3.3热力学第二定律 达标练习（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
3.3热力学第二定律 达标练习（解析版）
1．下列有关热学的说法中正确的是（ ）
A．气体放出热量，其分子的平均动能一定减小
B．气体温度升高，分子的平均动能一定增大
C．随着科技的进步，物体的温度可以降低到－300 °C
D．热量不可以从低温物体传递到高温物体
2．下列说法正确的是（ ）
A．不考虑摩擦的热机可以把吸收的能量全部转化为机械能
B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
C．晶体在一定条件在可以转变为非晶体，而非晶体不能转变为晶体
D．能量耗散过程违背了热力学第一定律
3．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不能被制成，是因为违背了能量守恒定律
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
4．关于能量或能量的转化或转移，下列说法正确的是（　　）
A．某种能量可以凭空消失，而不引起其它变化
B．能量的转化和转移具有不可逆性
C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律
D．第二类永动机违背能量转化与守恒定律
5．如图将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨水会逐渐扩散到整杯水中，呈均匀分布，则这个过程中熵的变化是（ ）
A．不变 B．变大 C．变小 D．无法确定
6．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动说明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动
B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热压缩过程，气体分子的平均动能减小
C．电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，违背了热力学第二定律
D．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体
7．根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是（ ）
A．布朗运动反映了悬浮小颗粒内部分子在不停地做无规则的热运动
B．随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小，分子势能一定减小
C．第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
8．下列说法中正确的是（　　）
A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了花粉中分子做无规则的热运动
B．一切晶体的所有物理性质都具有各向异性
C．热量不能从低温物体传到高温物体
D．浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象，浸润液体在细管内上升，不浸润液体在细管内下降
9．下列关于热现象的描述正确的是（　　）
A．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的
B．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律
D．能量耗散过程中能量不守恒
10．下列说法正确的是（　　）
A．热量不可能从低温物体传到高温物体
B．机械能全部转化成内能的实际宏观过程是不可逆过程
C．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D．已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，可计算出分子直径大小
11．下列说法不正确的是（　　）
A．饱和气压与热力学温度成正比
B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律
C．当分子间的引力与斥力平衡时，分子力一定为零，分子势能一定最小
D．在任何自然过程中，一个孤立系统中的总熵不会减少
12．下列过程中可能发生的是（　　）
A．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开
B．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高
C．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发溢进去，恢复原状
D．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
13．下列说法中正确的是（ ）
A．因为液体表面具有收缩的趋势，所以液体表面分子间只有引力没有斥力
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性
C．晶体熔化过程中吸收热量，分子平均动能一定增大
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
E.气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关
14．关于温度与内能的关系下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度变化时，它的内能一定改变
B．气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关
C．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性
D．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关
E.盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大
15．下列说法中正确的是（　　）；
A．扩散现象和布朗运动可证明分子在做永不停息的无规则运动
B．有一分子a从无穷远处趋近固定不动的分子b，当a到达受b的分子力为零处时，a具有的动能一定大
C．第二类永动机是不可能制成，因为它违反了能量守恒定律
D．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
E.随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度
16．如图所示，竖直放置的圆柱形气缸由上下两部分组成，上面部分横截面为4S，下面部分横截面为S，两部分高度均为H，气缸顶部导热良好，其余部分绝热。气缸内有一质量为的绝热活塞，将气缸内的理想气体分成上下两部分，初始时两部分气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝对下面部分气体缓慢加热，并保证上面部分气体温度保持T0不变，不计活塞与气缸之间的摩擦，重力加速度为g。求：
（1）活塞刚离开MN、PQ时下面部分气体的温度T1；
（2）当活塞升高时下面部分气体的温度T2。
17．试想，如果分子的运动可自发地从无序变为有序，会有什么现象发生？这些现象会自然发生吗？为什么？请与同学讨论交流。
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
A．物体放出热量，根据热力学第一定律的表达式△U=Q+W，由于不清楚W的变化，所以内能无法确定，从而无法判断温度的升降，温度是分子平均动能的标志，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，故B正确；
C．由热力学第三定律知物体的温度不可以降低到低于-273.15℃，故C错误；
D．在一定的条件下，热量可以从低温物体传递到高温物体，故D错误。
2．B
【解析】
由热力学第二定律可知，热机效率不可能达到100%，故A错误；物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，故B正确；晶体在一定条件在可以转变为非晶体，非晶体也可以转变为晶体，故C错误；能量耗散过程不违背热力学第一定律，故D错误．所以B正确，ACD错误．
3．B
【详解】
A．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，故A错误；
