2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律基础过关

2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律基础过关

练习

一、单选题，共10小题

1．下列关于热现象的说法中正确的是（　　）

A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度

B．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体

C．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律

D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的

2．下列说法正确的是（　　）

A．一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离可能变小

B．晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列不规则

C．物体内能改变时，其温度一定变化

D．机械能可通过做功全部转化为内能，内能也能通过做功全部转化为机械能而不引起其他的变化

3．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　）

A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功

B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下

C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝

D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题

4．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（　　）

A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律

B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力

C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大

D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大

5．根据你所学过的知识判断以下说法不正确的是（　　）

A．在图1中，向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于重力，主要是分子力作用的影响

B．在图2中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩（始终为气体状态），主要原因是由于随着气体体积的减小，分子间的斥力越来越大

C．用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的云母片，蜂蜡层形成了如图3所示的熔化区域，说明云母片对于导热性存在着各向异性

D．图4为热机能流图，随着机械制造工艺、机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率仍无法达到100%

6．关于以下四幅图片，说法正确的是（    ）

A．图1为中间有隔板的绝热容器，隔板左侧装有温度为T的理想气体，右侧为真空现抽掉隔板，气体的最终温度仍为T

B．在图2中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩（始终为气体状态），主要原因是由于随着气体体积的减小，分子间的斥力越来越大

C．图3为布朗运动示意图，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击作用的不平衡性表现的越明显

D．图4为热机能流图，随着机械制造工艺、机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率能达到

7．下列说法正确的是（　　）

A．物体放出热量，分子的平均动能一定减小

B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性减少的方向进行

C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能不可能自发地全部转化为机械能

D．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-273℃

8．下列说法正确的是（　　）

A．多晶体和非晶体都没有固定的熔点

B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体

C．影响人对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距

D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小

9．以下现象违背热力学第二定律的有（　　）。

A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉

B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100％

C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离

D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能

10．下列说法错误的是（　　）

A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了花粉分子的热运动

B．并不是所有晶体都具有各向异性

C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同

D．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化

二、多选题，共3小题

11．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（　　）

A．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同

B．物体温度升高，其每一个分子的热运动速度都增加

C．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式．

D．用活塞压缩汽缸里的气体，对气体做了的功，若气体向外界放出的热量，则气体内能增加了

E.利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的

12．下列说法正确的是（　　）

A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性

B．温度是分子平均速率的唯一标志

C．布朗运动就是液体或者气体分子的无规则运动

D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化

13．下列说法正确的是（    ）

A．布朗运动是悬浮在液体中的固体分子的运动

B．气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大

C．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度

E.气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

三、填空题，共4小题

14．下列说法正确的是__________．

A．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了晶体

B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大

C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值

D．给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，而与分子间的斥力无关

E.第二类永动机不违反热力学第二定律，但违反了热力学第一定律

15．下列说法中正确的是_________

A．能量耗散说明能量在不断减少

B．同温度下未饱和汽的压强小于饱和汽压，温度升高时，饱和汽压增大

C．液体表面张力产生的原因是因为液体表面层分子平均距离略大于液体内部分子平均距离

D．物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动也是无规律的

E．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的

16．下列说法中正确的是___________．

A．热量可以从低温物体传递到高温物体

B．液体中悬浮的微粒越大，布朗运动越显著

C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D．缓慢压缩一定量的理想气体，若此过程中气体温度不变，则外界对气体做正功但气体内能不变

E.在两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先增大后减小

17．（1）．以下关于热力学知识的叙述正确的是_______．

A．绝热过程是指系统不从外界吸热，也不向外界放热，这个过程不与外界交换能量．

B．热量是在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度，所以不能说物体具有多少热量，只能说物体吸收或放出多少热量．

C．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显，因而布朗运动越明显．

D．由熵的定义可知，熵较大的宏观状态就是无序程度很小的宏观状态，也就是出现概率较小的宏观状态．

（2）.如图所示，上端封闭、下端开口内径均匀的玻璃管，管长=100cm，其中有一段长=15cm的水银柱把一部分空气封闭在管中．当管竖直放置时，封闭气柱的长度=50cm．现把开口端向下插入水银槽中，直至端气柱长=37.5cm时为止，这时系统处于静止状态．已知大气压强=75cm，整个过程温度保持不变，试求槽内的水银进入管内的长度．

四、解答题，共4小题

18．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会如何变化？为什么？

19．某同学认为家用电冰箱可以使食物的温度降低，因此我们可以打开电冰箱的门利用电冰箱散发的“冷气”给房间降温，你认为可以吗？

20．（1）下列说法正确的是（___）

A．将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是碳分子无规则运动的反映

B．已知水分子的质量和水的摩尔质量可以算出阿伏加德罗常数

C．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的

D．理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，气体的内能不变

 E．液体流不过网眼很密的筛子，主要是与液体的表面张力有关

 F．能量耗散的过程就是熵增加的过程

（2）一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的竖直放置的气缸内，活塞的横截面积为S，距气缸底部的距离为H，可沿气缸内壁无摩擦滑动．现将质量为的沙子缓慢地倒在活塞上，已知气体的温度与环境温度均为T0，大气压强为，重力加速度为，活塞重力不计．

