2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律練習(xí)含解析新人教版選修3-3

PAGE5-熱力學(xué)其次定律[A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．(多選)下列關(guān)于熱機(jī)的說法正確的是()A．熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置B．熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置C．只要對(duì)內(nèi)燃機(jī)不斷進(jìn)行革新，它就可以把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．即使沒有漏氣，也沒有摩擦等能量損失，內(nèi)燃機(jī)也不能把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解析：由熱機(jī)的定義我們簡(jiǎn)潔推斷A正確．內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)內(nèi)能的損失有多種途徑，所以內(nèi)燃機(jī)不行能把氣體的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，D正確．答案：AD2．下列說法正確的是()A．物體放出熱量，溫度肯定降低B．物體內(nèi)能增加，溫度肯定上升C．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體D．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體解析：物體放出熱量，有可能同時(shí)外界對(duì)物體做功，溫度不肯定會(huì)降低，故A錯(cuò)．物體內(nèi)能增加，可能是分子勢(shì)能增加，分子動(dòng)能可能不變，物體溫度不肯定會(huì)上升，故B錯(cuò)．由熱力學(xué)其次定律知C錯(cuò)，D對(duì)．答案：D3．(多選)下列說法正確的是()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定律的物理過程都是可能實(shí)現(xiàn)的C．由熱力學(xué)其次定律可以推斷物理過程能否自發(fā)進(jìn)行D．一切物理過程都不行能自發(fā)地進(jìn)行解析：熱力學(xué)其次定律指出了熱現(xiàn)象的方向性，而同時(shí)也指出了發(fā)生這些單一方向的過程的條件——自發(fā)，這也就說明白在這些過程中，有的逆過程在某些條件下是可以發(fā)生的，但也有的是不行能發(fā)生的，A、C正確．答案：AC4．下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項(xiàng)是()A．依據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%B．做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式變更系統(tǒng)內(nèi)能的C．溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同D．物體由大量分子組成，其單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無(wú)規(guī)律的解析：依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知熱機(jī)的效率不行能達(dá)到100%，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．做功是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，而熱傳遞是不同物體或一個(gè)物體的不同部分之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤．溫度是確定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量，故選項(xiàng)C正確．單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都是不規(guī)則的、帶有偶然性的，但從總體來(lái)看，大量分子的運(yùn)動(dòng)卻有肯定的規(guī)律，這種規(guī)律叫作統(tǒng)計(jì)規(guī)律，大量分子的集體行為受到統(tǒng)計(jì)規(guī)律的支配，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C5．下列說法正確的是()A．熱量不能由低溫物體傳遞到高溫物體B．外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．其次類永動(dòng)機(jī)不行能制成，是因?yàn)檫`反了能量守恒定律D．不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變更解析：熱量可以在肯定的條件下從低溫物體傳到高溫物體，但不能自發(fā)地進(jìn)行，選項(xiàng)A錯(cuò)．物體的內(nèi)能由熱傳遞和做功兩個(gè)因素確定，選項(xiàng)B中不知道熱傳遞狀況，無(wú)法確定內(nèi)能的變更，則選項(xiàng)B錯(cuò)．其次類永動(dòng)機(jī)不能制成，因?yàn)檫`反了熱力學(xué)其次定律，則選項(xiàng)C錯(cuò)．選項(xiàng)D為熱力學(xué)其次定律，滿意熱傳遞的方向性，則選項(xiàng)D正確．答案：D6.熱力學(xué)其次定律常見的表述方式有兩種，其一：不行能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變更；其二：不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變更．第一種表述方式可以用圖甲來(lái)表示，依據(jù)你對(duì)其次種表述的理解，假如也用類似的示意圖來(lái)表示，你認(rèn)為圖乙示意圖中正確的是()解析：由題圖甲可知，使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體必伴隨著壓縮機(jī)的做功，即引起其他變更；對(duì)于其次種方式，熱機(jī)工作時(shí)，從高溫物體汲取熱量，只有一部分用來(lái)對(duì)外做功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分熱量要排放給低溫物體，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．