2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册3.4热力学第二定律 练习 (Word版含答案)

3.4热力学第二定律 精选练习1（解析版）
一、选择题
1．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
2．对热现象的认识和应用，下列说法正确的是（　　）
A．热量不能从低温物体传到高温物体
B．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点
C．改变物体内能的方法有做功和热传递
D．一切能源都取之不尽，用之不竭
3．下列说法中正确的是（　　）
A．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质无关
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是周围液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的
4．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成功的原因是违背能量守恒定律
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．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
5．下列说法正确的是 （　　）
A．气体难压缩是因为气体分子间的斥力增大时引力减小
B．分子的运动遵从牛顿运动定律
C．热量可以从低温物体传向高温物体
D．一定质量的理想气体，压强与温度成正比
6．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
7．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（　　）
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
8．下列说法错误的是（　　）
A．某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内分子数为
B．气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动的结果
C．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能
D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成
9．下列说法正确的是（　　）
A．气体的内能是分子热运动的动能之和，只能通过热传递来改变
B．功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功
C．气体的温度不变时，不会发生热传递
D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，也能自发地从低温物体传递到高温物体
10．下列说法正确的是（　　）
A．物体放出热量，分子的平均动能一定减小
B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性减少的方向进行
C．机械能可以自发地全部转化为内能，内能不可能自发地全部转化为机械能
D．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-273℃
11．下列有关现象的描述或判断正确的是（ ）
A．露珠通常呈现球状，是水的表面张力作用的结果
B．气体可以被压缩，但又不能无限地被压缩说明气体分子间存在相互作用的斥力
C．悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动就是分子热运动
D．在一个孤立的系统内，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行
12．下列说法正确的是（　　）
①当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小
②雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用
③一定质量的的水变成的水蒸气，其分子之间的势能增加
④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
⑤空气的绝对湿度越大，人们感觉越潮湿
⑥液体不浸润某种固体则附着层内部液体分子相互排斥
⑦热量一定是从内能多的物体传递到内能少的物体
⑧可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
A．②③④⑧ B．②③④⑤⑦ C．①②④⑧ D．②④⑤⑥⑧
13．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机
B．物体对外做功，其内能一定减少
C．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，违反了热力学第二定律
D．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
14．下列哪些现象属于能量耗散（　　）
A．利用水流能发电获得电能
B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能
C．电池的化学能转化为电能
D．火炉把房子烤暖
15．下列对热学相关知识的判断中正确的是（　　）
A．对一定质量的气体加热，其内能一定增大
B．物体温度升高时，物体内的每个分子的速率都将增大
C．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大
D．功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程
E.自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源
二、解答题
16．一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。
17．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会如何变化？为什么？
参考答案
1．D
【详解】
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；
B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；
C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但是在外界条件的干预下热量能地从低温物体传到高温物体，例如电冰箱，A错误；
B．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错误；
C．改变物体内能的方法有做功和热传递，C正确；
D．能源可分为可再生能源与不可再生能源，如化石能源是不可再生能源，虽然地球上化石能源非常丰富，但总有枯竭的时候，水能、风能等属于可再生能源，源非常丰富，D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．沸点的高低与外界的大气压有关，高原地区水的沸点较低，这是因为高原地区气压较低的缘故，故A错误；
B．空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，故B错误；
