2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選擇性必修3

PAGE6-熱力學(xué)其次定律(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.下列說(shuō)法正確的是 ()A.熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體,但不能從低溫物體傳到高溫物體B.不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來(lái)做功而不引起其他改變C.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功D.凡是不違反能量守恒定律的過(guò)程都肯定能實(shí)現(xiàn)【解析】選B。依據(jù)熱力學(xué)其次定律,熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,但不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,故A錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來(lái)做功而不引起其他改變,故B正確;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功,而不引起其他改變,故C錯(cuò)誤;其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)其次定律,故D錯(cuò)誤。2.依據(jù)熱力學(xué)其次定律,下列現(xiàn)象能夠發(fā)生的是 ()A.一杯熱茶打開(kāi)杯蓋后,茶會(huì)自動(dòng)變得更熱B.氮?dú)夂脱鯕饣旌虾髸?huì)自動(dòng)分開(kāi)C.桶中混濁的泥水靜置一段時(shí)間后,泥沙下沉,上面的水變清D.電冰箱不通電時(shí)熱量也會(huì)自發(fā)從低溫的箱內(nèi)傳到高溫的箱外【解析】選C。傳熱具有方向性,熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體,故一杯熱茶在打開(kāi)杯蓋后,茶會(huì)自動(dòng)變得涼,故A錯(cuò)誤;一切自然現(xiàn)象都具有方向性,氮?dú)夂脱鯕饣旌虾蟛荒茏詣?dòng)分開(kāi),故B錯(cuò)誤;桶中混濁的泥水靜置一段時(shí)間后,泥沙在重力的作用下下沉,上面的水變清,出現(xiàn)了泥、水自動(dòng)分別現(xiàn)象,故C正確;電冰箱只有通電工作時(shí),在消耗電能的狀況下把熱量從冰箱內(nèi)部低溫物體傳到冰箱外部的高溫物體,故D錯(cuò)誤。3.關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化下列說(shuō)法中正確的是 ()A.滿(mǎn)意能量守恒定律的物理過(guò)程都能自發(fā)地進(jìn)行B.不但能量的總量保持不變,而且能量的可利用性在逐步提高C.空調(diào)機(jī)既能制熱又能制冷,說(shuō)明傳熱不存在方向性D.熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體而不發(fā)生其他改變【解析】選D。滿(mǎn)意能量守恒定律的物理過(guò)程不肯定能自發(fā)進(jìn)行,還要遵守?zé)崃W(xué)其次定律,故A錯(cuò)誤;自然界一切發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程都具有單向特性,遵守能量守恒定律,但能量的利用率將下降,即能量的品質(zhì)在退化,故B錯(cuò)誤;空調(diào)機(jī)既能制熱又能制冷是由于消耗電能,不能說(shuō)明傳熱不存在方向性,故C錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,熱量不行能由低溫物體傳給高溫物體而不發(fā)生其他改變,故D正確。4.依據(jù)熱力學(xué)定律,下列推斷正確的是 ()A.我們可以把火爐散失到四周環(huán)境中的能量全部收集到火爐中再次用來(lái)取暖B.利用淺層海水和深層海水間的溫度差制造出一種熱機(jī),將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,這在原理上是可行的C.制冷系統(tǒng)能將冰箱內(nèi)的熱量傳給外界較高溫度的空氣,而不引起其他改變D.滿(mǎn)意能量守恒定律的客觀過(guò)程都可以自發(fā)地進(jìn)行【解析】選B。熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,所以不能說(shuō)把散失的能量全部收集起來(lái)重新加以利用,A錯(cuò);由熱力學(xué)其次定律可知,B正確;熱量從低溫物體傳給高溫物體時(shí)肯定會(huì)發(fā)生其他改變,C錯(cuò);只滿(mǎn)意能量守恒定律而不滿(mǎn)意熱力學(xué)其次定律的過(guò)程是不行能發(fā)生的,D錯(cuò)。5.下列說(shuō)法正確的是 ()A.熱力學(xué)其次定律否定了以特別方式利用能量的可能性B.電流流過(guò)導(dǎo)體轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,反過(guò)來(lái),可將內(nèi)能收集起來(lái),再轉(zhuǎn)化成相同大小的電流C.可以做成一種熱機(jī),由熱源吸取肯定的熱量而對(duì)外做功D.冰可以熔化成水,水也可以結(jié)成冰,這個(gè)現(xiàn)象違反了熱力學(xué)其次定律【解析】選C。