3.4《熱力學第二定律》分層練習（解析版）-人教版高中物理選修三-A4

第1頁3.4熱力學第二定律分層作業(yè)題組一熱力學第二定律1.（2023·全國·高三專題練習）下列宏觀過程不能用熱力學第二定律解釋的是（）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，會均勻擴散到整杯水中，經過一段時間，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，內能不會自發(fā)地轉化為機械能而動起來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的效率達到100%【答案】A【詳解】A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中，這種現(xiàn)象與溫度無關，不是熱現(xiàn)象，不能用熱力學第二定律解釋，A符合題意；B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經過一段時間，墨水和清水不會自動分開，這種現(xiàn)象與溫度有關，溫度越高，分子運動越激烈，擴散越快，根據(jù)熱力學第二定律，墨水和清水不會自動分開，B不符合題意；C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，物體的內能減少，根據(jù)熱力學第二定律，內能不會自發(fā)地轉化為機械能而動起來，C不符合題意；D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，根據(jù)熱力學第二定律，最終也不會使汽車熱機的效率達到100%，D不符合題意。故選A。2．（2023·全國·高三專題練習）下列關于熱力學第二定律的說法正確的是（）A．所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能發(fā)生B．一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的C．機械能可以全部轉化為內能，在不產生其他影響的情況下，內能可以全部用來做功而轉化成機械能D．氣體向真空的自由膨脹是可逆的【答案】B【詳解】A．符合能量守恒定律，但違背熱力學第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，A錯誤；B．根據(jù)熱力學第二定律可知熱現(xiàn)象具有方向性，一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，B正確；C．機械能可以全部轉化為內能，在不產生其他影響的情況下，內能無法全部用來做功而轉化成機械能，C錯誤；D．根據(jù)熱力學第二定律可知熱現(xiàn)象具有方向性，氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，D錯誤。故選B。3．（2022·高三課時練習）根據(jù)熱力學定律，下列說法錯誤的是（）A．電冰箱的工作表明，熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞B．空調機在制冷過程中，從室內吸收的熱量少于向室外放出的熱量C．科技的不斷進步使得人類有可能生產出從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化的熱機D．即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產生的內能全部轉化為機械能【答案】C【詳解】A．熱量可以在外界做功的情況下從低溫物體向高溫物體傳遞，但不能自發(fā)進行，故A正確，不符合題意；B．空調機在制冷過程中，從室內吸收的熱量少于向室外放出的熱量，故B正確，不符合題意；C．不可能從單一熱源吸熱全部用來對外做功而不引起其他變化，故C錯誤，符合題意；D．根據(jù)熱力學第二定律，即使沒有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機也不可以把燃料產生的內能全部轉化為機械能，故D正確，不符合題意。故選C。4．（2023春·內蒙古赤峰·高二?？茧A段練習）（多選）下面關于熵的說法中正確的是（

）A．在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小B．熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體C．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第一定律D．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內能轉化為機械能是可能的【答案】AD【詳解】A．根據(jù)熱力學第二定律可知，在自然過程中一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小，故A正確；B．熱量在自發(fā)過程中只能由高溫物體傳遞給低溫物體，故B錯誤；C．第二類永動機不違反能量守恒定律，但違反了熱力學第二定律，故C錯誤；D．利用淺層海水和深層海水之間的溫度差制造一種熱機，將海水的一部分內能轉化為機械能是可能的，故D正確。故選AD。5．（2023·全國·高三專題練習）下列說法正確的是（）A．一定質量的理想氣體放出熱量，則分子平均動能一定減少B．熱力學第二定律是反映宏觀自然過程的方向性的定律C．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱機的效率不可能達到100%D．一定質量的理想氣體膨脹時對外界做了功，它的內能可能減少【答案】BCD【詳解】A．根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q可知，一定質量的理想氣體放出熱量，Q為負值，但若外界同時對氣體做功，W為正，則其內能不一定減少，分子平均動能不一定減少，A錯誤；B．熱力學第二定律就是反映宏觀自然過程的方向性的定律，B正確；C．由熱力學第二定律的開爾文表述可知熱機的效率不可能達到100%，C正確；D．一定質量的理想氣體膨脹時對外界做功，W為負值，當吸熱Q＜|－W|時內能減小，當吸熱Q＞|－W|時內能增大，當吸熱Q＝|－W|時內能不變，故它的內能可能減少，D正確。故選BCD。6．（2023·天津·模擬預測）根據(jù)熱學中的有關知識，判斷下列說法中正確的是（）A．機械能可以全部轉化為內能，內能也可以全部用來做功轉化成機械能B．自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的C．盡管技術不斷進步，熱機的效率仍不能達到100%，制冷機卻可以使溫度降到－293℃D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，隨著科技的進步和發(fā)展，第二類永動機可以被制造出來【答案】AB【詳解】A．機械能可以全部轉化為內能，而內能也可以全部轉化為機械能，只是在這個過程中會引起其他變化，A正確；B．根據(jù)熱力學第二定律可知，自發(fā)的熱傳遞過程是向著分子熱運動無序性增大的方向進行的，B正確；C．根據(jù)熱力學第三定律可知，制冷機也不能使溫度降到－293℃（低于絕對零度），C錯誤；D．第一類永動機違背能量守恒定律，第二類永動機不違背能量守恒定律，但違背了熱力學第二定律，第二類永動機不可能被制造出來，D錯誤。故選AB。7．