2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律5熱力學(xué)第二定律的微觀解釋課后作業(yè)含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE5熱力學(xué)其次定律的微觀說明eq\o(\s\up7(限時(shí)：45分鐘總分：100分),\s\do5())一、單項(xiàng)選擇題(每小題7分，共49分)1．下列宏觀過程不能用熱力學(xué)其次定律說明的是(A)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(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會(huì)勻稱擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時(shí)間，墨水和清水不會(huì)自動(dòng)分開C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會(huì)由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動(dòng)起來D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100%解析：熱力學(xué)其次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．下列敘述中正確的是(A)A．對(duì)肯定質(zhì)量的氣體加熱，其內(nèi)能可能減小B．在任何系統(tǒng)中，一切過程都朝著熵增加的方向進(jìn)行C．物體的溫度上升，分子熱運(yùn)動(dòng)變得猛烈，每個(gè)分子動(dòng)能都增大D．依據(jù)熱力學(xué)其次定律可知，熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不行能從低溫物體傳到高溫物體解析：對(duì)肯定質(zhì)量的氣體，內(nèi)能的改變既與熱傳遞有關(guān)又與做功有關(guān)，對(duì)氣體加熱，氣體的內(nèi)能可能減小，A正確．系統(tǒng)總是自發(fā)地朝著熵增加的方向進(jìn)行，B錯(cuò)誤．溫度上升，分子的平均動(dòng)能增大，但每個(gè)分子的動(dòng)能不肯定都增大，C錯(cuò)誤．熱量在肯定條件下可以從低溫物體傳到高溫物體，D項(xiàng)錯(cuò)誤．3．對(duì)于肯定質(zhì)量的志向氣體，下列說法正確的是(C)A．溫度上升，分子的平均動(dòng)能增大，每次碰撞對(duì)容器壁的作用力增大，壓強(qiáng)肯定增大B．體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，氣體的內(nèi)能肯定增大C．絕熱壓縮肯定質(zhì)量的志向氣體時(shí)，外界對(duì)氣體做功，內(nèi)能增加，壓強(qiáng)肯定增大D．肯定質(zhì)量的志向氣體向真空自由膨脹時(shí)，體積增大，熵減小解析：對(duì)于肯定質(zhì)量的志向氣體溫度上升，但假如氣體體積增大，壓強(qiáng)不肯定增大，A錯(cuò)；體積減小，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，但假如對(duì)外放熱，氣體的內(nèi)能可能減小，B錯(cuò)；孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，D錯(cuò)．只有C對(duì)．4．下列說法正確的是(B)A．與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程有些是可逆的B．一切不行逆過程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無序程度增大的方向進(jìn)行C．由于液態(tài)水的分子無序程度比冰高，故結(jié)冰過程違反熵增加原理D．學(xué)習(xí)過程是人相識(shí)結(jié)構(gòu)從無序到有序的過程，它違反了熱力學(xué)其次定律5．對(duì)熱力學(xué)其次定律，下列理解正確的是(B)A．自然界進(jìn)行的一切宏觀過程都是可逆的B．自然界進(jìn)行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不行逆的C．熱量不行能由低溫物體傳遞到高溫物體D．其次類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，因此不行能制成解析：由熱力學(xué)其次定律可知，熱量不行能從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他改變，由此說明熱量由低溫物體傳到高溫物體是可能的，但要引起其他改變，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；其次類永動(dòng)機(jī)并不違反能量守恒，卻違反了熱力學(xué)其次定律，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．6．用隔板將一絕熱容器隔成A和B兩部分，A中盛有肯定質(zhì)量的志向氣體，B為真空(如下圖①所示)．現(xiàn)把隔板抽去，A中的氣體自動(dòng)充溢整個(gè)容器(如下圖②所示)，這個(gè)過程稱為氣體的自由膨脹．下列說法正確的是(C)A．自由膨脹過程中，氣體分子只做定向運(yùn)動(dòng)B．自由膨脹前后，氣體的壓強(qiáng)不變C．自由膨脹前后，氣體的溫度不變D．容器中的氣體在足夠長的時(shí)間內(nèi)，能全部自動(dòng)回到A部分解析：氣體分子永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，自由膨脹，氣體對(duì)外不做功，容器絕熱，其熱傳遞的能量為零．由熱力學(xué)定律及其微觀說明可知內(nèi)能不變，溫度不變，但由于體積增大，壓強(qiáng)減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確．