①试分析说明此过程中理想气体是吸热还是放热？

②稳定后活塞距气缸底部的距离为多少？

21．回答下列问题：   

（1）用简明的语言表述热力学第二定律（只要求写出一种描述）．   

（2）理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功，这一过程是否违反热力学第二定律？为什么？   

（3）已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J，某手扶拖拉机的效率η=30%，耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg，求该手扶拖拉机的牵引力F．

参考答案

1．B

【详解】

A．绝对零度是低温的极限，不可能达到，A错误；

B．由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B正确；

C．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误；

D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于液体内部分子无规则热运动引起的，D错误。

故选B。

2．A

【详解】

A．一定质量的理想气体，压强变小时，体积也可能减小，分子间的平均距离可能变小，选项A正确；

B．各向异性，指内部物质微粒的排列有一定规律，即在不同方向上的微粒排列及物质结构情况不一样；各向同性，内部物质微粒的排列没有一定规律，在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同；单晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列规则，故B错误。

C．物体内总的内能应该是所有分子的动能和势能，而温度是分子平均动能的标志，物体内能改变时，其温度不一定变化，故C错误。

D．热力学学第二定律的一种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化；机械能可通过做功全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能，但有条件，是要引起其它变化，故D错误。

故选A。

3．D

【详解】

A．根据热力学第二定律知道，在不产生其它影响时，内能不能全部转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误；

B．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故B错误；

C．分散在环境中的内能不管数量有多么巨大，却再也不能驱动机器做功了，这是“能量耗散”的过程，故C错误；

D．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。

故选D。

4．D

【详解】

A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；

B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；

C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；

D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】

A．玻璃板被拉起时，要受到水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力， A正确；

B．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，B错误；

C．烧热的针尖，接触涂上薄蜂蜡层的云母片上某点，经一段时间后形成图丙的形状，由于是椭圆，则说明云母具有各向异性，是单晶体，C正确；

D．根据热力学第二定律，热机把内能转化为机械能时，能量的耗散是不可以避免的，所以热机的效率不可以达到100%，D正确。

故选B。

6．A

【详解】

A．绝热容器与外界不能进行热交换

抽掉隔板气体在向右扩散的过程中对外不做功

由热力学第一定律可知，气体内能不变，物体温度不变，仍为T，A正确；

B．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，B错误；

C．布朗运动，悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越多，撞击的作用力越趋于零，不平衡性表现的越不明显，C错误；

D．根据热力学第二定律，热机把内能转化为机械能时，能量的耗散是不可以避免的，所以热机的效率不可以达到100%，D错误。

故选A。

7．C

【详解】

A．根据热力学第一定律

可知，物体放出热量，物体的内能不一定减小，所以物体分子的平均动能不一定减小，故A错误；

B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故B错误；

C．机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能，故所以C正确；

D．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，制冷机却也无法可以使温度降到-273℃，故D错误；

故选C。

8．C

【详解】

A．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故A错误；

B．由热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功，而不引起其他变化，空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，这是因为空调制冷引起了其他变化，故B错误；

C．液体蒸发的实质是液体分子从液面飞出，随着水的不断蒸发，液面上蒸汽的密度不断增大，当蒸汽分子的密度达到一定程度时，单位时间内离开液体的水分子和回到水中的水分子数相等，蒸汽和液体间达到了动态平衡，所以影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距，故C正确；

D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离变大，分子力做负功，分子势能增加，即分子间的距离越大，分子势能越大，故D错误。

故选C。

9．B

【详解】

A．热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，故A正确；

B．任何热机效率都不可能达到100％，故B错误；

C．泥、水分离是机械能向内能的转化，故C正确；

D．物体因摩擦力而停下来，是机械能向内能的转化，是自发过程，故D正确。

故选B。

10．A

【详解】

A．悬浮在水中的花粉做布朗运动反映了水分子的热运动，A错误；

B．单晶体具有各向异性，而多晶体不具有各向异性，B正确；

C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，C正确；

D，根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，D正确。

故不正确的是A。

11．ADE

【详解】

A．物体的内能与物质的量、温度、体积物态等有关，内能不同的物体，它们的温度可能相等，则分子热运动的平均动能可能相同，故A正确；

B．温度升高，分子的平均动能增大，不是每一个分子的热运动速度都增加，故B错误；

C．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为违反了热力学第二定律，故C错误；

D．根据热力学第一定律

△U=W+Q

可知，对气体做了2.0×105J的功，若气体向外界放出1.5×105J的热量，则气体的内能增加了0.5×105J，故D正确；

E．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故E正确。

故选ADE。

12．AD

【详解】

A．液晶既像液体一样具有流动性，又跟某些晶体一样具有光学性质的各向异性，选项A正确；

B．温度是分子平均动能的唯一标志，选项B错误；

C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中的固体颗粒的无规则运动，选项C错误；

D．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，选项D正确。

故选AD。

13．CDE

【详解】

A．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故A错误；

B．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，若同时体积增大，则单位时间碰撞到单位面积上的分子数减少，压强不一定增大，故B错误；