（2023·全國·高三專題練習）如圖所示，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的熱量，經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（）A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能C．電冰箱的工作原理違背熱力學第一定律D．電冰箱除了將熱量從低溫熱庫傳到高溫熱庫外，工作過程中所產生的其他一切影響，無論用任何辦法都不可能加以消除【答案】BD【詳解】C．熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內能與其他形式能的轉化規(guī)律，是能量守恒定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C錯誤；AB．根據(jù)熱力學第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，故A錯誤，B正確；D．壓縮機工作時會發(fā)熱，將一部分電能轉化為內能消耗掉，這種影響沒法消除，故D正確。故選BD。題組二能源是有限的8．（2021秋·吉林·高二統(tǒng)考學業(yè)考試）能源和環(huán)保問題是當今熱門話題，以下選項屬于清潔能源的是（）A．太陽能 B．柴薪 C．煤炭 D．石油【答案】A【詳解】A．太陽能在使用時，不會對環(huán)境造成污染，屬于清潔能源，A正確；B．柴薪燃燒時能產生一氧化碳等空氣污染物，不屬于清潔能源，B錯誤；C．煤在燃燒時能產生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物，不屬于清潔能源，C錯誤；D．石油在燃燒時能產生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物，不屬于清潔能源，D錯誤。故選A。9．（2021秋·云南玉溪·高二階段練習）下列說法不正確的是（）A．利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源，可減少環(huán)境污染B．用純電動汽車代替燃油汽車，可改善空氣質量C．能量是守恒的，我們不需要節(jié)約能源D．能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性.能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的【答案】C【詳解】A．利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源，可減少環(huán)境污染，選項A正確，不符合題意；B．用純電動汽車代替燃油汽車，能減小尾氣的排除，可改善空氣質量，選項B正確，不符合題意；C．能量雖然是守恒的，但是可利用的能源越來越少，所以我們需要節(jié)約能源，選項C錯誤，符合題意；D．能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性；能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是有條件的，也是有代價的，選項D正確，不符合題意。故選C。10．（2023秋·江西上饒·高二統(tǒng)考期末）（多選）關于能源的分類與應用，以下說法正確的是（）A．煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能B．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡、用之不竭的C．煤、汽油是一種清潔能源D．水能是可再生能源【答案】AD【詳解】A．煤、石油.天然氣等化石燃料，是由古代動植物的遺體轉化來的，而動植物體內的能量最初都可以追溯到太陽能，A正確；B．煤、石油等常規(guī)能源是不可再生資源，更是有限的。B錯誤；C．煤、汽油燃燒過程中都會產生有害物質（有毒氣體），C錯誤；D．水能是可再生能源，D正確。故選AD。11．（2021秋·全國·高二期末）（多選）關于能量和能源，下列說法正確的是（）A．能量耗散會導致能量品質降低B．可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡C．煤炭、石油等石化能源是清潔的、可再生能源D．能量在轉化和轉移過程中總量保持不變，所以沒有必要節(jié)約能源【答案】AB【詳解】A．能量在轉化和轉移過程中，其總量保持不變，但品質越來越差，即可利用率越來越低，故A正確；B．可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡，故B正確；C．煤炭、石油等石化能源是不可再生能源，故C錯誤；D．能量在轉化和轉移過程中總量保持不變，但能量的轉化具有方向性，所以需要節(jié)約能源，故D錯誤。故選AB。12．(多選)用兩種不同材料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，如圖所示，電流計指針會發(fā)生偏轉，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，熱水的內能全部轉化成電能，電能則部分轉化成冷水的內能D．在實驗過程中，熱水的內能只有部分轉化成電能，電能則全部轉化成冷水的內能【答案】AB【詳解】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；在實驗過程中，熱水中的內能除轉化為電能外，還通過傳熱、電流的熱效應使金屬絲及冷水的溫度升高，熱水的溫度降低，所以內能沒有全部轉化為電能，電能除轉化為冷水的內能外，還有部分轉化成了金屬絲的內能，B正確，C、D錯誤。13.圖中汽缸內盛有一定質量的理想氣體，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能只與溫度有關，則下列說法正確的是()A．氣體是從單一熱庫吸熱，全用來對外做功，因此此過程違反熱力學第二定律B．氣體是從單一熱庫吸熱，但并未全用來對外做功，所以此過程不違反熱力學第二定律C．氣體是從單一熱庫吸熱，全用來對外做功，但此過程不違反熱力學第二定律D．以上三種說法都不對【答案】C【詳解】“汽缸壁是導熱的，缸外環(huán)境保持恒溫”說明氣體內能不變，因此氣體吸收的熱量全部用來對外做功，但這并不違背熱力學第二定律，因為有外力控制著，活塞緩慢移動。故C正確。14．(多選)下列宏觀過程能用熱力學第二定律解釋的是()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，會均勻擴散到整杯水中，經過一段時間，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，不會由內能自發(fā)地轉化為機械能而動起來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的效率達到100%【答案】BCD【詳解】熱力學第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A不屬于熱現(xiàn)象，錯誤；由熱力學第二定律可知B、C、D正確。15．（2011·江蘇·高考真題）如圖所示，一演示用的“永動機”轉輪由5根輕桿和轉軸構成，輕桿的末端裝有形狀記憶合金制成的葉片，輕推轉輪后，進入熱水的葉片因伸展面“劃水”，推動轉輪轉動。離開熱水后，葉片形狀迅速恢復，轉輪因此能較長時間轉動。下列說法正確的是（）A．轉輪依靠自身慣性轉動，不需要消耗外界能量B．轉輪轉動所需能量來自形狀記憶合金自身C．轉動的葉片不斷攪動熱水，水溫升