3.3热力学第二定律 达标作业（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 达标作业（解析版）
1．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
2．下列说法中正确的是（ ）
A．能量的耗散从能量的转化角度反映出自然界中宏观过程的方向性
B．能量守恒表明，节约能源是无意义的
C．随着科技的发展，永动机是可以制成的
D．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律
3．在合理节约能源的同时，还要大力开发新能源，下列能源中不属于新能源的是（　　）
A．天然气 B．核能 C．太阳能 D．地热能
4．下列说法中正确的是（　　）
A．就改变物体内能来说做功和热传递是两种相同的方式
B．只要制造出足够小的温度计就能测出个别分子的温度
C．要使变化了的系统重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响
D．两种不同的液体在一个容器中能够自发地混合，然后又自发地各自分开
5．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（　　）
A．气体体积膨胀，对外做功
B．气体分子势能减少，内能增加
C．体积变大，温度降低
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
6．下列说法正确的是（ ）
A．液体表面张力的方向与液面相切
B．单晶体和多晶体的物理性质都是各向异性，非晶体都是各向同性
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快
D．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律
7．下列说法中不正确的是（　　）
A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的
B．功是能量转化的量度
C．自然界中每种物质的运动形式都有与其相应的能所对应
D．能的转化和守恒定律是可以制造出“永动机”的理论依据
8．热传导的规律为（　　）
A．热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体
B．热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体
C．热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体
D．热量总是从比热容较大的物体传递给比热容较小的物体
9．关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大
B．一定量气体吸收热量，其内能不一定增大
C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体
D．第二类永动机不仅违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律
10．下列说法正确的是（　　）
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
C．热量不可能从低温物体传给高温物体
D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能可以全部转化为电能
11．下列说法中正确的是（　　）
A．当分子间的相互作用表现为引力时，其分子间没有斥力
B．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定变大
C．热量不能自发从高温物体传给低温物体
D．多晶体和非晶体都没有固定的熔点
12．下列说法中正确的是（　　）
A．气体的温度降低，每个气体分子运动的速率都降低
B．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
C．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
E.空调机压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以这一过程不遵守热力学第二定律
13．下列说法正确的是（　　）
A．自然界中不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，这是在高温条件下通过分子的扩散完成的
C．在潮湿的天气里，洗了的衣服不易晾干，是因为空气的绝对湿度大
D．为了保存玉米地的水分，可以把地面土壤锄松，破坏土壤里的毛细管
E.当液体与固体接触时，接触位置会形成附着层。附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏时，它们之间表现为浸润
14．下列说法正确的是（ ）
A．金刚石、食盐、玻璃和天然水晶都是晶体
B．质量相等的两种理想气体，温度相同时内能一定相同
C．昆明的冬天，人们感觉比较干燥，说明空气相对湿度小
D．一切热现象的自发过程，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
E.荷叶表面的水珠呈现球形，是由于水对荷叶不浸润，在表面张力的作用下形成的
15．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。
16．举例说明不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。
参考答案
1．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．
2．A
【详解】
试题分析：根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，选项A正确；能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，所以节约能源是有意义的，选项B错误；因为永动机违背能量守恒定律或者热力学第二定律，故随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，选项C错误；能量守恒是自然界遵循的普遍规律，选项D错误；故选A．
考点：能量
3．A
【详解】
A．天然气在不久之后就将不复存在，属于常规能源，不属于新能源，故A错；
B．核能属于新能源，故B对；
C．太阳能属于新能源，故C对；
D．地热能属于新能源，故D对。
题意选不属于新能源的答案，故选A。
4．C
【详解】
A.做功是能量转化，热传递是能量转移，故A错误；
B.温度是大量分子无规则运动的宏观表现，一个分子的温度没有意义，也就无法测量，故B错误；
C.根据热力学第二定律可知，要使变化了的系统重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，故C正确；
D.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，两种不同的液体在一个容器中能够自发地混合，但是不能自发的分开，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，故A错误；
BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不变，故BC错误；
D．由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D正确。
故选D。
6．A
【解析】
【详解】
液体表面张力有使液面的面积收缩到最小的趋势，其方向与液面相切，选项A正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体都是各向同性，选项B错误；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，选项C错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，选项D错误；故选A.
