2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章熱力學(xué)定律4熱力學(xué)第二定律課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選擇性必修3

PAGE4-熱力學(xué)其次定律(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一熱力學(xué)其次定律1．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)其次定律的說(shuō)法正確的是()A．全部符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能真的發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不行逆的C．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功以轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而不帶來(lái)其他影響D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的BC[熱運(yùn)動(dòng)的宏觀過(guò)程會(huì)具有肯定的方向性，符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程并不能都真的發(fā)生，故A錯(cuò)誤，依據(jù)熱力學(xué)其次定律，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不行逆的，所以氣體向真空的自由膨脹是不行逆的，故B正確，D錯(cuò)誤；依據(jù)熱力學(xué)其次定律，不行能從單一熱源汲取熱量使之完全變勝利而不產(chǎn)生其他影響，所以機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無(wú)法全部用來(lái)做功變成機(jī)械能，故C正確。]2．下列說(shuō)法正確的是()A．一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都具有方向性B．熱量不行能從低溫物體傳給高溫物體C．氣體的擴(kuò)散過(guò)程具有方向性D．一切形式的能量間的相互轉(zhuǎn)化都不具有可逆性C[熱力學(xué)其次定律反映了全部與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都具有方向性，A、D錯(cuò)誤；熱量不是不能從低溫物體傳給高溫物體，關(guān)鍵是會(huì)不會(huì)產(chǎn)生其他影響，B錯(cuò)誤；氣體擴(kuò)散過(guò)程具有方向性，C正確。]3．(多選)關(guān)于制冷機(jī)制冷過(guò)程的說(shuō)法中，正確的是()A．此過(guò)程違反了熱力學(xué)其次定律B．此過(guò)程沒有違反熱力學(xué)其次定律C．此過(guò)程違反了能量守恒定律D．此過(guò)程沒有違反能量守恒定律BD[制冷機(jī)可以從低溫物體汲取熱量傳給高溫物體，但必需消耗電能，熱力學(xué)其次定律并不否認(rèn)熱量可從低溫物體傳給高溫物體，只是該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生其他影響，A錯(cuò)誤，B正確；任何自然和物理過(guò)程都不違反能量守恒定律，C錯(cuò)誤，D正確。]4．關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是()A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度漸漸降低，并達(dá)到肯定零度，最終實(shí)現(xiàn)熱機(jī)效率100%B．熱量不行能從低溫物體傳遞給高溫物體C．其次類永動(dòng)機(jī)遵從能量守恒，故能做成D．用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0×105J，同時(shí)空氣向外界放出熱量1.5×105J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5×105JD[由熱力學(xué)其次定律知B、C錯(cuò)；肯定零度不行達(dá)到，A錯(cuò)；由熱力學(xué)第肯定律知D正確。]5．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都具有方向性B．一切不違反能量守恒定律的物理過(guò)程都是可能實(shí)現(xiàn)的C．由熱力學(xué)其次定律可以推斷物理過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)行D．一切物理過(guò)程都不行能自發(fā)地進(jìn)行AC[熱力學(xué)其次定律是反映宏觀自然過(guò)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；并不是全部符合能量守恒定律的宏觀過(guò)程都能實(shí)現(xiàn)，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤。]6．關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說(shuō)法中正確的是()A．我們可以利用高科技手段，將流散到四周環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來(lái)加以利用而不引起其他改變B．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機(jī)，將海水的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)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．溫度上升時(shí)，物體中每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都將增大B[由熱力學(xué)其次定律可知，A錯(cuò)誤，B正確；由分子間作用力與分子間距離的關(guān)系可知，C錯(cuò)誤；溫度上升時(shí)，物體中分子的平均動(dòng)能增大，但并不是每個(gè)分子的動(dòng)能都增大，即并不是每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，D錯(cuò)誤。]◎考點(diǎn)二能源是有限的7．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化是不行逆的B．氣體向真空的自由膨脹是不行逆的C．假如一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較有序的D．假如一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)明這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較無(wú)序的BD[熱現(xiàn)象的宏觀過(guò)程都是不行逆的，故A錯(cuò)誤，B正確；微觀態(tài)越多越無(wú)序，因?yàn)闊o(wú)序是各處都一樣，平均沒有差別，故D正確，C錯(cuò)誤。]