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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律4 热力学第二定律优秀课后测评
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第三章 热力学定律4 热力学第二定律优秀课后测评，文件包含34《热力学第二定律》分层练习原卷版-人教版高中物理选修三docx、34《热力学第二定律》分层练习解析版-人教版高中物理选修三docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共15页， 欢迎下载使用。
基础篇
一、单选题
1.地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是( )
A．内能不可以转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
【答案】C
【解析】本题考查热力学第一、第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，选项A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项B错误；热力学第二定律告诉我们：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，选项C正确。
故选：C。
2.下列说法正确的是( )
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能从低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性
【答案】C
【解析】热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是会不会产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。
故选：C。
3.关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量不可能从低温物体传递给高温物体
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
【答案】D
【解析】由热力学第二定律知B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知D正确。
故选：D。
4.关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．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，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
【答案】B
【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距离的关系可知，C错误；温度升高时，物体中分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，D错误。
故选：B。
5.下列说法正确的是( )
A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到0 K
C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
【答案】C
【解析】在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为内能，室内温度会升高，故A项错误；0 K是绝对零度，是不可能达到的，故B项错误；在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多，故C项正确；机械能可以自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量并将热量全部变为功，而不产生其他影响，故D项错误。
故选：C。
6.煤、石油、天然气作为能源的共同特点的下列说法不正确的是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能量
D．污染环境的能源
【答案】A
【解析】[煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能源，它是由动、植物转化而来的，其来源可追溯到太阳能，故B、C、D正确。A符合题意。
故选：A。
7.下列说法正确的是( )
A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
【答案】D
【解析】能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误；能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循能量守恒定律，故D正确。
故选：D。
8.列说法中正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．一切自然现象都遵循能量守恒定律
C．在粗糙的水平面上滑动的运动物体动能不断减少，是动能自发完全转化为内能，反之内能也能自发完全转化为动能
D．能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源
【答案】B
【解析】第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，都不可能制成，故A错误；能量守恒定律是一切自然现象中普遍适用的规律，故B正确； 在粗糙的水平面上滑动的运动物体动能可以自发完全转化为内能，反之内能不能自发完全转化为动能，故C错误； 能量转化过程中，总能量不变，但能源会越来越少，故D错误。
故选：B。
9.以下说法正确的是( )
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“温度差”
【答案】D
【解析】热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错误；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错误。
故选：D。
10.下列说法正确的是( )
A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功
B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化
C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1
D．热机的效率必定小于1
【答案】D
【解析】开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，也可以具有两个以上热库，B错误；由η＝eq \f(Q1－Q2,Q1)可知，只要Q2≠0，则η≠1，如果Q2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，C错误，D正确。
故选：D。
11.下列说法正确的是( )
A．机械能全部变成内能是不可能的
B．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
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
【答案】D
【解析】机械能可以全部转化为内能，故A错误；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C错误；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D正确。
故选：D。
提升篇
一、多选题
1．用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，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是( )
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
【答案】AB
【解析】温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分散失，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，电流计也会消耗电能，故选项A、B正确，C、D错误。
故选：AB。
2.如图所示为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
【答案】BC
【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确。
故选：BC。
3.如图所示，汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违背热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
D．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律
【答案】CD
【解析】由于汽缸壁导热，外界温度不变，活塞杆缓慢地向右移动过程中，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生，C、D正确。
故选：CD。
4.电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明( )
A.热量能自发地从低温物体传给高温物体
B.在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C.热量的传递过程不具有方向性
