2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律能力提升（1）

这是一份2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律能力提升（1），共17页。试卷主要包含了单选题，共10小题，多选题，共3小题，填空题，共4小题，解答题，共4小题等内容，欢迎下载使用。
2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律能力提升（1）练习  一、单选题，共10小题1．如图所示，两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中接触点2插在冷水中，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于一现象，下列说法中正确的是（　　）
 A．这一实验过程违反了热力学第二定律B．在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变C．在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能D．在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能2．以下说法正确的是（    ）A．两个分子间表现为引力时，分子间距离变大，分子间作用力和分子势能均变大B．随着科技的发展，热机的效率一定可以达到100%C．晶体在一定条件下可以转化为非晶体D．在太空完全失重的情况下，液体表面的张力现象会消失3．列叙述中正确的是（　　）A．晶体均具有规则的几何形状，但不一定具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体B．若分子势能随着分子距离增大而增大，则分子间作用力的合力表现为引力C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动有序性增大的方向进行的D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功4．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5．下列说法正确的是（　　）A．花粉颗粒的布朗运动证明花粉分子在做永不停息的无规则运动B．气体很难被压缩证明气体分子间存在相互作用的斥力C．第二类永动机无法实现是因为违反了热力学第一定律D．液体由于表面张力呈收缩趋势是因为表层分子间距大于内部分子间距6．下列关于热学中的一些说法，正确的是（　　）A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧B．加速运动汽车中的座椅动能增大，说明座椅的温度升高C．胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动就是布朗运动D．蒸汽机有可能把蒸汽的内能全部转化成机械能7．下列说法中正确的是（　　）A．热力学第一定律表明做功和热传递对改变物体内能是等效的B．机械能全部转化为内能是不可能的C．从单一热源吸收的热量全部变成功是不可能的D．一个系统的总熵不会减小8．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9．关于热学知识，以下说法正确的是（　　）A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B．水黾可以停在水面上，是因为受到浮力的作用C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无则运动D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下的饱和汽压相差越大，越利于蒸发10．关于热力学第二定律，下列表述正确的是（　　）A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体B．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功C．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行D．在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加 二、多选题，共3小题11．下列说法中正确的是（　　）A．热量可以从高温物体向低温物体传递，不能从低温物体向高温物体传递B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力C．用显微镜观察布朗运动，观察到的是液体分子的无规则运动D．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，水中还会有水分子飞出水面E.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12．下列对热学相关知识的判断中正确的是（　　）A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大B．物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大C．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大D．功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程E.自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源13．下列有关热学的说法中正确的是（　　）A．气体温度升高，分子的平均动能一定增大B．随着科技的进步，物体的温度可以降低到℃C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成  三、填空题，共4小题14．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15．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程_______（填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，________（选填“气体对外做功”“外界对气体做功”或“气体对外不做功”）。
       17．（1）若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是________(填写选项前的字母)。A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加（2）若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中气泡__________(填“吸收”或“放出”)的热量是________J。气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J。 四、解答题，共4小题18．将一滴墨汁滴入一杯清水中，墨汁会很快扩散开来。如果扩散这类过程可逆，请你设想一下，生活中将出现什么有趣的现象？19．热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性。请结合无序程度的变化加以解释。20．A． (1)如题12A-1图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是（______）A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量(2)如题12A-2图所示，内壁光滑的气缸水平放置．