高中物理 第10章 第4節(jié)熱力學(xué)第二定律隨堂課時作業(yè) 新人教版選修3-2

"【成才之路】-學(xué)年高中物理第10章第4節(jié)熱力學(xué)第二定律隨堂課時作業(yè)新人教版選修3-2"基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～3題為單選題，4～6題為多選題)1．第二類永動機(jī)不可能制成，是因為()A．違背了能量的守恒定律B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體C．機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時不引起其他變化答案：D解析：第二類永動機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律，但卻違背了涉及熱量的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的規(guī)律。故選項A錯；在引起其他變化的情況下，熱量可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體。故B錯。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．(廈門市～學(xué)年高二下學(xué)期期末)卡諾循環(huán)是由法國工程師卡諾于1824年提出的，它可用以分析熱機(jī)的工作過程，卡諾循環(huán)包括四個步驟：等溫膨脹、絕熱膨脹、等溫壓縮、絕熱壓縮，氣缸內(nèi)氣體可認(rèn)為是理想氣體，下列相關(guān)說法中正確的是()A．隨著設(shè)備的改進(jìn)和技術(shù)的提高，熱機(jī)效率可能達(dá)到100%B．絕熱膨脹和絕熱壓縮過程中，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能保持不變C．等溫壓縮過程中，因外界對氣體做功，故氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大D．等溫膨脹過程中，單位時間內(nèi)在單位面積上碰撞氣缸壁的分子數(shù)減少答案：D3．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(yùn)動起來。其原因是()A．這違反了能量守恒定律B．在任何條件下內(nèi)能都不可能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只有機(jī)械能才會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．機(jī)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(jī)械能是有條件的D．以上說法均不正確答案：C解析：機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化，但必須通過做功來實現(xiàn)。由熱力學(xué)第二定律可知，內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，同時不引起其他變化。4．隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，近期油價不斷攀升，已對各國人民的日常生活造成了各種影響，如排長隊等待加油的情景已經(jīng)多次在世界各地發(fā)生，能源成為困擾世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大難題之一，下列有關(guān)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(jī)不斷改進(jìn)，就可以把內(nèi)燃機(jī)得到的全部內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．滿足能量守恒定律的物理過程都能自發(fā)的進(jìn)行D．外界對物體做功，物體的內(nèi)能必然增加答案：BCD解析：由熱力學(xué)第二定律的開爾文表述可知A對。熱機(jī)效率總低于100%，B錯。滿足能量守恒的過程未必能自發(fā)進(jìn)行，任何過程一定滿足熱力學(xué)第二定律，C錯。由熱力學(xué)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。5．下列哪些過程具有方向性()A．熱傳導(dǎo)過程B．機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程C．氣體的擴(kuò)散過程D．氣體向真空中的膨脹答案：ABCD解析：這四個過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)涵，它們都是不可逆的，具有方向性。6．關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()A．為了增加物體的內(nèi)能，必須對物體做功或向它傳遞熱量B．對某物體做功，必定會使該物體的內(nèi)能增加C．可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程答案：ACD解析：考查熱力學(xué)定律的理解，解題的關(guān)鍵是明確熱力學(xué)兩個定律的意義。由ΔU＝W＋Q知，增加物體的內(nèi)能，可以對物體做功或向它傳遞熱量，選項A正確，B錯誤。選項C和D符合熱力學(xué)第二定律的描述。二、非選擇題7．熱力學(xué)第二定律常見的表述有以下兩種：第一種表述：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；第二種表述；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。(a)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖；外界對制冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請你根據(jù)第二種表述完成示意圖(b)。根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是________。答案：如圖所示，實質(zhì)：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。8．制冷機(jī)是一種利用工作物質(zhì)，使熱量從低溫物體傳到高溫物體的裝置，通過制冷機(jī)的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。夏天，將房間一臺正在工作的電冰箱的門打開，試分析這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度？為什么？答案：不會降低室內(nèi)的平均溫度。若將一臺正在工作的電冰箱的門打開，盡管可以不斷向室內(nèi)釋放冷氣，但同時冰箱的箱體向室內(nèi)散熱，就整個房間來說，由于外界通過導(dǎo)線不斷有能量輸入，室內(nèi)的溫度會不斷升高。能力提升一、選擇題(1、2題為單選題，3題為多選題)1．下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是()A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不會自動分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%答案：A解析：熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A不屬于熱現(xiàn)象。2．如圖中氣缸內(nèi)盛有定量的理想氣體，氣缸壁是導(dǎo)熱的，缸外環(huán)境保持恒溫，活塞與氣缸壁的接觸是光滑的，但不漏氣。現(xiàn)將活塞桿與外界連接，使其緩慢地向右移動，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(guān)，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學(xué)第二定律B．氣體從單一熱源吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律C．氣體是從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律D．ABC三種說法都不對答案：C解析：熱力學(xué)第二定律從機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性來描述是：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。本題中如果沒有外界的幫助，比如外力拉動活塞桿使活塞向右移動，使氣體膨脹對外做功，導(dǎo)致氣體溫度略微降低，是不可能從外界吸收熱量的，即這一過程雖然是氣體從單一熱源吸熱，全用來對外做功，但引起了其他變化，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律。3．關(guān)于第二類永動機(jī)，下列說法正確的是()A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動機(jī)B．第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成C．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．第二類永動機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時不引起其他變化答案：AD解析：根據(jù)第二類永動機(jī)的定義可知A選項正確，第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反熱力學(xué)第二定律，所以B選項錯誤。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能在引起其他變化時可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C選項錯誤，D選項正確。所以，該題的正確答案是A、D。二、非選擇題4．有以下說法：A．氣體的溫度越高，分子的平均動能越大B．即使氣體的溫度很高，仍有一些分子的運(yùn)動速度是非常小的C．對物體做功不可能使物體的溫度升高D．如果氣體分子間的相互作用力小到可以忽略不計，則氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)E．一由不導(dǎo)熱的器壁做成的容器，被不導(dǎo)熱的隔板分成甲、乙兩室。甲室中裝有一定質(zhì)量的溫度為T的氣體，乙室為真空，如圖所示，提起隔板，讓甲室中的氣體進(jìn)入乙室，若甲室中氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，則提起隔板后當(dāng)氣體重新達(dá)到平衡時，其溫度仍為TF．空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時，使熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外，所以制冷機(jī)的工作是不遵守?zé)崃W(xué)第二定律的G．對于一定量的氣體，當(dāng)其溫度降低時，速度大的分子數(shù)目減小，速率小的分子數(shù)目增加H．從單一熱源吸取熱量使之全部變成有用的機(jī)械功是不可能的其中正確的是________。答案：ABEG5．一種冷暖兩用型空調(diào)，銘牌標(biāo)注：輸入功率1kW，制冷能力1.2×104kJ/h，制熱能力1.3×104kJ/h。這樣，該空調(diào)在制熱時，每消耗1J電能，將放出3J多熱量，是指標(biāo)錯誤還是能量不守恒？答案：都不是。空調(diào)制冷(制熱)靠壓縮機(jī)做功，從室內(nèi)(室外)吸收熱量放到室外(室內(nèi))。在制熱時，放出的熱量等于消耗的電能與從室外吸收的熱量之和，完全可以大于電能消耗。這既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律。6．用兩種不同的金屬絲組成一個回路