D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
【答案】BD
【解析】一切自发过程都有方向性，如热传递，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散.如果在外界帮助下，气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体.所以在解答热力学过程的方向性问题时，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的，故B、D正确，A、C错误。
故选：BD。
5.根据热力学第二定律可知，下列说法正确的有( )
A.热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B.热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体
C.机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功
D.机械功可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械功
【答案】BD
【解析】根据传热的规律可知，热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，制冷机(例如冰箱和空调)就是这样的装置，但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，A错误，B正确；一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过程中机械功全部转化为热量，外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械功；例如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，C错误，D正确。
故选：BD。
二、非选择题：
1.能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。
如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为多少MW。
【答案】100
【解析】潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10 N＝1.5×1012 N，其重心高度变化为h′＝1.5 m
一天内海水两进两出，故水流功率为
P＝ eq \f(4mgh′,t)＝ eq \f(4×1.5×1012×1.5,24×3 600) W≈1.0×108 W＝100 MW。
２.一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW，每小时耗(柴)油14 kg，请计算发动机的效率(柴油的热值为4.3×107 J/kg)。
【答案】39.6%
【解析】计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求热效率。
发动机每小时做的功W＝Pt＝66 150 W×3 600 s＝2.381 4×108 J
完全燃烧14 kg柴油放出的能量
Q总＝4.3×107×14 J＝6.02×108 J
有用功的能量Q有＝W＝2.381 4×108 J
所以η＝ eq \f(Q有,Q总)＝ eq \f(2.381 4×108 J,6.02×108 J)×100%≈39.6%
发动机的效率是39.6%。
3.我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法．潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主．
(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的________入海口．
(2)如图a、b所示是潮汐发电示意图．涨潮时开闸门(图
a)，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电(图b)．设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为________．(取ρ水＝1.0×103 kg/m3、g＝10 m/s2)．
【答案】(1)钱塘江 (2)B
【解析】(1)钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法．
(2)发电时水减少的势能ΔEp＝mgΔh＝ρ水ShgΔh，其中Δh＝eq \f(h,2)，一天发电两次，转化成的电能E＝2ΔEp×10%，P＝eq \f(E,t)，代入数值得P＝5.2×104 kW，B正确。
基础篇
一、单选题
1.地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018 t，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023 J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是( )
A．内能不可以转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
【答案】C
【解析】本题考查热力学第一、第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，选项A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项B错误；热力学第二定律告诉我们：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，选项C正确。
故选：C。
2.下列说法正确的是( )
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能从低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性
【答案】C
【解析】热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是会不会产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。
故选：C。
3.关于热现象和热学规律，下列说法正确的是( )
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%
B．热量不可能从低温物体传递给高温物体
C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成
D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J
【答案】D
【解析】由热力学第二定律知B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知D正确。
故选：D。
4.关于热力学定律和分子动理论，下列说法正确的是( )
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
B．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，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
【答案】B
【解析】由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距离的关系可知，C错误；温度升高时，物体中分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，D错误。
故选：B。
5.下列说法正确的是( )
A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到0 K
C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
【答案】C
【解析】在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为内能，室内温度会升高，故A项错误；0 K是绝对零度，是不可能达到的，故B项错误；在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多，故C项正确；机械能可以自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量并将热量全部变为功，而不产生其他影响，故D项错误。
故选：C。
6.煤、石油、天然气作为能源的共同特点的下列说法不正确的是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能量
D．污染环境的能源
【答案】A
【解析】[煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能源，它是由动、植物转化而来的，其来源可追溯到太阳能，故B、C、D正确。A符合题意。
故选：A。
7.下列说法正确的是( )
A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律
【答案】D
【解析】能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误；能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循能量守恒定律，故D正确。
故选：D。
8.列说法中正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．一切自然现象都遵循能量守恒定律
C．在粗糙的水平面上滑动的运动物体动能不断减少，是动能自发完全转化为内能，反之内能也能自发完全转化为动能
