高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3章 热力学定律第3节 热力学第二定律课后练习题

3.3热力学第二定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．下列叙述正确的是（            ）

A．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动就越明显

B．物体的温度越高，分子热运动的平均动能越大

C．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力减小

D．物体的温度随着科学技术的发达可以降低到绝对零度

2．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（　　）

A．布朗运动就是分子的运动

B．热量只能从高温物体向低温物体传递，不可能由低温物体传给高温物体

C．分子之间作用力表现为引力时，分子之间距离减小，分子势能减小

D．温度高的物体，其内能一定大

3．下列说法正确的是（　　）

A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式

B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性

C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的

D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能

4．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）

A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功

B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加

C．为了增加物体的内能，只能向它传递热量

D．不可能使热量从低温物体传向高温物体

5．根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（　　）

A．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℃

B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律

C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的

D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能

6．下列说法正确的是（          ）

A．温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等

B．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”

C．在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机

D．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成

7．以下说法中正确的是（　　）

A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体

B．空调等设备就是利用了热传导的方向性

C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体

D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温差

8．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是

A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大

B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大

C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大

D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小

9．下列说法正确的是（ ）

A．对绝热容器内的气体进行压缩，气体内能增大

B．汽缸内一定质量的理想气体做等温膨胀时要放热

C．空调制冷时，热量自发地从低温物体传递给高温物体

D．汽车内燃机中的汽油燃烧时，其内能可全部转变为机械能

10．下列说法正确的是

A．液体表面张力的方向与液面相切

B．单晶体和多晶体的物理性质都是各向异性，非晶体都是各向同性

C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快

D．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律

11．下列现象可以用热力学第一定律解释的是（　　）

A．两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体

B．蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能

C．叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高

D．利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象

12．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想将海水放出的热量完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是（　　）

A．内能不能转化成机械能

B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律

C．只从单一热库吸收热量并完全转化成机械能而不产生其他影响的机器不满足热力学第二定律

D．上述三种原因都不正确

13．关于热现象和热学规律，下列说法中不正确的是（　　）

A．第一类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律

B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的

C．用活塞压缩汽缸里的气体，外界对气体做功2.0×105J，同时气体向外界放出热量0.5×105J，则气体内能增加了1.5×105J

D．一定质量的理想气体温度升高1K，其等容过程中吸收的热量大于等压过程吸收的热量

14．热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象。所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）

A．能量耗散说明能量不守恒

B．能量耗散现象告诉我们内能可以全部转化为其他形式的能

C．能量耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性

D．待科技发达到一定程度可消除能量耗散现象，就可以制造成这样的机器

15．下列说法中正确的是（　　）

A．所有的能量守恒过程都能自发地发生

B．世界上有多种形式的能量如煤、石油、生物能等都来自太阳辐射的能量

C．热传递、摩擦生热和气体自由膨胀都是可逆过程

D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机

二、填空题（共4题）

16．热力学第二定律有多种表述，请写出下面的两种：

①克劳修斯表述___________．

②开尔文表述____________．

17．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是________．

A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以算出气体分子的体积

B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大

C．温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显

D．一定温度下，饱和汽的压强是一定的

E．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

18．能量的耗散∶

（1）定义∶电池中的______转化为电能，电能又通过灯泡转化为_____和_____，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的____，我们很难把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。

（2）能量的耗散表明∶能量的数量是_____的，但是能量可利用的品质_____了。

（3）能量的耗散从能量转化的角度反映出自然中与热现象有关的宏观过程具有_______。

19．下列说法正确的是 _________   ．

A．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律

B．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点

C．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

D．物体的温度越高，分子热运动就越剧烈，每一个分子动能也越大

E. 一个分子以某一初速度沿直线从无限远处向另一固定的分子靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大后变小，再变大

三、综合题（共4题）

20．有人估算使地球上的海水降低0.1℃，就能放出5.8×1024J的热量，这相当于1800个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。假定整个海洋都具有同一温度，你能设计一种只靠吸收海水的热量推动轮船航行，而不需要燃料的机器吗？

21．装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧——”的一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？说出理由。

22．热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？

23．通过网络、图书馆等途径，查阅第一类永动机、第二类永动机的概念、类型，以及他们的研究历史，比较两类永动机的不同，分析两类永动机不可能被制的原因。

参考答案：

1．B

2．C

3．B

4．A

5．C

6．D

7．D

8．C

9．A

10．A

11．C

12．C

13．D

14．C

15．B

16．     不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化     不可能从单一热库（源）吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）

17．BCD

18．     化学能     内能     光能     内能     守恒     降低     方向性

19．BCE

20．

这种靠吸收海水热量推动轮船航行的热机基本结构如图所示

设大气温度为t2，海水温度为t1，在不同的温差下，热机的工作情况不同。当t2≥t1时，热机无法从海水中吸取热量对外做功，否则将需要一个用于放热的更低温的热源；当t2<t1时，热机从海水中吸取的热量一部分变成推动轮船前进的动力功，一部分对大气放热，水面附近大气的温度升高，同时由于轮船（螺旋桨）克服水的阻力做的功也转化为内能，很快使热机的温度也升高，而此过程中海水温度下降，故很快达到热平衡，导致温差消失，热机不能再继续工作。

21．

不会。打开阀门后，钢瓶中的压缩气体喷到外面，是一个扩散过程，分子的扩散运动总是从密度较大的区域向密度较小的区域进行的，其逆过程是不能自发发生的。

22．不能，两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能

23．

第一类永动机：不消耗任何能量但可以不断输出动力的发动机，例如通过燃烧氢气发电，再用部分电产生氢气，剩余部分输出。

第二类永动机：不消耗任何能量，吸收周围的能量并输出使用，例如，通过吸收空气中热量来发电；

第一类永动机违反了能量守恒定律，而第二类永动机不违反能量守恒定律，但第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律，即不可能从单一热源吸收热量，而源源不断的对外做功。