熱力學(xué)其次定律說(shuō)明白一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都是有方向性的,但并沒(méi)有否定以特別方式利用能量的可能性,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;功和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性,其逆過(guò)程是不行能自發(fā)實(shí)現(xiàn)的,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;只要不要求汲取的熱量全部用來(lái)做功而不產(chǎn)生其他影響,可以做成一種熱機(jī),由熱源吸取肯定熱量而對(duì)外做功,故C項(xiàng)正確;冰熔化成水,水結(jié)成冰,伴隨著能量的轉(zhuǎn)移,不是自發(fā)進(jìn)行的,沒(méi)有違反熱力學(xué)其次定律,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.能源是當(dāng)今社會(huì)快速發(fā)展面臨的一大難題。由此,人們想到了永動(dòng)機(jī),關(guān)于其次類(lèi)永動(dòng)機(jī),甲、乙、丙、丁4名同學(xué)爭(zhēng)辯不休。甲:其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,應(yīng)當(dāng)可以制造勝利。乙:雖然內(nèi)能不行能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,但在轉(zhuǎn)化過(guò)程中可以不引起其他改變。丙:摩擦、漏氣等因素導(dǎo)致能量損失,其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)也因此才不能制成。丁:內(nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不行能制成的緣由。你認(rèn)為以上說(shuō)法正確的是 ()A.甲B.乙C.丙D.丁【解析】選D。其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律,但違反了熱力學(xué)其次定律,甲同學(xué)說(shuō)法錯(cuò)誤;內(nèi)能在轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程中要生熱,所以要引起其他改變,乙同學(xué)說(shuō)法錯(cuò)誤;其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成的緣由是違反了熱力學(xué)其次定律,丙同學(xué)說(shuō)法錯(cuò)誤;內(nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)化具有方向性才是其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不行能制成的緣由,丁同學(xué)說(shuō)法正確。二、非選擇題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)制冷機(jī)是一種利用工作物質(zhì),使熱量從低溫物體傳到高溫物體的裝置,通過(guò)制冷機(jī)的工作可以使肯定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。夏天,將房間一臺(tái)正在工作的電冰箱的門(mén)打開(kāi),這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度?為什么?【解析】不會(huì)降低室內(nèi)的平均溫度。若將一臺(tái)正在工作的電冰箱的門(mén)打開(kāi),盡管可以不斷向室內(nèi)釋放冷氣,但同時(shí)冰箱的箱體也向室內(nèi)散熱,就整個(gè)房間來(lái)說(shuō),由于外界通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)不斷有能量輸入,室內(nèi)的溫度會(huì)不斷上升。答案:見(jiàn)解析8.(12分)某地的平均風(fēng)速為5m/s,已知空氣密度是1.2kg/m3,有一風(fēng)車(chē),它的車(chē)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面,假如這個(gè)風(fēng)車(chē)能將此圓內(nèi)10%的氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?則該風(fēng)車(chē)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多少?【解析】首先可以求出在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車(chē)的氣流質(zhì)量為m=πr2vtρ,這些氣流的動(dòng)能為mv2,轉(zhuǎn)變的電能為E=mv2×10%,故風(fēng)車(chē)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為P==πr2ρv3×10%,代入數(shù)據(jù)得P≈3.4kW。答案:3.4kW(15分鐘·40分)9.(7分)(多選)下列說(shuō)法正確的是 ()A.物體汲取熱量,其內(nèi)能肯定增加B.不行能從單一熱庫(kù)汲取熱量,使之完全變勝利,而不產(chǎn)生其他影響C.其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體【解析】選B、D。依據(jù)熱力學(xué)第肯定律,物體汲取熱量,但對(duì)外做功不明確,所以其內(nèi)能不肯定增加。故A錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,不行能從單一熱庫(kù)汲取熱量,使之完全變勝利,而不產(chǎn)生其他影響。