3.3热力学第二定律 同步练习（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 同步练习（解析版）
1．根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成
B．热效率为100%的热机是可能制成的
C．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段
2．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
3．下列关于热现象的说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
C．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律
D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于花粉颗粒内部分子无规则热运动引起的
4．关于内能，下列说法中正确的是（　　）
A．两物体质量和温度都相同，则内能也相同
B．物体吸收热量，内能一定增加
C．功可以全部转化为热，热不可以全部转化为功
D．热量从高温物体传递到低温物体的过程是不可逆的
5．关于热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．随着高科技的不断发展，绝对零度是可以达到的
B．热力学第二定律是热力学第一定律的推论
C．因为第二类永动机不违反能量守恒定律，所以它将会被制造出来
D．热量能自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体
6．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．气体吸热后温度一定升高
B．外界对气体做功，气体内能一定增加
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程一定放热
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
7．关于热现象和热力学规律，下列说法正确的是（ ）
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100％
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒故能制作成功
D．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
8．根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成
B．效率为100%的热机是不可能制成的
C．电冰箱的工作过程表明，热量可以自发地从低温物体向高温物体传递
D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段
9．根据你学过的知识，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能制成是因为热机效率不可能达到100%
B．一切与热有关的自发过程都是从有序向无序进行的
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵总是增加的
D．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的特殊表达形式
10．从能量转化的角度来看，能量的自发的转化和转移具有（ ）
A．方向性 B．永恒性 C．持久性 D．有条件性
11．下列说法正确的是（　　）
A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性
C．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
12．下列关于热学中的相关说法正确的是（　　）
A．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减小
C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，故气体的压强一定增大
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，可想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
13．下列说法正确的是（　　）
A．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚。这说明温度越高布朗运动越激烈
B．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
C．气体的体积增大内能有可能保持不变
D．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
14．根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（　　）
A．内能可以自发的转变成机械能
B．扩散的过程是完全可逆的
C．火力发电时，燃烧物质的内能不可以全部转化为电能
D．热量不可能自发的从低温物体传递到高温物体
15．下列是日常生活中的热现象的一些说法，正确的是（　　）
A．彩色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．教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，这种运动是布朗运动
C．空调既能制热也能制冷，说明热传递不存在方向性
D．恒温水池中一个气泡缓慢上升，则气泡将吸热
E.绝对湿度相同，温度越低相对湿度越大，感觉越潮湿
16．真空管太阳能热水器的主要组成部分及工作原理。
17．大规模开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光一热转换是目前技术最为成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是象日光灯管似的集热管，外有透明玻璃管，内有黑色管子（管内蓄水），由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面。试分析下列有关太阳能的利用问题：
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应？水箱为何安装在顶部而非下部？
(2)图乙中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿什么方向流动，这是为什么？，C是附助加热器，其作用是什么？。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由。
(3)试举例分析说明太阳能与电能、化学能、生物能的转换。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
（1）第二类永动机不可能制成，是因它违反了热力学第二定律，但不违反能量守恒定律，故A错误；
（2）根据热力学第二定律，机械能可以100%转化为内能，但内能不能100%转化为机械能，即热力学过程不可逆，所以，热效率为100%的热机是不可能制成的，故B错误；
（3）电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递；故C正确；
（4）从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的；故D错误；
故本题选C
【点睛】
第二类永动机违背了热力学第二定律；并不违背热力学第一定律；热量可以从低温物体向高温物体传递；改变内能的方式有做功和热传递．
2．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。
3．B
【详解】
A．绝对零度是低温的极限，不可能达到，A错误；
B．由热力学第二定律可知，在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体，B正确；
C．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，C错误；
D．花粉颗粒在液体中的布朗运动，是由于液体内部分子无规则热运动引起的，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
A．两物体的质量、温度均相等，它们的内能却不一定相同，还与分子总数有关。故A错误。
B．物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，故B错误；
C．功可以全部转化为热，热在引起外界变化的情况下也可以全部转化为功，故C错误；
D．根据热力学第二定律热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传递到高温物体。故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．绝对零度是不可以达到的，A错误；
B．热力学第二定律和热力学第一定律是两个不同的定律，分别解释不同方面的热力学的规律，B错误；
C．第二类永动机违反了热力学第二定律，所以它不会被制造出来，C错误；
D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量的转移具有一定的方向性，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．根据热力学第一定律，气体吸热的同时若对外做功，则内能不一定增大，温度不一定升高。A错误；
B．根据热力学第一定律，在绝热过程，外界对气体做功，内能增加，若非绝热过程，则内能不一定增加。B错误；
C．一定质量的理想气体等压膨胀过程，体积增大，由
可知温度升高，内能增大，，而体积增大，气体对外做功。由热力学第一定律
得，即从外界吸热。C错误；
D．热量能自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体。D正确。
故选D。
7．D
【解析】
绝对零度是低温的极限，永远不可能达到；热机的效率也不可能达到100％，选项A错误；热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体，故B错误，D正确；第二类水动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，选项C错误；故选D.
