2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 3.3热力学第二定律 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
3.3热力学第二定律 课时练（解析版）
1．下列说法不正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律
B．热量既能由高温物体传递到低温物体，也能由低温物体传递到高温物体
C．物体从单一热源吸收热量全部用来对外做功，这是有可能的
D．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行
2．下列关于分子动理论和热力学定律的表述，错误的是（ ）
A．若已知阿伏伽德罗常数和物质的摩尔质量，就一定能算出该物质的分子质量
B．如图为布朗运动实验中的某次观察记录，图中的折线虽不是固体颗粒的运动轨迹，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动
C．效率为100%的热机是不可能制成的，即使它并不违反能量守恒定律
D．一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，因此宏观过程只能向着无序度更大的方向发展
3．下列关于热学中的一些说法，正确的是（　　）
A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧
B．加速运动汽车中的座椅动能增大，说明座椅的温度升高
C．胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动就是布朗运动
D．蒸汽机有可能把蒸汽的内能全部转化成机械能
4．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　）
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热
B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度
C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
5．关于热力学定律下列说法正确的是（　　）
A．气体向真空的自由膨胀是可逆的
B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，气体内能减小
C．空调机既能制热又能制冷，这不遵循热力学第二定律
D．只要技术不断进步，内燃机效率可以达到百分之百
6．下列说法错误的是（　　）
A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
B．杯中的茶水慢慢冷却，该过程中有的水分子的运动速率反而增大了
C．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故
D．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化
7．下列说法正确的是（　　）
A．气体对外做功，其内能可能不变
B．空气能热水器是利用空气中的能量将水温升高，使水的温度高于空气的温度，这证明了热量可以自发地从低温物体传递到高温物体
C．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
D．布朗运动既可以发生在液体中也可以发生在气体中
8．下述说法中正确的是（　　）
A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动
B．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律
C．绝热压缩的气体，其内能一定增大
D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大
E.两个分子从无穷远到相互靠近的过程中其分子引力是逐渐增大的，而分子势能是先减小后增大的
9．如图所示，导热气缸内封闭一定质量的理想气体，外界环境保持恒温，活塞与气缸壁光滑接触，现将活塞杆缓慢向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功，下列说法正确的是（ ）
A．所有气体分子热运动的速率都相等
B．气体的压强减小
C．气体分子在单位时间内撞击气缸壁上单位面积的平均次数增加
D．气体对外做功，从外界吸收热量，但内能不变
E.气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但不违反热力学第二定律
10．下列说法正确的是（　　）
A．0 °C的冰与0 °C的水分子的平均动能相同
B．水黾可以停在水面上、叶面上的露珠呈球形都是因为表面张力
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中固体颗粒做无规则运动
D．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性
E.尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃
11．关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动和扩散现象都可以证明分子在做无规则运动
B．知道某物体的摩尔质量和密度可求出阿伏伽德罗常数
C．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变
D．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
12．关于热现象和热力学规律，下列说法中正确的是（　　）
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，引力和斥力的合力大小随着分子间距离的增大而减小
B．物体的温度升高时，并不是物体内每个分子的热运动的速率都增大
C．在温度不变的条件下压缩一定量的理想气体，此过程中气体一定对外放热
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为它违背了热力学第一定律
13．下列说法正确的是（　　）
