．答案D3．下列說法正確的是 ()．A．熱力學第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．電流流過導體轉化為內能，反過來，可將內能收集起來，再轉化成相同 大小的電流C．可以做成一種熱機，由熱源吸取一定的熱量而對外做功D．冰可以熔化成水，水也可以結成冰，這個現(xiàn)象違背了熱力學第二定律解析熱力學第二定律說明了一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是有方向性的，但并沒有否認以特殊方式利用能量的可能性，故A錯；功和內能的轉化具有方向性，其逆過程是不可能自發(fā)實現(xiàn)的，故B錯；冰熔化成水，水結成冰，伴隨著能量的轉移，不是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律．答案C知識點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，下列說法中正確的是 ()．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，將海水的一部分內能轉化為機械能，這在原理上是可行的C．在分子力作用范圍內，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．答案B5．下列有關能量轉化的說法中錯誤的是 ()．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．只要對內燃機不斷改進，就可以使內燃機的效率達到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，物體的內能必然增加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，即內能不一定增加，D錯．答案BCD6．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5－3－1所示，電流計指針會發(fā)生偏轉，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5－3－1A．這一實驗不違背熱力學第二定圖5－3－1B．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，熱水的內能全部轉化成電能，電能則部分轉化成冷水的內能D．在實驗過程中，熱水的內能只有部分轉化成電能，電能則全部轉化成冷水的內能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，熱水中的內能除轉化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內能不能全部轉化為電能；電能除轉化為冷水的內能外，還升高金屬絲的溫度，電能不能全部轉化為冷水的內能，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．答案AB7．圖5－3－2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的熱量，經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 ()．圖5－3－2A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，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)，適用于所有的熱現(xiàn)象，故C正確、D錯誤；根據熱力學第二定律，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，故選B、C.答案BC8．關于空調機，下列說法正確的是 ()．A．制冷空調機工作時，熱量從低溫物體傳到高溫物體B．制暖空調機工作時，熱量從高溫物體傳到低溫物體C．冷暖空調機工作時，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．冷暖空調機工作時，熱量只能從低溫物體傳到高溫物體解析空調機工作時，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ABC9．下列說法中正確的是 ()．A．第一類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律B．第二類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律C．熱力學第一定律和熱力學第二定律是相互獨立的D．熱力學第二定律的兩種表述是等效的解析第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，A正確、B錯誤；熱力學第一定律與第二定律相輔相成，互相獨立，C正確；熱力學第二定律的兩種表述是等效的，D正確．答案ACD圖5－3－3圖5－3－310．17世紀70年代，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，其結構如圖5－3－3所示，在斜面頂端放一塊強磁鐵M，斜面上、下端各有一個小孔P、Q，斜面下有一個連接兩小孔的彎曲軌道．維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會沿斜面向上運動，當球運動到P孔時，它會漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q，由于這時球具有速度可以對外做功．然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下……對于這個設計，下列判斷中正確的是 ()．A．滿足能量轉化和守恒定律，所以可行B．不滿足熱力學第二定律，所以不可行C．不滿足機械能守恒定律，所以不可行D．不滿足能量守恒定律，所以不可行解析該裝置違背了能量守恒定律，故不可行．答案D11．如圖5－3－4所示是制冷機的工作原理圖，試分析每個過程中工作物質的內能改變情況和引起改變的物理過程：eq\x(\a\al(電動機推動活,塞壓縮氣體工,作物質的過程))?eq\x(\a\al(氣態(tài)工作物質,在冷凝管中變,為液態(tài)的過程))?eq\x(\a\al(氣態(tài)工作物質,在蒸發(fā)管中變,為氣態(tài)的過程))(1)(2)(3)圖5－3－4(1)工作物質的內能________，是________的過程；(2)工作物質的內能________，是________的過程；(3)工作物質的內能________，是________的過程．解析(1)活塞壓縮氣體做功，內能增加(2)氣體液化要放熱，內能減小(3)工作物質汽化，要吸收熱量，內能增加．答案(1)增加做功(2)減小放熱(3)增加吸熱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它全部用來做功，而不引起其