故B正確;其次類(lèi)永動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)檫`反了熱力學(xué)其次定律。故C錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。故D正確。10.(7分)(多選)下列說(shuō)法正確的是 ()A.能量耗散說(shuō)明能量在不斷削減B.能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反映出自然界的宏觀過(guò)程具有方向性C.熱量不行能從低溫物體傳給高溫物體D.依據(jù)熱力學(xué)其次定律,在火力發(fā)電機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能【解析】選B、D。能量耗散是指能量的可利用價(jià)值越來(lái)越低,由于能量守恒,故能量不會(huì)削減,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)定律可知,宏觀自然過(guò)程自發(fā)進(jìn)行有其方向性,能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性,B選項(xiàng)正確;依據(jù)熱力學(xué)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,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;火力發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程為內(nèi)能——機(jī)械能——電能,因?yàn)閮?nèi)能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)對(duì)外放出熱量,故燃?xì)獾膬?nèi)能不能全部變?yōu)殡娔?選項(xiàng)D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)下列對(duì)能量耗散的理解正確的有()A.能量耗散說(shuō)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(shuō)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(guò)程具有方向性【解析】選B、D。在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程中,其他形式的能量最終會(huì)轉(zhuǎn)化為流散到四周環(huán)境的內(nèi)能,無(wú)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。宇宙的能量既沒(méi)有削減,也沒(méi)有消逝,它只從能量角度反映出自然界的宏觀過(guò)程具有方向性,故A、C錯(cuò)誤,B、D正確。11.(7分)下列說(shuō)法中正確的是 ()A.由于能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程符合能量守恒定律,所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)B.隨著低溫技術(shù)的發(fā)展,我們可以使溫度漸漸降低,并最終達(dá)到肯定零度C.第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反熱力學(xué)第肯定律D.自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性【解析】選D。由于能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化是有方向性的,雖然能量守恒,但是還會(huì)產(chǎn)生能源危機(jī),故A錯(cuò)誤;肯定零度只能無(wú)限接近,不能達(dá)到,故B錯(cuò)誤;第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,不能制造出來(lái),不是違反了熱力學(xué)第肯定律,故C錯(cuò)誤;依據(jù)熱力學(xué)其次定律,自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性,故D正確。12.(19分)炎炎夏日,兩位同學(xué)在充溢涼意的空調(diào)室內(nèi),就空調(diào)機(jī)的工作過(guò)程是否遵循熱力學(xué)其次定律的問(wèn)題發(fā)生了爭(zhēng)辯。甲同學(xué)說(shuō):空調(diào)機(jī)工作時(shí),不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外,即從低溫物體傳到高溫物體,可見(jiàn)它并不遵循熱力學(xué)其次定律。乙同學(xué)說(shuō):熱力學(xué)其次定律是熱力學(xué)系統(tǒng)的普遍規(guī)律,空調(diào)機(jī)的工作過(guò)程不行能違反它。兩人各執(zhí)一詞,都無(wú)法使對(duì)方信服。請(qǐng)你對(duì)他們的論點(diǎn)作出評(píng)價(jià)?！窘馕觥靠照{(diào)機(jī)和電冰箱都是制冷機(jī),它們的工作原理基本相同。為了便于解析,我們以電冰箱為探討對(duì)象,相識(shí)它的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程。從冰箱的原理圖可以知道,電冰箱由壓縮機(jī)、冷凝器、毛細(xì)管(節(jié)流閥)、蒸發(fā)器四個(gè)部分組成。這四個(gè)部分由管道連接,組成一個(gè)密閉的連通器系統(tǒng),制冷劑作為工作物質(zhì),由管道輸送,經(jīng)過(guò)這四個(gè)部分,完成工作