A．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
B．在完全失重的情况下，气体对器壁的压强为零
C．30°C时水的饱和汽压小于40°C时水的饱和汽压
D．未饱和汽的压强小于同温度时饱和汽的压强
14．热力学第二定律
（1）定义：在物理学中，反映宏观自然过程的_______性的定律。
（2）热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能_______地从低温物体传到_______温物体，阐述的是传热的_______性。
（3）热力学第二定律的开尔文表述：
a.热机
①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的________变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成_______。
②热机用于做功的热量一定_______它从高温热库吸收的热量，即W_______Q；
b.热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之_______，而不产生其他影响。（该表述阐述了机械能与内能转化的方向性）
（4）热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是_______的。（选填“等价”或“不等价”）
15．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程_______（填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，________（选填“气体对外做功”“外界对气体做功”或“气体对外不做功”）。
16．为什么热机的效率不可能达到100%？
17．一个木块沿着滑板滑下桌的过程是不可逆过程吗？这是否意味着不可能使木块沿着滑板往上滑？说明你的理由。
18．第二类永动机与第一类永动机的区别是什么？它为什么不能实现？
19．一间密闭的房间里放置了一台电冰箱，为了使房间降温，有人出了一个主意，建议把冰箱接通电源，打开冰箱门，让冰箱的“冷气”进入房间中，房间就变冷了。这种方法可行吗？请说明道理。
20．日常生活中有许多熵增加的例子，请列举几个。
参考答案
1．A
【详解】
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，故A错误；
B．热量既能由高温物体传递到低温物体，也能由低温物体传递到高温物体，故B正确；
C．物体从单一热源吸收热量全部用来对外做功，这是有可能的，故C正确；
D．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增加的方向进行，故D正确；
故选A。
2．D
【详解】
A．已知阿伏伽德罗常数和物质的摩尔质量，根据
一定能算出该物质的分子质量，故A正确；
B． 布朗运动是固体小颗粒的运动，图中的折线是每隔一段时间悬浮颗粒的位置，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动，故B正确；
C．效率为100%的热机是不可能制成的，违反了热力学第二定律，并不违反能量守恒定律，故C正确；
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，所以一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值越大代表着越无序，一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故D错误。
故选D。
3．A
【详解】
A．水的表面张力是由于水表面层的分子间的引力使水表面绷紧，选项A正确；
B．宏观物体的动能与微观粒子的动能以及温度无关，加速运动汽车中的座椅动能增大，不能说明座椅的温度升高，选项B错误；
C．布朗运动用肉眼是观察不到的，胡椒粉在开水中剧烈翻滚的运动不是布朗运动，选项C错误；
D．根据热力学第二定律可知，蒸汽机不可能把蒸汽的内能全部转化成机械能，选项D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周围的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，选项A错误；
B．由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，选项B错误；
C．热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，选项C正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A错误；
B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，因为绝热，无法从外界吸热，所以气体内能减小，故B正确；
C．空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故A正确，不合题意；
B．根据麦克斯韦速率分布规律，当温度降低时，大部分液体分子的速率减小，但个别分子的速率可能增大了，故B正确，不合题意；
C．在南方的梅雨季节，空气中的相对湿度较大，蒸发变慢，湿衣服不容易晾干，故C正确，不合题意；
D．根据热力学第二定律，空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能，故D错误，符合题意。
故选D。
7．ACD
【详解】
A．气体对外做功，若气体吸收热量，则气体的内能可能不变，选项A正确；
B．空气能热水器是把空气中的低温热量吸收进来，经过压缩机后转化为高温热能以此来升高水的温度，在此过程中，需要外界对其做功，故B错误；
C．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，选项C正确；
D．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，即布朗运动既可以发生在液体中也可以发生在气体中，选项D正确。
故选ACD。
8．ACE
【详解】
A．布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒在液体分子撞击下的无规则运动，A正确；