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，被液体分子撞击时越有可能失去平衡，所以运动越剧烈，布朗运动就越明显，故B正确；
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但必须引起其他能量的变化，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．据能量守恒定律可知，某种能量不可以凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，A错误；
B．有些能量的转化和转移具有可逆性，如单摆中动能与重力势能的转化，有些能量的转化和转移具有不可逆性，如机械能与内能的转化，B错误；
C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律，不可能制成，C正确；
D．第二类永动机不违背能量转化与守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
墨水原来处于较小的空间（一滴），无序程度小，后来处于较大空间，无序程度大，故熵变大。
故选B。
6．D
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，说明液体分子在做无规则运动，而不是说明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动，选项A错误；
B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热压缩过程，则Q=0，W>0，则根据 U=W+Q可知， U>0，气体的内能变大，气体分子的平均动能增大，选项B错误；
C．电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，因为要消耗电能，则不违背热力学第二定律，选项C错误；
D．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体，如天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶是非晶体，选项D正确。
故选D。
7．D
【解析】
A、布朗运动是固体微粒的无规则运动是由液体分子撞击形成的，反应了液体分子的无规则运动，故A错误；
B、首先明确了开始分子之间距离与r0关系，才能判断分子势能的变化情况，若开始分子之间距离小于r0，则在分子之间距离增大到大于r0过程中，分子势能先减小后增大，故B错误；
C、根据热力学第二定律可知，第二类永动机并未违反能量守恒定律，而是违反了宏观自然过程发展的方向性，即违反了热力学第二定律，故C错误；
D、根据气态方程可知一定质量的理想气体压强不变，体积增大，温度一定升高，因此内能增加，体积增大则对外做功，根据△U=W+Q可知，气体一定吸收热量，故D正确．
本题考查了热力学定律和分子动理论的基础知识，在平时练习中要加强对这些基本知识的理解与应用．
8．D
【详解】
A．悬浮在水中花粉颗粒的布朗运动反映了水分子做无规则的热运动，选项A错误；
B．多晶体表现为各向同性，单晶体的物理性质表现为各向异性，单不是说单晶体的所有物理性质都具有各向异性，选项B错误；
C．根据热力学第二定律可知，热量能从低温物体传到高温物体，但是要引起其他的变化，选项C错误；
D．浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象，浸润液体在细管内上升，不浸润液体在细管内下降，选项D正确。
故选D。
9．B
【详解】
A．热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，故A错误；
B．达到热平衡的两系统温度相同，故B正确；
C．空调机作为制冷机使用时，在压缩机做功的情况下，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不违反热力学第二定律，故C错误；
D．能量耗散过程中能量也守恒，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，但是有外界影响时热量可能从低温物体传到高温物体，所以A错误；
B．根据热力学第二定律可知，机械能全部转化成内能的实际宏观过程是不可逆过程，所以B正确；
C．当分子力表现为斥力时，随分子间距离的增大而增大，分子力做正功，则分子势能随分子间距离的增大而减小，所以C错误；
D．由于气体分子间间隙较大，已知气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，不能计算出一个气体的体积，只能算出一个气体分子所占空间的体积，则可计算出相邻分子间的距离，所以D错误；
故选B。
11．A
【分析】
正确
【详解】
A．饱和汽的气压随温度而变。温度越高，饱和汽的气压越大，但与热力学温度不成正比，故A错误，符合题意；
B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中吸收的热量等于对外做的功，并不违反热力学第二定律，因为热力学第二定律的前提是不引起其他变化，B选项中并没有限制，故B正确；
C．当分子间的引力与斥力平衡时，如下图中 处
此时分子势能一定最小，故C正确；
D．用熵的概念表示热力学第二定律：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故D正确。
故选A。
12．B
【详解】
A．扩散现象有方向性，因此不能自发地各自分开，故A错误；
B．根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些手段是可以实现的，故B正确；
C．气体膨胀具有方向性，不能自发溢出又自发溢进去，使其恢复原状，故C错误；
D．要使内能全部转化为机械能必定要引起其他影响，故D错误。
故选B。
13．BDE
【详解】
A．根据分子动理论可知，分子间同时存在着引力和斥力，A错误；
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，B正确；
C．晶体熔化过程中虽然吸热，但是温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，C错误；
D．根据热力学第二定律的微观解释，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，D正确；
E．气体压强的微观解释：气体压强的大小和单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关，E正确。
故选BDE。
14．BCD
【详解】
A．温度是分子的平均动能的标志，物体的温度变化时，分子平均动能发生变化；但物体的内能与物体的温度、体积、还与物体的质量、摩尔质量有关，所以物体的温度变化时，它的内能不一定改变，故A错误；
B．气体的温度升高1K，内能的变化是相同的，而内能的变化与吸收的热量以及外界对气体的做功两个因素有关，所以气体的温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关，故B正确；
C．热力学第二定律表明，自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故C正确；
D．根据分子运动的规律知，物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关，故D正确；
E．理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故E错误；
故选BCD。
15．ABD
【详解】
A．扩散现象和布朗运动可证明分子在做永不停息的无规则运动，A正确；
B．有一分子a从无穷远处趋近固定不动的分子b，分子力做正功，当a到达受b的分子力为零处时，a具有的动能达到最大；此后分子力做负功，动能一定减小；B正确；
C．第二类永动机并没有违背能量守恒定律，但却违背了热力学第二定律，C错误；
D．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，D正确
E．根据热力学第三定律得知，绝对零度只能接近，不能达到。E错误；
故选ABD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）活塞对MN、PQ压力为零时下部分气体的压强p满足
由查理定律可得
上两式联立解得
（2）当活塞升高时，对上面部分气体
对活塞，由平衡条件
对下面部分气体
解得
17．见解析
【详解】
如果分子的运动可以自发地从无序变为有序，那么内能会自发地全部转化为机械能，低温物体会自发地将热量传递到高温物体等现象将会发生，这违背了热力学第二定律，这些现象将不可能自然发生。