由于涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都有方向性．狀態(tài)總是自發(fā)從有序向無序改變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤．7．某學(xué)習(xí)小組做了如下試驗(yàn)：先把空的燒瓶放入冰箱冷凍，取出燒瓶，并快速把一個(gè)氣球緊套在燒瓶頸上，封閉了一部分氣體，然后將燒瓶放進(jìn)盛滿熱水的燒杯里，氣球漸漸膨脹起來，如圖．在氣球膨脹過程中，下列說法正確的是(B)A．該密閉氣體分子間的作用力增大B．該密閉氣體組成的系統(tǒng)熵增加C．該密閉氣體的壓強(qiáng)是由于氣體重力而產(chǎn)生的D．該密閉氣體的體積是全部氣體分子的體積之和解析：一切自然過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)削減，B項(xiàng)正確；氣球膨脹分子間的距離增大，分子間的作用力減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氣體的壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁地撞擊容器壁產(chǎn)生的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；因氣體分子之間存在間隙，所以密閉氣體的體積大于全部氣體分子的體積之和，D項(xiàng)錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題(每小題9分，共27分)8．從微觀角度看(ACD)A．熱力學(xué)其次定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B．一個(gè)孤立系統(tǒng)總是從熵大的狀態(tài)向熵小的狀態(tài)發(fā)展C．一個(gè)宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)越多，越是無序，熵值越大D．出現(xiàn)概率越大的宏觀狀態(tài)，熵值越大解析：由熵增加原理——一切自然過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行，可知B錯(cuò)誤，A、C、D正確．9．倒一杯熱水，然后加入適量的糖后，糖會(huì)全部溶于水中，但一段時(shí)間后又視察到杯底部有糖結(jié)晶，關(guān)于這個(gè)過程下列敘述正確的是(BD)A．溶解過程是自發(fā)的，結(jié)晶過程也是自發(fā)的，因此熱力學(xué)其次定律是錯(cuò)誤的B．溶解過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程C．結(jié)晶過程是有序向無序轉(zhuǎn)變的過程D．結(jié)晶過程不是自發(fā)的，因?yàn)橛型饨绲挠绊懡馕觯喝芙膺^程是自發(fā)的，是由有序向無序轉(zhuǎn)變的過程；結(jié)晶過程不是自發(fā)的，通常是由于水溫降低或水的蒸發(fā)引起，是由無序向有序的轉(zhuǎn)變過程，故選項(xiàng)B、D正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤．10．下面關(guān)于熱力學(xué)其次定律微觀意義的說法正確的是(AD)A．從微觀的角度看，熱力學(xué)其次定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行C．有的自發(fā)過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行，有的自發(fā)過程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性減小的方向進(jìn)行D．在任何自發(fā)過程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)總熵不會(huì)削減解析：系統(tǒng)的熱力學(xué)過程就是大量分子無序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，從微觀角度看，熱力學(xué)其次定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)．熱力學(xué)其次定律的微觀意義是“一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)，D是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)其次定律微觀意義的描述，D對(duì)．三、非選擇題(共24分)11．(12分)質(zhì)量肯定的某種物質(zhì)，在壓強(qiáng)不變的條件下，由液態(tài)Ⅰ到氣態(tài)Ⅲ(可看成志向氣體)改變過程中溫度(T)隨加熱時(shí)間(t)改變關(guān)系如圖所示．單位時(shí)間所汲取的熱量可看作不變．(1)以下說法不正確的是A.A．在區(qū)間Ⅱ，物質(zhì)的內(nèi)能不變B．在區(qū)間Ⅲ，分子間的勢(shì)能不變C．從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ，物質(zhì)的熵增加D．在區(qū)間Ⅰ，物質(zhì)分子的平均動(dòng)能隨著時(shí)間的增加而增大(2)在區(qū)間Ⅲ，若將壓強(qiáng)不變的條件改為體積不變，則溫度上升變快(選填“變快”“變慢”或“快慢不變”)請(qǐng)說明理由．答案：理由見解析解析：依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU＝W＋Q，志向氣體的狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，在汲取相同的熱量Q時(shí)，壓強(qiáng)不變的條件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；體積不變的條件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，體積不變的條件下