点睛：解答本题需掌握：热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．
8．B
【详解】
A．第二类永动机违反了热力学第二定律，因此不可能制成，故A错误；
B．效率为100%的热机是不可能制成的，故B正确；
C．电冰箱通过消耗电能才能把热量从低温的箱体内转移到温度较高的箱体外，故C错误；
D．从单一热源吸收热量，不可能使之完全变为有用功，故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机不可能制成才是因为热机效率无法达到100%，选项A错误；
B．一切与热有关的自发过程总是向无序性增加的方向进行，选项B错误；
C．一个孤立系统的总熵不变或增加，选项C错误；
D．热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的特殊表达形式，选项D正确。
故选D。
10．A
【详解】
试题分析：从能量转化的角度来看，能量的自发的转化和转移具有方向性，结合热力学第二定律分析．
解：根据热力学第二定律可知，能量的自发的转化和转移具有方向性，如热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体．涉及热现象的宏观过程都具有方向性．故A正确，BCD错误．
故选A
11．B
【详解】
A．能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故A错误；
B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确；
C．一对滑动摩擦力做功，两物体之间存在相对运动时，系统机械能转化为内能，如果没有相对运动，即一对静摩擦力做功，系统没有机械能转化为内能，故C错误；
D．第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故D错误；
故选B。
12．A
【详解】
A．根据液晶的特点和性质可知，液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性，A正确；
B．燃气由液态变为气态的过程中要吸收热量，故分子的分子势能增加，B错误；
C．若气体温度升高的同时，体积膨胀，压强可能不变，C错误；
D．根据热力学第二定律可知，混合气体不能自发地分离，D错误。
故选A。
13．BC
【详解】
A．布朗运动是液体内部分子做无规则运动时，对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的，胡椒粉的运动是由于水的对流形成的，不是布朗运动，故A错误；
B．温度高的物体内能不一定大，因为内能不仅与温度有关，还与质量有关；温度是分子平均动能的标志，故温度高，分子平均动能肯定大，故B正确；
C．气体的体积增大，气体对外做功，但此时气体吸收热量，内能有可能保持不变，故C正确；
D．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，并不违反热力学第二定律，故D错误。
故选BC。
14．CD
【详解】
A．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能不可以自发的转变成机械能，选项A错误；
B．很多转化过程具有方向性，扩散的过程是不可逆的，选项B错误；
C．根据热力学第二定律不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响。所以火力发电时料燃烧所释放的内能不可能全部转化为电能，选项C正确；
D．根据热力学第二定律热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项D正确。
故选CD。
15．ADE
【详解】
A．彩色液晶显示器就是利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，A正确；
B．做布朗运动的颗粒很小，用肉眼是看不到的，所以教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动，不是布朗运动，B错误；
C．空调制冷，是从低温物体向高温物体传递热量，但必须通过电流做功，这并不能说明热传递不存在方向性，C错误；
D．气泡缓慢上升的过程中，外部的压强逐渐减小，气泡膨胀对外做功，由于外部恒温，在上升过程中气泡内空气的温度始终等于外界温度，则内能不变，根据热力学第一定律可知，气泡内能不变，同时对外做功，所以必须从外界吸收热量，D正确；
E．在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下饱和汽压的比，称为空气的相对湿度，绝对湿度相同，即水蒸汽的压强相同，温度越低，饱和汽压越小，相对湿度越大，让人感觉越潮湿，E正确。
故选ADE。
16．见解析
【详解】
真空管太阳能热水器主要由真空管、保温水箱、支承架、连接管道和控制系统五大部分组成。
真空管太阳能热水器的工作原理是真空管经过吸收太阳光能转化为热能，使真空管内的水的温度不断升高，产生对流现象，又因为热水密度较小往上升，冷水密度较大往下沉，如此不断循环，最终真空管就使得保温水箱中的水温不断升高。
17．(1)见解析；(2)见解析；(3)见解析
【详解】
(1)日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管之间空气对流引起的热损失，减少热传导；
集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。
(2)顺集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动；
附助加热器作用是在阴天用电加热的方式使水温升高；
在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
(3)利用光电效应将太阳能转化成电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池，目前国产硅光电池的最大开路电压已达到600mV。
利用硅光电池的光电流随受光面积变化的特征，制成了各种自动控制装置；
利用太阳辐射能直接分解水制氢，氢是二次能源，用途广、无污染、便贮存、便运输，这是一种很有吸引力的途径；
捕获太阳能的生物是绿色植物，利用植物的光合作用，将太阳能转化成生物能。（答案不唯一，合理即可）