高中物理人教版3第十章熱力學定律單元測試 課時作業(yè)熱力學第二定律

第4節(jié)熱力學第二定律1．凡是實際的過程，只要涉及________現(xiàn)象，如熱傳遞、氣體的膨脹、擴散、有摩擦的機械運動……都具有特定的________性．這些過程可以________地朝某個方向進行，例如熱量由________物體傳向低溫物體，而相反的過程，即使不違背能量守恒定律，也不能________地進行，這就是說，一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是____________．2．熱量不能自發(fā)地從__________傳到__________，這就是熱力學第二定律的克勞修斯表述，它闡述的是__________的方向性．3．不可能從____________吸收熱量，使之____________，而不產(chǎn)生其他影響，這就是熱力學第二定律的開爾文表述．開爾文表述闡述了____________________________的方向性，即通過做功，機械能可以__________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法__________用來做功以轉(zhuǎn)換成機械能，而不產(chǎn)生其他影響．4．有一類永動機，不違背________________，但違背______________________，這樣的永動機叫做第二類永動機．第二類永動機是不可能制成的．5．下列說法中正確的是()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現(xiàn)的C．由熱力學第二定律可以判斷物理過程能否自發(fā)進行D．一切物理過程都不可能自發(fā)地進行6．下列說法中正確的是()A．功可以完全轉(zhuǎn)化為熱量，而熱量不可以完全轉(zhuǎn)化為功B．熱機必須是具有兩個熱庫，才能實現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化C．熱機的效率不可能大于1，但可能等于1D．熱機的效率必定小于17．關于制冷機制冷過程的說法中，正確的是()A．此過程違反了熱力學第二定律B．此過程沒有違反熱力學第二定律C．此過程違反了能量守恒定律D．此過程沒有違反能量守恒定律【概念規(guī)律練】知識點一熱傳導的方向性1．下列哪些過程具有方向性()A．熱傳導過程B．機械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C．氣體的擴散過程D．氣體向真空中的膨脹2．關于熱傳導的方向性，下列說法正確的是()A．熱量能自發(fā)地由高溫物體傳給低溫物體B．熱量能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體C．在一定條件下，熱量也可以從低溫物體傳給高溫物體D．熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體知識點二熱力學第二定律的理解3．根據(jù)熱力學第二定律，下列判斷正確的是()A．熱機中燃氣的內(nèi)能不可能全部變成機械能B．電流的能不可能全部變成內(nèi)能C．在火力發(fā)電機中，燃氣的內(nèi)能不可能全部變成電能D．在熱傳導中，熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體4．“熱量只能從高溫物體傳遞給低溫物體，但不能從低溫物體傳遞給高溫物體”這一說法是否正確？為什么？知識點三第二類永動機不可能制成5．關于永動機和熱力學定律的討論，下列敘述正確的是()A．第二類永動機違反能量守恒定律B．如果物體從外界吸收了熱量，則物體的內(nèi)能一定增加C．外界對物體做功，則物體的內(nèi)能一定增加D．做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但從能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點來看這兩種改變方式是有區(qū)別的6．下列說法正確的是()A．第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律B．第二類永動機違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用節(jié)約能源D．自然界中的能量盡管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源【方法技巧練】熱力學第二定律的應用技巧7．如圖1中汽缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，圖1汽缸壁是導熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與汽缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣，現(xiàn)將活塞桿緩慢向右移動，這樣氣體將等溫膨脹并通過桿對外做功．若已知理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對外做功，此過程違反熱力學第二定律B．氣體是從單一熱源吸熱，但并未全部用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，此過程不違反熱力學第二定律D．以上三種說法都不對1．下列說法中正確的是()A．電動機是把電能全部轉(zhuǎn)化為機械能的裝置B．熱機是將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能的裝置C．只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以把內(nèi)燃機得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．雖然不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但不可能將已轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的能量全部收集起來加以完全利用2．關于熱力學定律和分子動理論，下列說法中正確的是()A．我們可以利用高科技手段，將流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化B．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，這在原理上是可行的C．在分子力作用范圍內(nèi)，分子力總是隨分子間距離的增大而減小D．溫度升高時，物體中每個分子的運動速率都將增大3．下列有關能量轉(zhuǎn)化的說法中錯誤的是()A．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他的變化B．只要對內(nèi)燃機不斷改進，就可以使內(nèi)燃機的效率達到100%C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進行D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加4．