7．D
【分析】
做功与热传递在改变物体的内能的效果上是等效的，但从能的转化观点来看它们的区别在于做功是其他形式的能转化为内能，能量的形式没有变化；热传递则是内能在物体间发生转移；功是物体能量转化的量度；结合热力学第二定律分析。
【详解】
A．根据做功与热传递的特点可知，做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，故A正确；
B．做功的过程总伴随能量的转化，功是物体能量转化的量度，故B正确；
C．自然界中每种物质的运动形式都有其相应的能所对应，故C正确；
D．结合热力学第二定律可知，第二类永动机不违反能的转化和能量守恒定律，但第二类永动机不能制成，故D错误。
故选D。
【点睛】
8．B
【详解】
AB．热量总是自发的从温度高的物体传递给温度低的物体；也可以从温度低的物体传递到温度高度的物体，但引起其它的变化；不能说热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体，故A错误，B正确；
C．热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，与内能多少没有关系，故C错误；
D．热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，和物体的比热容没有关系，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
AB．做功与热传递是改变物体内能的两种方式，一定量的气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，故A错误，B正确；
C．不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体，但在一定条件下温度可以从低温物体传到高温物体，如空调制热过程，故C错误；
D．第二类永动机不违反能量守恒定律但违反了热力学第二定律，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
A．能量耗散是指能量的可利用率越来越低，由于能量守恒，故能量不会减少，A错误；
B．根据热力学定律可知，与热现象有关的宏观自然过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，B正确；
C．根据热力学第二定律可知，能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但可以借助其他办法实现，C错误；
D．火力发电机发电时，能量转化的过程为化学能—内能—机械能—电能，因为内能—机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，D错误。
故选B。
11．B
【详解】
A．分子间同时存在引力和斥力，表现为引力时，是分子引力大于分子斥力，故A错误；
B．一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，说明温度升高，根据可知，压强一定变大，故B正确；
C．热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体，故C错误；
D．晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故D错误。
故选B。
12．BCD
【详解】
A．气体的温度降低，分子的平均速率降低。故A错误；
B．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动。故B正确；
C．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，分子间距变大，分子力做负功，其分子之间的势能增加。故C正确；
D．在宏观上，温度表示了分子的热运动的剧烈程度，故只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低。故D正确；
E．空调机压缩机制冷时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，前提条件是压缩机做功了，这个热学过程不是自发的，所以这一过程仍然遵守热力学第二定律。故D错误。
故选BCD。
13．ABD
【详解】
A．因为能量转化或转移具有方向性，所以自然界中不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生，A正确；
B．生产半导体器件时，需要在纯净半导体材料中掺入其他元素，这是在高温条件下通过分子的扩散完成的，B正确；
C．在潮湿的天气里，洗了的衣服不易晾干，是因为空气的相对湿度大，C错误；
D．为了保存玉米地的水分，可以把地面土壤锄松，破坏土壤里的毛细管，D正确；
E．当液体与固体接触时，接触位置会形成附着层。附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏时，它们之间表现为不浸润，E错误。
故选ABD。
14．CDE
【详解】
A．金刚石、食盐、天然水晶都是晶体，玻璃是非晶体，A错误；
B．温度相同，两气体的分子平均动能相同，虽质量相同，但气体分子数不一定相同，故内能不一定相同，B错误；
C．人们感觉比较干燥是空气相对湿度较小造成的，C正确；
D．根据熵增加原理可知，一切热现象的自发过程，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，D正确；
E．荷叶表面的水珠呈现球形，是由于水对荷叶不浸润，在表面张力的作用下形成的，E正确。
故选CDE。
15．（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
16．见解析
【详解】
由热力学第二定律可知：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。
举例：当热量自发地从温度为T1的高温物体传向温度为T2的低温物体时，高温物体的熵减少
低温物体的熵增加
由于T1>T2，故熵的变化为
即熵增加，故不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。