B．第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律，B错误；
C．绝热压缩的气体，外界对它做功，没有放出热量，根据热力学第一定律，其内能一定增大，C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均动能比乙物体分子平动能率大，但甲物体分子平均速率比一定比乙物体分子平均速率大，D错误；
E．两个分子从无穷远到相互靠近的过程中，其分子引力和斥力都逐渐增大，而分子力先做正功后做负功，因此分子势能是先减小后增大，E正确。
故选ACE。
9．BDE
【详解】
A．在一定的温度下，气体分子热运动的速率各不相同，具有一定的统计分布，A错误；
BC．气体温度不变，体积增大，根据玻意耳定律，压强减小，分子的密集程度减小，因此单位时间内撞击气缸壁上单位面积的平均次数减少，B正确、C错误；
D．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，因此内能不变，气体吸收的热量等于对外做的功，D正确；
E．在等温膨胀过程中，气体从单一热源吸热，全部用来对外做功，但不违反热力学第二定律，此过程由外力对活塞做功来维持，即对外界产生了其他影响，如果没有外力的作用，则不可能发生，E正确。
故选BDE。
10．ABC
【详解】
A．0 °C的冰与0 °C的水温度相同，分子平均动能相同，故A正确；
B．水黾可以停在水面上、叶面上的露珠呈球形都是因为表面张力，故B正确；
C．布朗运动就是悬浮在液体或者气体中固体颗粒做无规则运动，故C正确；
D．液晶是一种特殊物质形态，它像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故D错误；
E．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，而绝对零度也无法达到，故制冷机不可以使温度降到－273.15 ℃以下，故E错误。
故选ABC。
11．AD
【详解】
A．布朗运动和扩散现象都证明分子在不停地做无规则运动，故A正确；
B．知道某物体的摩尔质量和密度可求出摩尔体积，不能求出阿伏伽德罗常数，故B错误；
C．物体放出热量Q为负值，同时对外做功W为负值，根据
可知内能一定减小，故C错误；
D．根据热力学第二定律，物体从单一热源吸收的热量不能全部用于做功而不引起其他变化，所以在产生其他变化的情况下物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故D正确。
故选AD。
12．BC
【详解】
A．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，并且都随分子间距的增大而减小，分子力（合力）随分子间距的增大表现为斥力减小，后变为引力，随距离的增大先增大后减小，故A错误；
B．物体的温度升高时，分子平均动能增大，并非每个分子速率都增大，每个分子仍在无规则运动，B正确；
C．理想气体内能只与温度有关，温度不变，内能不变，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体一定对外放热，C正确；
D．第二类永动机没有违反热力学第一定律，但是违反了热力学第二定律，所以不可能制成，D错误；
故选BC。
13．ACD
【详解】
A．由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，故A正确；
B．气体压强产生的原因是由于气体分子不断对容器的器壁碰撞而产生的，而不是由于气体的重力产生的，在失重情况下气体分子的热运动不会受到影响，对容器壁的压强不会变化，故B错误；
C．饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，所以30°C时水的饱和汽压小于40°C时水的饱和汽压，故C正确；
D．一定温度下，饱和汽的分子数密度一定，饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫这种液体的饱和汽压，饱和气压只指此蒸汽的分气压，与其他气体压强无关，未饱和汽的密度小于饱和汽的咪咕，所以未饱和汽的压强小于饱和汽压，故D正确。
故选ACD。
14．方向 自发 高 方向 化学能 机械能 小于 < 完全变成功 等价
【详解】
略
15．不违背 气体对外做功
【详解】
[1]热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。
[2]制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功。
16．见解析
【详解】
热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，克服机械间摩擦做功，剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到100%。
17．一木块沿着滑板下滑的过程属于机械运动，若滑板是光滑的，则该过程是可逆过程，这不意味着木块不可能沿着光滑斜面往上滑；当木块在具有一定的初速度时，可以沿着滑板往上滑，木块向上运动的过程中动能转化为重力势能。
【详解】
一木块沿着滑板下滑的过程属于机械运动，不属于热力学的过程，若滑板是光滑的，则该过程是可逆过程，木块在具有一定的初速度时，可以沿着滑板往上滑，木块向上运动的过程中动能转化为重力势能。
18．见解析
【详解】
第二类永动机定义：从单一热源吸收的热量，可以全部用来做功，而不引起其他变化的机器。即：效率η=100%的机器。第一类永动机是指不消耗任何能量就能永远转下去，它违反了能量守恒定律；
不能实现原因：违背了热力学第二定律，但没有违背能量守恒定律。
19．不可行，见解析
【详解】
冰箱的作用是将冰箱内部的热量通过压缩机的工作“拿“到冰箱外面（注意不是室外），总的能量还是在室内。当冰箱的门开着的时候，冰箱的压缩机将一直处于工作状态，电能一直在转化为热能（室内的温度不会降低），所以房间的温度将一直上升。
20．见解析
【详解】
熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵值越大，表明系统内分子运动越无序，任何自然过程一定总是沿着熵增加的方向进行的，如热传导过程总是沿着无序程度增加的方向进行的；一副扑克牌，随着洗牌次数增加，无序程度就会增加；队列解散后的学生，时间越久学生的位置越无序；气体分子向真空中扩散，时间越久，气体分子越无序。