一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为P0．现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2．则在此过程中，气体分子平均动能_________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_____________．(3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字)________B． (1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C．假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（_______）(A)同时被照亮(B)A先被照亮(C)C先被照亮(D)无法判断(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角为__________．真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为________________ .(3)将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T．______C． (1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（_____）A．B． C． D．(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为___________(普朗克常量为h ).(3)有些核反应过程是吸收能量的．例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的，若Ek=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．___________21．炎炎夏日，两位同学在凉爽的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。一位同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。另一位同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。
参考答案1．D【详解】A．热力学第二定律由实际热现象总结而来，故任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；
BCD．在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能,由于有电能产生，则热水减少的内能大于冷水增加的内能，故BC错误，D正确；
故选D。2．C【详解】A．两个分子间表现为引力时，分子间距离变大，分子间作用力可能表现为先增大后减小；因为分子力做负功，则分子势能增加，选项A错误；B．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，选项B错误；C．晶体在一定条件下可以转化为非晶体，例如天然石英是晶体，熔化过的石英变为非晶体，选项C正确；D．液体表面的张力与重力无关，选项D错误。故选C。3．B【详解】A．单晶体均具有规则的几何形状，具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母具有各向异性的特点，云母是晶体，A错误；B．若分子势能随着分子距离增大而增大，说明分子力做负功，则分子间作用力的合力表现为引力，B正确；C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的，C错误；D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功而不引起外界变化，D错误。故选B。4．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。5．D【详解】A．花粉颗粒在液体中的布朗运动只能说明液体分子在做无规则运动，不能说明花粉分子在做无规则运动，故A错误；B．气体很难被压缩是由于气体压强的原因，故B错误；C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，所以是制造不出来的，故C错误；D．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子的引力大于斥力，整体表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故D正确。故选D。6．A【详解】A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧，选项A正确；B．宏观物体的动能与微观粒子的动能以及温度无关，加速运动汽车中的座椅动能增大，不能说明座椅的温度升高，选项B错误；C．布朗运动用肉眼是观察不到的，胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动不是布朗运动，选项C错误；D．根据热力学第二定律可知，蒸汽机不可能把蒸汽的内能全部转化成机械能，选项D错误。故选A。7．A【详解】A．热力学第一定律表明做功和热传递对改变物体内能是等效的，选项A正确；B．根据热力学第二定律可知，机械能全部转化为内能是可能的，但是要引起其他的变化，选项B错误；C．根据热力学第二定律可知，从单一热源吸收热量全部变成功是可能的，但会引起其他的变化，故C错误；D．根据热力学第二定律，关于自然过程的方向性可以这样表述：即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故D错误。故选A。8．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。9．D【详解】A．自然界的宏观热过程都具有方向性，在任何一个自然过程中，一个孤立系统的总熵会不断增加，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误；B．水黾可以停在水面上，是因为液体表面张力的缘故，故B错误；C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动不是液体分子的运动，而是小颗粒的运动，故C错误；D．水蒸气的实际压强与饱和汽压相差越大，空气的相对湿度越小，越有利于水的蒸发，故D正确。故选D。10．C【详解】A．热力学第二定律可描述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不产生其它影响，A错误；B．根据热力学第二定律知，不可能从单一热库源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，B错误；C．根据热力学第二定律可知，一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，C正确；D．由热力学第二定律可知，任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少可能保持不变，D错误。故选C。11．BDE【详解】A．在外界影响下，热量可以从低温物体向高温物体传递，选项A错误；B．表面张力是分子间的相互作用力，所以在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力，选项B正确； C．布朗运动是固体小颗粒的运动，选项C错误；D．当水面上方的水蒸气达到饱和状态时，达到动态平衡，水中还会有水分子飞出水面，同时有分子进入液体，宏观上看液体不再蒸发，选项D正确；E．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，根据可知，温度升高，故内能增加，由于气体对外做功，根据可知，气体一定吸收热量，选项E正确。故选BDE。12．CDE【详解】A．气体内能变化由做功和热传递共同决定，故A错误；