8．(多選)煤、石油、自然氣作為能源的共同特點(diǎn)的下列說(shuō)法正確的是()A．可再生能源，取之不盡，用之不竭B．不行再生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)C．來(lái)自太陽(yáng)輻射的能量D．污染環(huán)境的能源BCD[煤、石油、自然氣是不行再生、污染環(huán)境的能源，它是由動(dòng)、植物轉(zhuǎn)化而來(lái)的，其來(lái)源可追溯到太陽(yáng)能，故B、C、D正確。]9．熱力學(xué)其次定律常見的表述方式有兩種，其一：不行能使熱量由低溫物體傳到高溫物體而不引起其他改變；其二：不行能從單一熱源汲取熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他改變。第一種表述方式可以用圖甲來(lái)表示，依據(jù)你對(duì)其次種表述的理解，假如也用類似的示意圖來(lái)表示，請(qǐng)你依據(jù)其次種表述完成示意圖乙。[解析]由圖甲可知，使熱量由低溫物體傳到高溫物體必伴隨著壓縮機(jī)的做功，即引起其他改變；對(duì)于其次種方式，熱機(jī)工作時(shí)，從高溫物體汲取熱量，只有一部分用來(lái)對(duì)外做功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，另一部分熱量要排放給低溫物體，其表述示意圖如圖所示。[答案]見解析(建議用時(shí)：15分鐘)10．(多選)我們絕不會(huì)看到：一個(gè)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(dòng)能，使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。其緣由的下列說(shuō)法正確的是()A．這違反了能量守恒定律B．在任何條件下內(nèi)能都不行能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只有機(jī)械能才會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是有條件的D．機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他改變CD[機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化，但必需通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)。由熱力學(xué)其次定律可知，內(nèi)能不行能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他改變；無(wú)論采納任何設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化總是遵循能量守恒定律，故C、D正確。]11．(多選)如圖所示，為電冰箱的工作原理示意圖；壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)，在蒸發(fā)器中制冷劑汽化汲取箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過(guò)冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外。下列說(shuō)法正確的是()A．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?yàn)槠湎牧穗娔蹸．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第肯定律D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第肯定律BC[熱力學(xué)第肯定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式能的轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的詳細(xì)表現(xiàn)，適用于全部的熱學(xué)過(guò)程，C正確，D錯(cuò)誤；再依據(jù)熱力學(xué)其次定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必需借助于其他系統(tǒng)做功，A錯(cuò)誤，B正確。]12．一輛汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為66.15kW，每小時(shí)耗(柴)油14kg，請(qǐng)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。(柴油的燃燒值為4.3×107J/kg)[解析]計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率可依據(jù)熱機(jī)效率的定義，先求動(dòng)身動(dòng)機(jī)做的有用功和消耗的燃料完全燃燒放出的能量，然后再求熱效率。發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)做的功W＝Pt＝66150W×3600s＝2.3814×108J完全燃燒14kg柴油放出的能量Q總＝4.3×107J/kg×14kg＝6.02×108J有用功的能量Q有＝W＝2.3814×108J所以η＝eq\f(Q有,Q總)＝eq\f(2.3814×108J,6.02×108J)×100%≈39.6%發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是39.6%。[答案]39.6%13．能源問(wèn)題是當(dāng)前熱門話題，傳統(tǒng)的能源——煤和石油，由于儲(chǔ)量有限，有朝一日要被開采完，同時(shí)在運(yùn)用過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)污染，找尋新的、無(wú)污染的能源是人們努力的方向，利用潮汐發(fā)電即為一例。如圖表示的是利用潮汐發(fā)電，左方為陸地和海灣，中間為大壩；其下有通道，水經(jīng)通道可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。漲潮時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，堵住通道，如圖甲。潮落至最低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電，如圖乙。待內(nèi)外水面高度相同時(shí)，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點(diǎn)，又進(jìn)水發(fā)電，如圖丙。設(shè)海灣面積為5.0×107m2，高潮與低潮間高度差為3.0m，則一天內(nèi)流水的平均功率為____MW。[解析]潮汐發(fā)電其實(shí)質(zhì)就是將海水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。每次