2024-2025學年高中物理第十章熱力學定律56熱力學第二定律的微觀解釋能源和可持續(xù)發(fā)展課時作業(yè)含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE5熱力學其次定律的微觀說明能源和可持續(xù)發(fā)展時間：45分鐘一、單項選擇題1．下列有關熵的說法中不正確的是(D)A．熵是系統(tǒng)內分子運動無序性的量度B．在自然過程中熵總是增加的C．熱力學其次定律也叫做熵增加原理D．熵值越大代表越有序解析：首先應明確熵的物理意義：它是表征分子運動無序性的物理量，熵越大，說明越混亂，即越無序．熱力學其次定律的微觀意義表明：一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行，即向熵增大的方向進行，所以熱力學其次定律也叫做熵增加原理．2．對熱力學其次定律，下列理解正確的是(B)A．自然界進行的一切宏觀過程都是可逆的B．自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不行逆的C．熱量不行能由低溫物體傳遞到高溫物體D．其次類永動機違反了能量守恒定律，因此不行能制成解析：由熱力學其次定律可知，熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他改變，由此說明熱量由低溫物體傳到高溫物體是可能的，但要引起其他改變，故C項錯誤；其次類永動機并不違反能量守恒定律，卻違反了熱力學其次定律，故A、D兩項錯誤，B項正確．3．關于能源的利用和節(jié)能，下列說法正確的是(D)A．依據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應當是100%B．由于能量既不會殲滅，也不會創(chuàng)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源的意義不大C．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科學進步無關D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失掉解析：能源的運用在任何狀況下都不行能達到志向狀態(tài)，做到?jīng)]有任何損失．雖然遵從能量守恒定律，但它指的是損失部分和被利用部分總和與原來能源總量相等，A錯誤；依據(jù)能量轉化的方向性可知，能量經(jīng)轉化后，可利用的能，只可能削減，不行能增加，因此節(jié)能的意義重大；同時，只有節(jié)能意識是不夠的，必需利用科技進步提高能源的利用率，不斷開發(fā)新能源，以滿意人類社會可持續(xù)發(fā)展的須要，B、C錯誤．4．有閱歷的柴油機修理師傅，不用任何儀器，只要將手伸到柴油機排氣管旁邊，去感受一下尾氣的溫度，就能推斷出這臺柴油機是否節(jié)能，真是“行家伸伸手，就知有沒有”．關于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關系，下列說法中正確的是(B)A．尾氣的溫度越高，柴油機越節(jié)能B．尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能C．尾氣的溫度凹凸與柴油機是否節(jié)能無關D．以上說法均不正確解析：氣體的內能不行能完全轉化為柴油機的機械能，柴油在汽缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，是一個高溫熱源，而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫熱源．依據(jù)能量守恒定律，這兩個熱源之間的能量差就是轉換的機械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機械能越多，尾氣的溫度就要越低，即這樣的柴油機就節(jié)能，故選項B是正確的．5.某學習小組做了如下試驗：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并快速把一個氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進盛滿熱水的燒杯里，氣球漸漸膨脹起來，如右圖．在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是(B)A．該密閉氣體分子間的作用力增大B．該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加C．該密閉氣體的壓強是由于氣體重力而產(chǎn)生的D．該密閉氣體的體積是全部氣體分子的體積之和解析：一切自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵不會削減，B項正確；氣球膨脹分子間的距離增大，分子間的作用力減小，A項錯誤；氣體的壓強是由于氣體分子頻繁地撞擊容器壁產(chǎn)生的，C項錯誤；因氣體分子之間存在間隙，所以密閉氣體的體積大于全部氣體分子的體積之和，D項錯誤．二、多項選擇題6．關于熱力學其次定律的微觀意義，下列說法正確的是(CD)A．大量分子無規(guī)則的熱運動能夠自動轉變?yōu)橛行蜻\動B．熱傳遞的自然過程是大量分子從有序運動狀態(tài)向無序運動狀態(tài)轉化的過程C．熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程D．