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．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必定增加C．第二類永動機不可能制成，是因為違反了能量守恒定律D．不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化5.圖2用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如圖2所示，電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象．關于這一現(xiàn)象的正確說法是()A．這一實驗不違背熱力學第二定律B．在實驗過程中，熱水溫度降低，冷水溫度升高C．在實驗過程中，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．在實驗過程中，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6．圖3為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是()圖3A．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，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律7．我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能，使這個物體運動起來．其原因是()A．違背了能量守恒定律B．在任何條件下內(nèi)能不可能轉(zhuǎn)化成機械能，只有機械能才能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C．機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能是有條件的D．以上說法均不正確8．下列說法中正確的是()A．第一類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律B．第二類永動機不可能制成，因為它違背了能量守恒定律C．熱力學第一定律和熱力學第二定律是相互獨立的D．熱力學第二定律的兩種表述是等效的9．17世紀70年代，圖4英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，在斜面頂端放一塊強磁鐵M，斜面上、下端各有一個小孔P、Q，斜面下有一個連接兩小孔的彎曲軌道．維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會沿斜面向上運動，當球運動到P孔時，它會漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q，由于這時球具有速度可以對外做功．然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下……對于這個設計，下列判斷中正確的是()A．滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以可行B．不滿足熱力學第二定律，所以不可行C．不滿足機械能守恒定律，所以不可行D．不滿足能量守恒定律，所以不可行10．關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是()A．熱力學第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的B．內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾C．兩條定律都是有關能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別D．其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律題號12345678910答案11.下列所述過程是可逆的，還是不可逆的？(1)汽缸與活塞組合中裝有氣體，當活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間沒有摩擦，使氣體自由膨脹時．(2)上述裝置，當活塞上沒有外加壓力，活塞與汽缸間摩擦很大，使氣體緩慢地膨脹時．(3)上述裝置，沒有摩擦，但調(diào)整外加壓力，使氣體能緩慢地膨脹時．(4)在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，不停地攪動它，使它溫度升高．(5)一傳熱的容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫的大水池內(nèi)，不停地攪動液體，可保持溫度不變．(6)在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的液體進行混合．(7)在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氦氣進行混合．第4節(jié)熱力學第二定律課前預習練1．熱方向自發(fā)高溫自發(fā)不可逆的2．低溫物體高溫物體熱傳遞3．單一熱庫完全變成功機械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化全部全部4．能量守恒定律熱力學第二定律5．AC[熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律．熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體；并不是所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能實現(xiàn)，故A、C正確，B、D錯誤．]6．D[本題要求全面領會開爾文表述的含義，同時注意語言邏輯性．開爾文表述沒有排除熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，但必然要產(chǎn)生其他變化，比如氣體等溫膨脹，氣體內(nèi)能完全轉(zhuǎn)化為功，但氣體體積增大了，A錯誤；開爾文表述指出，熱機不可能只有單一熱庫．但未必就是兩個熱庫．可以具有兩個以上熱庫，B錯誤；由η＝eq\f(Q1－Q2,Q1)可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，則低溫熱庫不存在，違背了開爾文表述，故C錯誤，D正確．]7．BD[制冷機可以從低溫物體吸收熱量傳給高溫物體，但必須消耗電能．熱力學第二定律并不否認熱量可從低溫物體傳給高溫物體，關鍵是“不產(chǎn)生其他影響”，A錯誤，B正確．任何物理過程都不違反能量守恒定律，C錯誤，D正確．]課堂探究練1．ABCD[這四個過程都是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程，它們都是不可逆的，具有方向性．]點評所謂可逆過程是指一個過程若反方向進行，每一個狀態(tài)都必須是正方向進行時的重演．可逆過程只是一種理論上的理想過程．現(xiàn)實中由于各種耗散因素(摩擦、形變等)，一切實際的宏觀過程按正、反兩個方向進行時的狀態(tài)是不互相重復的，因此都是不可逆過程．2．