2023春新教材高中物理第3章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律課后提升訓(xùn)練新人教版選擇性

第三章4A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．下列過程中，可能發(fā)生的是()A．某工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次?0kJ的熱量，全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而沒有產(chǎn)生其他任何影響B(tài)．打開一高壓密閉容器，其內(nèi)氣體自發(fā)溢出后又自發(fā)跑進(jìn)去，恢復(fù)原狀C．利用其他手段，使低溫物體溫度更低，高溫物體溫度更高D．兩瓶不同液體自發(fā)混合，然后又自發(fā)地各自分開【答案】C【解析】根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳給高溫物體，而不引起其他的變化，但如果有第三者的介入是可以實(shí)現(xiàn)的，故C正確；熱量自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能是不可能的，故A錯(cuò)誤；氣體膨脹具有方向性，故B錯(cuò)誤；擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性，D錯(cuò)誤．2．如圖所示，某廠家聲稱所生產(chǎn)的空氣能熱水器能將熱量從空氣吸收到儲(chǔ)水箱．下列說法中正確的是()A．熱量可以自發(fā)地從大氣傳遞到儲(chǔ)水箱內(nèi)B．空氣能熱水器的工作原理違反了能量守恒定律C．空氣能熱水器的工作原理違反了熱力學(xué)第二定律D．空氣能熱水器能夠不斷地把空氣中的熱量傳到水箱內(nèi)，但必須消耗電能【答案】D【解析】該熱水器將空氣中的能量轉(zhuǎn)移到熱水中的能量，符合能量守恒定律，但是熱量不可能自發(fā)地從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，實(shí)質(zhì)上在產(chǎn)生熱水的過程中，必須消耗電能才能實(shí)現(xiàn)，因此也符合熱力學(xué)第二定律．所以選項(xiàng)D正確．3．下列說法正確的是()A．熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性減小的方向進(jìn)行B．質(zhì)量相等的80℃的液態(tài)萘和80℃的固態(tài)萘相比，具有相同的分子勢能C．液體具有流動(dòng)性是因?yàn)橐后w分子具有固定的平衡位置D．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和溫度都有關(guān)【答案】D【解析】熵增加原理說明一切自然過程總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，A錯(cuò)誤；80℃的液態(tài)萘凝固成80℃的固態(tài)萘的過程中放出熱量，溫度不變，則分子的平均動(dòng)能不變，萘放出熱量的過程中內(nèi)能減小，而分子平均動(dòng)能不變，所以一定是分子勢能減小，B錯(cuò)誤；液體具有流動(dòng)性是因?yàn)橐后w分子沒有固定的平衡位置，C錯(cuò)誤；氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和溫度都有關(guān)，D正確．4．(多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．即使科技的進(jìn)步，人類也不可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)B．物體對外做功，其內(nèi)能一定減少C．制冷設(shè)備實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰?，并在高溫?zé)嵩刺幏艧?，違反了熱力學(xué)第二定律D．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律【答案】AD【解析】即使科技的進(jìn)步，人類也不可能生產(chǎn)出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機(jī)，因?yàn)檫@違背熱力學(xué)第二定律，A正確；物體對外做功，如果物體吸收熱量，則其內(nèi)能可能不會(huì)減少，B錯(cuò)誤；制冷設(shè)備實(shí)現(xiàn)從低溫?zé)嵩刺幬鼰?，并在高溫?zé)嵩刺幏艧?，沒有違反了熱力學(xué)第二定律，因?yàn)檫@個(gè)過程引起了外界的變化，消耗了電能，C錯(cuò)誤；第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)樗`背了能量守恒定律，D正確．5．(多選)用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路，接觸點(diǎn)1插在熱水中，接觸點(diǎn)2插在冷水中，如圖所示，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關(guān)于這一現(xiàn)象，正確的說法是()A．這一實(shí)驗(yàn)過程不違反熱力學(xué)第二定律B．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水一定降溫、冷水一定升溫C．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成電能，電能則部分轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能D．在實(shí)驗(yàn)過程中，熱水的內(nèi)能只有部分轉(zhuǎn)化成電能，電能則全部轉(zhuǎn)化成冷水的內(nèi)能【答案】AB【解析】溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生電能是因?yàn)闊崴械膬?nèi)能減少，部分轉(zhuǎn)化為電能，而部分電能又轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，轉(zhuǎn)化效率低于100%，不違反熱力學(xué)第二定律，因此熱水溫度降低，冷水溫度升高，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤．6．人們常用空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫度，下列說法正確的是()A．空調(diào)風(fēng)速越大，室內(nèi)空氣的分子動(dòng)能也越大B．空調(diào)過濾器能夠吸附PM2.5顆粒，此顆粒的運(yùn)動(dòng)是分子熱運(yùn)動(dòng)C．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明熱傳遞不存在方向性D．空調(diào)制熱使得室內(nèi)溫度上升，則速率小的空氣分子比例減小【答案】D【解析】室內(nèi)空氣的分子動(dòng)能只與溫度有關(guān)，與空調(diào)風(fēng)速無關(guān)，A錯(cuò)誤；空調(diào)過濾器能夠吸附PM2.5顆粒，PM2.5顆粒是肉眼看不見的固體小顆粒，做的是布朗運(yùn)動(dòng)，不是分子熱運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤．空調(diào)既能制熱又能制冷，說明在不自發(fā)的條件下熱傳遞方向可以逆向，不違背熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；空調(diào)制熱使得室內(nèi)溫度上升，根據(jù)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以速率小的空氣分子比例減小，D正確．7．(多選)如圖所示，為電冰箱的工作原理示意圖；壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)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(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是()A．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?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理不違背熱力學(xué)第一定律D．電冰箱的工作原理違背熱力學(xué)第一定律【答案】BC【解析】熱力學(xué)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，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯(cuò)誤；再根據(jù)熱力學(xué)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(cuò)誤，B正確．8．如圖中汽缸內(nèi)盛有一定量的理想氣體，汽缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸面是光滑的，但不漏氣．現(xiàn)將活塞桿與外界連接，使其緩慢地向右移動(dòng)，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，所以此過程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體從單一熱源吸熱，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．以上三種說法都不對【答案】C【解析】熱力學(xué)第二定律從機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來描述是：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．本題中如果沒有外界的幫助，比如外力拉動(dòng)活塞桿使活塞向右移動(dòng)，使氣體膨脹對外做功，導(dǎo)致氣體溫度略微降低，是不可能從外界吸收熱量的，即這一過程雖然是氣體從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但引起了其他變化，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律．9．(多選)下列宏觀過程能用熱力學(xué)第二定律解釋的是()A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而且經(jīng)過一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，墨水會(huì)均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時(shí)間，墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會(huì)由于內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來D．即使節(jié)能減排措施不斷完善，最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%【答案】BCD【解析】熱力學(xué)第二定律反映了與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程具有方向性，A不屬于熱現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知B、C、D正確．10．(多選)下列說法正確的是()A．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性B．電流的能不可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違背能量守恒定律，但它是制造不出來的D．在火力發(fā)電機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成電能【答案】ACD【解析】凡與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性，機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，而不引起其他變化，A、D正確；由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知，電流的能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化為電能，B錯(cuò)誤；第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反能量守恒定律，但它違反熱力學(xué)第二定律，是制造不出來的，C正確．B組·能力提升11．(多選)氣閘艙的原理如圖所示．座艙A與氣閘艙B間裝有閥門K，A中充滿空氣，B內(nèi)為真空．航天員由太空返回到B后，將B封閉，打開閥門K，A中的空氣進(jìn)入B中，最終達(dá)到平衡．假設(shè)此過程中系統(tǒng)保持溫度不變，艙內(nèi)空氣可視為理想氣體，不考慮航天員的影響，則此過程中()A．氣體分子對A艙壁的壓強(qiáng)減小B．氣體向外界放出熱量C．氣體膨脹對外做功，內(nèi)能減小D．一段時(shí)間后，B內(nèi)空氣絕不可能自發(fā)地全部回到A中去【答案】AD【解析】氣體溫度不變，平均動(dòng)能不變，但是氣體向B艙擴(kuò)散時(shí)，A艙中單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)減少，所以氣體壓強(qiáng)減小，A正確；氣體向真空方向擴(kuò)散不對外做功，又因?yàn)闅怏w的溫度不變，內(nèi)能不變，則氣體與外界無熱交換，B、C錯(cuò)誤；由熱力學(xué)第二定律可知，與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程都是不可逆的，則一段時(shí)間后，B內(nèi)氣體不可能自發(fā)地全部回到A中去，D正確．12．一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為66.15kW，每小時(shí)耗柴油14kg，請計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的效率．(柴油的燃燒值為4.3×107J/