一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行解析：分子熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，系統(tǒng)的一個宏觀過程包含著大量的微觀狀態(tài)，這是一個無序的運動，依據(jù)熵增加原理，熱運動的結果只能使分子熱運動更加無序，而不是變成了有序，熱傳遞的自然過程從微觀上講就是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程，C、D兩項正確．7．下列對能量耗散的理解正確的有(BD)A．能量耗散說明能量在不斷削減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，但可以憑空消逝D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性解析：在發(fā)生能量轉化的宏觀過程中，其他形式的能量最終會轉化為流散到四周環(huán)境的內能，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削減，也沒有消逝，它只從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性，故A、C錯．8．下列過程中，可能實現(xiàn)的是(BC)A．將海水溫度自動下降時釋放的內能全部轉變?yōu)闄C械能B．利用海洋不同深度的海水溫度不同來制造一種機器，把海水的內能變?yōu)闄C械能C．在粗糙水平面上運動的物體，它的動能轉化為內能，使物體溫度上升D．靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內能可以轉化為物體的動能，使物體運動起來三、非選擇題9．質量肯定的某種物質，在壓強不變的條件下，由液態(tài)Ⅰ到氣態(tài)Ⅲ(可看成志向氣體)改變過程中溫度(T)隨加熱時間(t)改變關系如圖所示．單位時間所汲取的熱量可看作不變．(1)以下說法不正確的是A.A．在區(qū)間Ⅱ，物質的內能不變B．在區(qū)間Ⅲ，分子間的勢能不變C．從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ，物質的熵增加D．在區(qū)間Ⅰ，物質分子的平均動能隨著時間的增加而增大(2)在區(qū)間Ⅲ，若將壓強不變的條件改為體積不變，則溫度上升變快(“變快”“變慢”或“快慢不變”)請說明理由．答案：理由略解析：依據(jù)熱力學第肯定律ΔU＝W＋Q，志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，在汲取相同的熱量Q時，壓強不變的條件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；體積不變的條件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，體積不變的條件下溫度上升變快．10．一鍋開水投入了5個糖餡的甜湯圓，隨后又投入了5個肉餡的咸湯圓，甜、咸湯圓在沸水中翻滾，象征著封閉系統(tǒng)進入了一個自發(fā)的過程，隨后，用兩只碗各盛了5個湯圓，每碗湯圓中共有六種可能：①全是甜的；②全是咸的；③1甜4咸；④4甜1咸，這是四種不平衡的宏觀態(tài)．⑤2甜3咸；⑥3甜2咸，這是兩種相對平衡的宏觀態(tài)．兩只碗各盛5個湯圓共有32種組合方式，我們稱為32個微觀態(tài)，試問：(1)以上六種宏觀態(tài)所對應的微觀態(tài)的個數(shù)各是多少？請設計一個圖表來表示．(2)以上相對平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是多少？解析：(1)宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)個數(shù).宏觀態(tài)全是甜的全是咸的1甜4咸4甜1咸2甜3咸3甜2咸微觀態(tài)個數(shù)11551010(2)相對平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率為：P＝eq\f(10＋10,1＋1＋5＋5＋10＋10)＝eq\f(5,8).11．下面是某同學在題為《能源的利用和節(jié)約能源》的探討性學習中收集到的有關太陽能的資料：太陽能是人類最基本的能源，它無污染、無費用，這種能源的運用期和太陽壽命一樣長，當太陽光照耀地面時，1m2地面上在1s內平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J．太陽能熱水器就是干脆利用太陽能的裝置，目前已經(jīng)漸漸地出現(xiàn)在我們的生活中．該同學在網(wǎng)上下載了某型號太陽能熱水器的宣揚廣告：(1)若某家庭每天大約須要100kg熱水，用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃須要多長時間？(2)與效率為80%的電熱水器相比，每天可節(jié)約多少電能？解析：考查能量守恒定律及能源的開發(fā)與利用．(1)設T為光照時間，k＝1.0×103J/(s·m2)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103×100×(45－25)J＝8.4×106J.太陽能熱水器傳給水的熱量Q放＝kST