AC[在有外力做功的情況下，熱量可以從低溫物體傳給高溫物體，但熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體．]點評熱傳導具有方向性，即自然過程具有方向性．雖然熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，但是有外界的影響和幫助，如在外力做功的情況下就可以實現(xiàn)熱量從低溫物體傳向高溫物體．電冰箱就是一例．3．ACD[凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性．無論采用任何設備和手段進行能量轉(zhuǎn)化，總是遵循“機械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能”，故A正確．火力發(fā)電機發(fā)電時，能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能→機械能→電能，因為內(nèi)能→機械能的轉(zhuǎn)化過程中會對外放出熱量，故燃氣的內(nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?，C正確．熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進行，必須借助外界的幫助，結(jié)果會帶來其他影響，這正是熱力學第二定律第一種(克氏)表述的主要思想，故D正確．由電流熱效應中的焦耳定律可知，電流的能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯誤．]點評熱力學第二定律的兩種表述是等價的，都說明一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是不可逆的．其中“自發(fā)地”是指熱量從高溫物體“自發(fā)地”傳給低溫物體的方向性，在傳遞過程中不會對其他物體產(chǎn)生影響或借助其他物體提供能量等的幫助．4．見解析解析不正確．在引起其他變化的情況下，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，例如，電冰箱制冷時，通過壓縮機做功，把熱量從低溫區(qū)(冷藏食品處)傳遞給了高溫區(qū)(大氣)，但消耗了電能，外力對制冷劑做了功，這就是“其他變化”．而熱量從高溫物體傳到低溫物體是可自發(fā)進行的，可以不帶來其他影響．這正是熱力學第二定律第一種表述的內(nèi)涵．點評準確理解熱力第二定律很重要．根據(jù)熱力學第二定律的第一種(克氏)表述，要使熱傳遞反過來進行，就要付出其他代價，引起其他變化(如做功等)．5．D[熱力學第二定律是指不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化，它反映了熱傳導的方向性，因此，第二類永動機并不違背能量守恒定律；內(nèi)能的改變要看做功和熱傳遞，只知熱量傳遞情況或者只知做功情況，都無法判斷內(nèi)能的變化；做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能，但改變方式是不同的，做功是能量的轉(zhuǎn)化，而熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移．]6．BD[第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了能量轉(zhuǎn)化的方向性，故B、D選項正確．]點評雖然第二類永動機不違反能量守恒定律，大量的事實證明，在任何情況下，熱機都不可能只有一個熱庫，熱機要不斷地把吸取的熱量變?yōu)橛杏玫墓?，就不可避免地將一部分熱量傳給低溫熱源．所以第二類永動機不可能制成，因為它違背了熱力學第二定律．7．C[由于氣體始終通過汽缸與外界接觸，外界溫度不變，活塞桿與外界連接并使其緩慢地向右移動過程中，有足夠時間進行熱交換，氣體等溫膨脹，所以汽缸內(nèi)的氣體溫度不變，內(nèi)能也不變，該過程氣體是從單一熱源即外部環(huán)境吸收熱量，即全部用來對外做功才能保證內(nèi)能不變，但此過程不違反熱力學第二定律．此過程由外力對活塞做功來維持，如果沒有外力F對活塞做功，此過程不可能發(fā)生．]方法總結(jié)要正確理解“不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響”它包含以下三層意思：(1)從單一熱庫吸收熱量，一般來說只有部分轉(zhuǎn)化為機械能，所以第二類永動機是不可能制成的；(2)機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是自然的，可以全部轉(zhuǎn)化；(3)如果產(chǎn)生其他影響，可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功．課后鞏固練1．D[由于電阻的存在，電流通過電動機一定發(fā)熱，電能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能，A錯誤；根據(jù)熱力學第二定律知，熱機不可能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能，B錯誤；C項說法違背熱力學第二定律，因此錯誤；由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正確．]2．B[由熱力學第二定律可知，A錯誤，B正確；由分子間作用力與分子間距的關系可知，C項錯誤；溫度升高時，物體中分子平均動能增大，但并不是每個分子的動能都增大，即并不是每個分子的運動速率都增大，故D項錯誤．]3．BCD[由熱力學第二定律的開爾文表述可知A對，熱機效率總低于100%，B錯．滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進行，任何過程一定滿足熱力學第二定律，C錯，由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即內(nèi)能不一定增加，D錯．]4．D[根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化．在發(fā)生其他變化的前提下，熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體，例如電冰箱制冷時，壓縮機工作，消耗了電能，同時熱量由冰箱內(nèi)的低溫物體傳遞到冰箱外的高溫物體，所以A錯．外界對物體做功的同時，物體可能放熱，物體的內(nèi)能不一定增加，所以B錯．第二類永動機的效率為100%，并不違反能量守恒定律，但它違反了熱力學第二定律中熱機效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所以C錯．而D選項中的表述就是熱力學第二定律的一種表述形式，所以D正確．]5．AB[自然界中的任何自然現(xiàn)象或過程都不違反熱力學定律，本實驗現(xiàn)象也不違反熱力學第二定律，A正確；整個過程中能量守恒且熱傳遞有方向性，B正確；在實驗過程中，熱水中的內(nèi)能除轉(zhuǎn)化為電能外，還升高金屬絲的溫度，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能；電