答案：B7．(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)象的正確說法是()A．這一試驗(yàn)過程不違反熱力學(xué)其次定律B．在試驗(yàn)過程中，熱水肯定降溫，冷水肯定升溫C．在試驗(yàn)過程中，熱水的內(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．在試驗(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)能解析：自然界中的任何現(xiàn)象或過程都不違反熱力學(xué)定律，本試驗(yàn)現(xiàn)象也不違反熱力學(xué)其次定律，A項(xiàng)正確；整個(gè)過程中能量守恒且熱現(xiàn)象有方向性，B項(xiàng)正確；在絕熱過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還上升金屬絲的溫度，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，還上升金屬絲的溫度，電能不能全部轉(zhuǎn)化為冷水的內(nèi)能，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AB8．在相對(duì)封閉的空間環(huán)境中(如冰箱內(nèi)的空間、公共衛(wèi)生間等)，常會(huì)充溢異味，能否獨(dú)創(chuàng)一種簡(jiǎn)潔的除味裝置，消退這些環(huán)境中的異味，且不引起其他的變更．請(qǐng)說明推斷理由．解析：異味的產(chǎn)生是由帶有異味的氣體分子在空氣中擴(kuò)散造成的．依據(jù)熱力學(xué)其次定律，這種由大量分子參加的宏觀過程是具有方向性的．要逆著這個(gè)方向進(jìn)行，就必定引起其他的變更，即在不引起其他變更的前提下，是不行能讓這些帶有異味的氣體分子重新聚集在一起從而消退異味的．答案：見解析[B組素養(yǎng)提升]9．(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)器中制冷劑汽化汲取箱體內(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反熱力學(xué)第肯定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第肯定律解析：電冰箱能夠從低溫物體汲取熱量，是因?yàn)殡娏髯隽斯Γ牧穗娔?，它不違反熱力學(xué)第肯定律，也不違反熱力學(xué)其次定律．B、C正確．答案：BC10．如圖所示，一演示用的“永動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)輪由5根輕桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，輕桿的末端裝有用形態(tài)記憶合金制成的葉片．輕推轉(zhuǎn)輪后，進(jìn)入熱水的葉片因伸展而“劃水”，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)．離開熱水后，葉片形態(tài)快速?gòu)?fù)原，轉(zhuǎn)輪因此能較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)．下列說法正確的是()A．轉(zhuǎn)輪依靠自身慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，不須要消耗外界能量B．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所需能量來(lái)自形態(tài)記憶合金自身C．轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水溫上升D．葉片在熱水中汲取的熱量肯定大于在空氣中釋放的熱量解析：通過分析題意可知，轉(zhuǎn)輪之所以能夠發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)槿~片能汲取熱量，其內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不是依靠慣性運(yùn)動(dòng)的，其轉(zhuǎn)動(dòng)的能量來(lái)自于熱水中的內(nèi)能，A、B錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片不斷攪動(dòng)熱水，水對(duì)葉片做功，葉片伸展、轉(zhuǎn)動(dòng)須要消耗能量，水溫應(yīng)不斷降低，C錯(cuò)誤；依據(jù)能量守恒，葉片在熱水中汲取的能量應(yīng)等于葉片的機(jī)械能與葉片向空氣中釋放的能量之和，故D正確．答案：D11．有人估算使地球上的海水降低0.1℃，就能放出5.8×1024J的熱量，這相當(dāng)于1800個(gè)功率為100萬(wàn)千瓦的核電站一年的發(fā)電量．假定整個(gè)海洋都具有同一溫度，你能設(shè)計(jì)一種只靠汲取海水的熱量推動(dòng)輪船航行，而不須要燃料的機(jī)器嗎？解析：這種靠汲取海水熱量推動(dòng)輪船航行的熱機(jī)基本結(jié)構(gòu)如圖所示．設(shè)大氣溫度為t2，海水溫度為t1，在不同的溫差下，熱機(jī)的工作狀況不同．當(dāng)t2≥t1時(shí)，熱機(jī)無(wú)法從海水中吸取熱量對(duì)外做功，否則將須要一個(gè)用于放熱的更低溫的熱源．當(dāng)t2<t1時(shí)，熱機(jī)從海水中吸取的熱量一部分變成推動(dòng)輪船前進(jìn)的動(dòng)力功，一部分對(duì)大氣放熱，水面旁邊大氣的溫度上升，同時(shí)由于輪船(螺旋槳)克服水的阻力做的功也轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很快使熱機(jī)的溫度也上升，而此過程中海水溫度下降，故很快達(dá)到熱平衡，導(dǎo)致溫差消逝，熱機(jī)不能再接著工作．答案：見解析[C組學(xué)霸沖刺]12．某熱機(jī)運(yùn)用的燃料熱值為q＝3.0×107J/kg，燃燒效率為η1＝80%，汽缸中高溫、高壓的燃?xì)鈱?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為η2＝40%，熱機(jī)傳動(dòng)部分的機(jī)械效率為η3＝90%.若熱機(jī)每