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，故C错误。
D．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子对颗粒的撞击作用不平衡所引起的，故D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项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，选项B正确；
C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，选项C错误；
D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，选项D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A．体被压缩时有时需要用较大的力，这是因为气体被压缩时要克服压强所产生的压力，故A错误；
B．牛顿运动定律不适用于微观高速，所以分子的运动不遵从牛顿运动定律，故B错误；
C．产生其他影响下的情况下，热量可以从低温物体传向高温物体，故C正确；
D．由理想气体的状态方程
可知，一定质量的理想气体，体积一定时，压强与温度成正比，故D错误。
故选C。
6．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。
7．D
【详解】
A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；
B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；
C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；
D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则1摩尔气体的分子数，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为，故A正确；
B．气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动的结果，故B正确；
C．根据热力学第二定律，热机的效率不可能到达100%，则即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终也不可能实现内能完全转化为机械能，故C错误；
D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。
本题选错误的，故选C。
9．C
【详解】
A．气体的内能是分子动能和分子势能之和，可以通过做功和热传递两种方式改变，故A错误；
B．热力学第二定律开尔文表述：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。只有在不产生其它影响的条件下，从单一热源吸热全部变功才是不可能的（被客观规律所禁止的），也就是说第二定律并不禁止下列情形：存在其他变化时，热全部变功，或者说：“从单一热源取热，把它全部变为功”并非不可能，但只有在发生其他变化时，才能实现，故B错误；
C．气体的温度不变时，内能不变，在无外界做功情况下，由热力学第一定律知不会发生热传递，故C正确；
D．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；在外界影响下，热量才能从低温物体传递到高温物体，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．根据热力学第一定律
可知，物体放出热量，物体的内能不一定减小，所以物体分子的平均动能不一定减小，故A错误；
B．气体的扩散运动总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故B错误；
C．机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能，故所以C正确；
D．尽管技术不断进步，但热机的效率仍不能达到100%，制冷机却也无法可以使温度降到-273℃，故D错误；
故选C。
11．A
【详解】
A．露珠通常呈现球状，是水的表面张力作用的结果，A正确；
B．气体可以被压缩，但又不能无限地被压缩说明分子之间有间距，当气体分子间距被压缩到最小，分子本身的大小就不可以压缩了 因此不能被无限压缩，B错误；
C．悬浮在液体中的微小颗粒的无规则运动间接反映并证明了分子热运动，C错误；
D．根据热力学第二定律一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行，D错误。
故选A。
12．A
【详解】
①当分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小。故①错误；
②由于水的表面张力作用，雨伞伞面上的细小孔并不会漏雨，故②正确；
③一定质量的的水变成的水蒸气，水从外界吸收热量，由液体变成气体，分子间的距离变大了，分子之间的势能增加，故③正确；
④由理想气体状态方程
知压强不变，体积增大时，温度升高。对于一定质量的理想气体，温度升高，分子平均动能增大，气体的内能增大
体积增大，气体对外做功
由热力学第一定律
知
故气体一定从外界吸热。故④正确；
⑤空气的相对湿度越大，人们感觉越潮湿，相对湿度越小感觉越干燥，故⑤错误；
⑥如果附着层的液体分子和固体分子吸引力较小，则液体不浸润该固体，则附着层内部液体分子相互吸引，使得液体体积尽可能收缩到最小，故⑥错误；
⑦热量能从温度高的物体传递到温度低的物体，但温度高的物体的内能不一定大，故⑦错误。
⑧根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量使之完全变成功，但要产生其他影响，故⑧正确。故A正确，BCD错误。
故选A。
13．AD
【详解】
A．即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机。因为这违背热力学第二定律。A正确；
B．物体对外做功，如果物体吸收热量，则其内能可能不会减少。B错误；
C．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反了热力学第二定律，因为这个过程引起了外界的变化。C错误；
D．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律。D正确。
故选AD。
14．BD
【详解】
能量耗散是指其他形式能转化为内能，最终分散在周围环境中无法重新收集起来并加以利用的现象，转化为能够重新收集并加以利用的能量不能称为能量耗散，能量在转化和转移过程中有方向性，并且能量品质不断降低。
故选BD。
15．CDE
【详解】
A．气体内能变化由做功和热传递共同决定，故A错误；
B．温度升高，分子的平均动能增大，部分分子速率也会减小，故B错误；
C．理想气体压强和体积增大。温度一定增大。内能一定增大，故C正确；
D．一切涉及热现象的宏观过程都是不可逆的，故D正确；
E．自然界中的能量在数量上是守恒的。但能量在转化过程中，品质逐渐降低，可利用的能量在逐渐减少，故要节约能源，故E正确。
故选CDE。
16．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。
17．升高，原因见解析
【详解】
冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间和外界没有热传递，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高。