D．能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源
【答案】B
【解析】第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，都不可能制成，故A错误；能量守恒定律是一切自然现象中普遍适用的规律，故B正确； 在粗糙的水平面上滑动的运动物体动能可以自发完全转化为内能，反之内能不能自发完全转化为动能，故C错误； 能量转化过程中，总能量不变，但能源会越来越少，故D错误。
故选：B。
9.以下说法正确的是( )
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“温度差”
【答案】D
【解析】热传导具有方向性，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体，但不能自发地进行，故A错误；空调等可以将热量由低温物体传到高温物体，但消耗了电能，故B、C错误。
故选：D。
10.下列说法正确的是( )
A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功
B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化
C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1
D．热机的效率必定小于1
【答案】D
【解析】开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，也可以具有两个以上热库，B错误；由η＝eq \f(Q1－Q2,Q1)可知，只要Q2≠0，则η≠1，如果Q2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，C错误，D正确。
故选：D。
11.下列说法正确的是( )
A．机械能全部变成内能是不可能的
B．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
C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的
【答案】D
【解析】机械能可以全部转化为内能，故A错误；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错误；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C错误；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D正确。
故选：D。
提升篇
一、多选题
1．用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，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于这一现象，正确的说法是( )
A．这一实验过程不违反热力学第二定律
B．在实验过程中，热水一定降温，冷水一定升温
C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能
【答案】AB
【解析】温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分散失，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，电流计也会消耗电能，故选项A、B正确，C、D错误。
故选：AB。
2.如图所示为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是( )
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律
【答案】BC
【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确。
故选：BC。
3.如图所示，汽缸内盛有定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )
A．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程违背热力学第二定律
B．气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
C．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第二定律
D．气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，此过程不违背热力学第一定律
【答案】CD
【解析】由于汽缸壁导热，外界温度不变，活塞杆缓慢地向右移动过程中，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生，C、D正确。
故选：CD。
4.电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明( )
A.热量能自发地从低温物体传给高温物体
B.在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体
C.热量的传递过程不具有方向性
D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性
【答案】BD
【解析】一切自发过程都有方向性，如热传递，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散.如果在外界帮助下，气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物体.所以在解答热力学过程的方向性问题时，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的，故B、D正确，A、C错误。
故选：BD。
5.根据热力学第二定律可知，下列说法正确的有( )
A.热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
B.热量能够从高温物体传到低温物体，也可能从低温物体传到高温物体
C.机械功可以全部转化为热量，但热量不可能全部转化为机械功
D.机械功可以全部转化为热量，热量也可能全部转化为机械功
【答案】BD
【解析】根据传热的规律可知，热量能够从高温物体传到低温物体；当外界对系统做功时，可以使系统从低温物体吸取热量传到高温物体上去，制冷机(例如冰箱和空调)就是这样的装置，但是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，A错误，B正确；一个运动的物体，克服摩擦阻力做功，最终停止，在这个过程中机械功全部转化为热量，外界条件发生变化时，热量也可以全部转化为机械功；例如在等温膨胀过程中，系统吸收的热量全部转化为对外界做的功，C错误，D正确。
故选：BD。
二、非选择题：
1.能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。
如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0×107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为多少MW。
【答案】100
【解析】潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能。每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10 N＝1.5×1012 N，其重心高度变化为h′＝1.5 m
一天内海水两进两出，故水流功率为
P＝ eq \f(4mgh′,t)＝ eq \f(4×1.5×1012×1.5,24×3 600) W≈1.0×108 W＝100 MW。
２.一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW，每小时耗(柴)油14 kg，请计算发动机的效率(柴油的热值为4.3×107 J/kg)。
【答案】39.6%
【解析】计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求热效率。
发动机每小时做的功W＝Pt＝66 150 W×3 600 s＝2.381 4×108 J
完全燃烧14 kg柴油放出的能量
Q总＝4.3×107×14 J＝6.02×108 J
有用功的能量Q有＝W＝2.381 4×108 J
所以η＝ eq \f(Q有,Q总)＝ eq \f(2.381 4×108 J,6.02×108 J)×100%≈39.6%
发动机的效率是39.6%。
3.我国自古有“昼涨称潮，夜涨称汐”的说法．潮汐主要是由太阳和月球对海水的引力造成的，以月球对海水的引力为主．
(1)世界两大观潮胜地，一处是亚马孙河北河口，另一处是我国的________入海口．
(2)如图a、b所示是潮汐发电示意图．涨潮时开闸门(图
a)，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门，当落潮时，开闸放水发电(图b)．设海湾水库面积为5.0×108 m2，平均潮差为3.0 m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为________．(取ρ水＝1.0×103 kg/m3、g＝10 m/s2)．
【答案】(1)钱塘江 (2)B
【解析】(1)钱塘江是世界著名的观潮胜地，有“八月十八潮，壮观天下无”的说法．
(2)发电时水减少的势能ΔEp＝mgΔh＝ρ水ShgΔh，其中Δh＝eq \f(h,2)，一天发电两次，转化成的电能E＝2ΔEp×10%，P＝eq \f(E,t)，代入数值得P＝5.2×104 kW，B正确。
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