C．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，气体对外做功，根据理想气体状态方程

知温度升高，则气体内能增大，根据热力学第一定律可知，气体一定从外界吸热，故C正确；

D．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度，故D正确；

E．根据熵增加原理可知：气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确。

故选CDE。

14．BCD

【详解】

A.将大颗粒的粗盐磨成细盐，细盐仍然是晶体，故A错误；

B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间表现出先斥力后引力，故分子力先做正功，后做负功，它们的分子势能先减小后增大，故B正确；

C.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值，故C正确；

D.给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，与分子间的斥力无关，因为分子斥力起作用的距离，故D正确；

E.第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化，故E错误。

故选BCD。

15．BCE

【详解】

能量耗散是指能量的可利用率越来越低，但仍然遵守能量守恒定律，故A错误；饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的分子数密度一定，饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫这种液体的饱和汽压，饱和汽压只指此蒸汽的分气压，与其他气体压强无关，未饱和汽的压强小于饱和汽压，温度升高时，饱和汽压增大，故B正确；液体表面张力产生的原因是由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故C正确；物体由大量分子组成，其单个分子的运动是无规则的，大量分子的运动是有规律的，满足统计规律，故D错误；热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故E正确．所以BCE正确，AD错误．

16．ACD

【解析】

A、根据热力学第二定律，不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，但在一定的条件下热量可以从低温物体传到高温物体，如空调，故A正确；

B、悬浮微粒越小，受到液体分子撞击的冲力越不平衡，布朗运动越显著，故B错误；

C、彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故C正确；

D、缓慢压缩一定量的理想气体，气体体积减小，则外界对气体做正功，若此过程中气体温度不变，内能不变，故D正确；

E、根据分子力与分子势能的特点可知，在使两个分子间的距离由很远(r>10-9m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力开始时为分子引力，先增大后减小；当分子力表现为斥力时，分子力随距离的减小又逐渐增大；分子势能则先减小后增大，故E错误；

故选ACD．

17．（1）BC（2）19.1cm

【解析】

（1）绝热过程是指系统不从外界吸热，也不向外界放热，但这个过程可以做功，与外界能交换能量，故A错误．根据热力学第一定律△U=Q+W知，W=0时，Q=△U，即热量是在单纯的热传递过程中系统内能变化的量度，但热量是过程量，不能说物体具有多少热量，故B正确．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用越不平衡，因而布朗运动越明显，故C正确．熵是物体内分子运动无序程度的量度，则熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，也就是出现概率较大的宏观状态．故D错误．故选BC．

（2）对A部分气体，由玻意耳定律有：pALAS=PA′LA′S    
pA=60cmHg
解得：
PA′= =80cmHg      
对B部分气体有：pBLBS=PB′L B′S      
而 P B′=95cmHg  pB=p0=75cmHg
解得：L B′=27.6cm
△h=L-L A′-h-L B′=100-37.5-15-27.6=19.9cm   

18．升高，原因见解析

【详解】

冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间和外界没有热传递，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高。

19．不可以

【详解】

冰箱工作时，只不过是将冰箱内部的能量转移到冰箱的外面，冰箱工作一段时间，内部的温度虽然降低了，但外界的温度由于能量的增加而升高。若打开冰箱门，会出现部分内能从冰箱内到冰箱外的房间，再由房间到冰箱内的循坏，室内的总内能并没有减少，相反的电冰箱由于消耗电能转化为内能，使室内温度轻微上升，所以，室内温度不会降低。

20．（1）BEF；（2）①放热；②

【详解】

（1）、碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是 液体分子不停地做无规则撞击碳悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡的导致的无规则运动，故A错误；已知水的摩尔质量和水分子的质量，根据摩尔质量除以水分子的质量得到阿伏加德罗常数，故B正确；气体的压强是气体分子的激烈碰撞产生的，不是由气体分子间的吸引和排斥产生的，故C错误；理想气体在等容变化过程中，气体对外不做功，但是气体可以通过吸热或者放热改变内能，故D错误；E、液体流不过网眼很密的筛子，主要是与液体的表面张力有关，E正确；F、能量耗散的过程就是熵增加的过程，故F正确．故选BEF

（2）

①缓慢移动活塞，理想气体温度保持不变，内能不变．由于外界对气体做功，

根据热力学第一定律可知，气体放热．

②气体做等温变化，P1=P0；V1=HS；P2=P0+mg/S；V2=hS

由玻意耳定律得：P1V1=P2V2

解得：

21．（1）不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化    （2）这一过程不违反热力第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化    （3）1.98×103N

【解析】

【详解】

（1）热力学第二定律：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化；   

（2）这一过程不违反热力第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化；

（3）该手扶拖拉机转化为机械能的能量为：W=Q•η…①
根据功的公式：W=F•s…②
①、②两式得：…③
将数据代入得：F=1.98×103N

【点睛】

热力学第二定律的内容：①不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；②不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其它影响；③熵增加原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．这三种表述要牢牢记住，方便做题时能熟练应用．