B．温度升高，分子的平均动能增大，部分分子速率也会减小，故B错误；
C．理想气体压强和体积增大。温度一定增大。内能一定增大，故C正确；
D．一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，故D正确；
E．自然界中的能量在数量上是守恒的。但能量在转化过程中，品质逐渐降低，可利用的能量在逐渐减少，故要节约能源，故E正确。
故选CDE。


 13．ACD【详解】A．温度是分子的平均动能的标志，物体温度升高，分子的平均动能一定增大，故A正确；B．是一切低温的极限，故B错误；C．热量可以从低温物体传递到高温物体，如电冰箱可以将热量从低温的内部传递到高温的外部，故C正确；D．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，故D正确。故选ACD。14．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．15．不违背    气体对外做功    【详解】[1]热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。[2]制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功。16．ACE【解析】A. 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内的分子数有关以及分子的运动的激烈程度都有关。即压强与温度以及气体的体积有关。故A正确；B. 同种物质在不同条件下所生成的晶体的微粒按不同的规则排列，呈现出不同的物理性质，故B错误；C．体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，压强减小的过程，气体一定放出热量，内能减小，故C正确；D．根据热力学第二定律，—切自然过程总是沿着熵增大，即分子热运动无序性增大的方向进行，故D错误；E．物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和，故E正确。故选：ACE。17．D    吸收    0.6    0.2    【详解】（1）[1]BC．气泡上升过程中温度保持不变，所以以分子的平均速率不变，平均动能也不变，故BC错误；A．而压强减小体积增大，分子间的作用力不一定增大，故A错误；D．根据熵增加原理可知气体组成的系统的熵增加，D正确；故选D。（2）[2][3][4]气泡上升过程中T不变，故ΔU＝0，由热力学第一定律得气体吸收热量为Q＝W＝0.6 J气泡到达湖面后温度上升ΔU＝Q＋W＝0.3J－0.1J＝0.2J 18．见解析【详解】热力学第二定律的内容可以表述为：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开。如果像扩散这类过程如果可以逆转，那么在炎热的夏天，我们就不需要利用空调消耗电能来降低室内温度了，因为热量可以自发的从室内转移到室外。19．见解析【详解】机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动。热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动。机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，会导致无序程度的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能。反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，不符合无序程度增加的原理，因此内能向机械能的转化不能全部实现。20．D    增大        一个油酸分子的体积        C            A    越大；        ；不能实现，因为不能同时满足能量和动量守恒要求    【详解】A、（1）A、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功．故A错误．B、要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供．故B错误．C、转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误．D、根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量．故D正确．故选D．（2）在对气缸缓慢加热的过程中封闭气体的压强保持不变，故气体发生等压变化，根据，由于V2＞V1，所以T2＞T1．物体温度升高分子平均动能增大；根据热力学第一定律△U=Q+W，其中W=P0sL=P0（SL2-SL1）=P0（V2-V1），故W=Q-P0（V2-V1）故本题的答案为：增大；Q-P0（V2-V1）．（3）一个油酸分子的体积V= 由球的体积与直径的关系得分子直径D= 最大面积S= 代入数据解得S=10m2．B、（1）列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．故选C．（2）根据折射率的公式n==tani 所以i=60° v==（3）单摆周期公式T=2π，且kl=mg 解得T=2π．C、（1）黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确．（2）按照波尔理论电子只能在一些特定的轨道上运动，且满足rn=n2r1，故电子离原子核越远n越大，电子在这些轨道上运动时并不向外辐射能量，且其能量满足En=E1，由于E1＜0，所以原子的能量为负值，显然电子离原子核最近时n越小原子的能量越小，电子离原子核越远，n越大En越趋近于0，即En越大．基态中的电子吸收一频率为γ的光子后，原子的能量增大为E=E1+hγ 电子发生电离时其电势能为0，动能为mv2 故有E=0+mv2 所以有E1+hγ=mv2解得v=（3）在核反应的过程中生成物和反应物的核电荷数相等有Z+7=8+1，解得Z=2根据反应物和生成物质量数守恒可得A+14=17+1，解得A=4，故X为24He；根据爱因斯坦的质能方程△E=△mC2可知在核反应发生的过程中核反应吸收能量，质量增加，题目中创设的X的动能恰好转化为生成物的质量，所以生成物的速度为0，故生成物的动量为0，而反应物的动量不为0，所以该反应违背了动量守恒定律，故该反应不能实现． 21．见解析【详解】单冷空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于分析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。从图可以知道，压缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽。然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体。这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器。在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（空调机内）吸收热量，使空调机的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。由此可见乙同学的论点正确。