3.4热力学第二定律 自主提升过关练（word版含答案）

3.4热力学第二定律 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．关于能源的开发和节约，你认为下列哪些观点是错误的（　　）
A．常规能源是有限的，无节制地利用常规能源，如石油之类，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现
C．能源的开发和利用，必须要同时考虑其对环境的影响
D．通过核聚变利用核能是目前开发新能源的一种新途径
2．如图所示，两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中接触点2插在冷水中，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于一现象，下列说法中正确的是（　　）
A．这一实验过程违反了热力学第二定律
B．在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变
C．在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能
D．在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能
3．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可制造，但不违背能量守恒定律
B．两邻近分子间的作用力变大时，分子间的分子势能一定变大
C．单晶体和多晶体都具有固定的熔点和确定的几何形状
D．既然能量是守恒的，所以不用节约能源
4．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
5．选用下列八种表述组合出的四个选项中全都正确的一项是（　　）
①布朗运动反映了微粒分子在做无规则热运动
②水黾可以停在水面上是因为液体有表面张力
③一定质量的的水变成的水蒸气其内能增加
④第一类永动机由于违反热力学第一定律而不可能制成
⑤当分子间距离增大时分子间引力和斥力都减小
⑥各个方向导热性能均相同的晶体一定是多晶体
⑦若气体从外界吸收热量则内能一定增大
⑧热量可以从低温物体向高温物体传递
A．①③⑤⑦ B．①②⑥⑧ C．③④⑤⑥ D．②③⑤⑧
6．下列说法正确的是（　　）
A．若已知气体的摩尔质量、密度，可以计算出每个气体分子的体积
B．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明
C．玻璃、橡胶、蜂蜡、食盐、沥青都是非晶体
D．电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外界，违背了热力学第二定律
7．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
8．下列说法正确的是（　　）
A．图甲中的酱油蛋是布朗运动的结果
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为水对水黾具有浮力
C．图丙中酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律
9．下列说法中正确的是（　　）
A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．第二类永动机没有违背能量守恒定律，所以可以制造出来
D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大
10．下列说法中正确的是（　　）
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将内能转化为机械能
B．抽香烟的人周围烟雾缭绕，可以说明分子在不停地做无规则运动
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从丝绸转移到玻璃棒，因而玻璃棒带正电
D．高压锅运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高的原理
11．下列说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小
B．温度高的物体内能一定大
C．第二类永动机违反了热力学第二定律
D．叶面上的小露珠呈球形是由于大气压力的作用
12．下列对物理事实或现象的描述正确的是（　　）
A．自然界中的能量是守恒的，但由于能量耗散现象的存在，能源危机不可避免
B．闭合回路中某两点电势差不为零，则电路中一定有电流
C．电场中某点电势越高，点电荷在该点的电势能一定越大
D．奥斯特发现了电磁感应现象，而电磁感应现象的应用又使人类生活跨入到电气化时代
13．下列说法正确的是（　　）
A．当一定质量的气体吸热时，其内能可能减小
B．当分子间距离增大时，分子间的引力增大，斥力减小
C．并不是所有晶体的物理性质都表现为各向异性，但所有晶体都有固定的熔点
D．密闭容器中液体上方的饱和汽压随温度的升高而增大
E.热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体，是因为违背了热力学第一定律
14．下列说法正确的是（ ）
A．低温的物体可以自发把热量传递给高温的物体，最终两物体可达到热平衡状态
B．在r0C．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
D．地球大气的各种气体分子中氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少
E.水的饱和汽压与水面的大气压强无关，只与水的温度有关
15．下列说法正确的是（　　）
A．气体压强是因为大量气体分子对器壁持续的碰撞引起的
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．固体、液体和气体都会有扩散现象发生
D．第二类永动机不能制成，是因为违反了能量守恒定律
E.物体的动能增大，其内部每个分子的动能不一定增大
二、解答题
16．太阳与地球的距离为，太阳光以平行光束入射到地面.地球表面的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量约为.设水面对太阳的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%能量重新辐射出去.太阳辐射可将水面的水蒸发（设在常温常压下蒸发1kg水需要的能量），而后凝结成雨滴降落到地面.
（1）估算整个地球表面的年平均降雨量（以mm表示，球面积为）.
（2）太阳辐射到地球的能量中只有50%到达地面，所以一年中太阳辐射到地球表面水面部分的总能量不能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由.
17．(1)随着科技的迅猛发展和人们生活水平的提高，下列问题一定能够实现或完成的是 (　　)
A．假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则大约20年能数完(阿伏加德罗常数NA取6.0×1023个/mol)
B．热量可以从低温物体传到高温物体
C．热机的效率达到100 %
D．太阳能的利用普及到老百姓的日常生活中
(2)某学校研究性学习小组组织开展一次探究活动，想估算地球周围大气层空气的分子个数和早晨同中午相比教室内的空气的变化情况．一学生通过网上搜索，查阅得到以下几个物理量数据：地球的半径R＝6.4×106 m，地球表面的重力加速度g＝9.8 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，空气的平均摩尔质量M＝2.9×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023个/mol.另一个同学用温度计测出早晨教室内的温度是7℃，中午教室内的温度是27℃.
①第一位同学根据上述几个物理量能估算出地球周围大气层空气的分子数吗？若能，请说明现由；若不能，也请说明理由．
②根据上述几个物理量能否估算出中午跑到教室外的空气是早晨教室内的空气的几分之几？
参考答案
1．B
【详解】
常规能源是有限的的，需要节制，能量虽然守恒，但能量耗散导致能量的品质降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，也往往对环境产生破坏，从而应开发新型的清洁型的能源，例如通过核聚变利用核能是目前开发新能源的一种新途径，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
2．D
【详解】
A．热力学第二定律由实际热现象总结而来，故任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；
BCD．在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能,由于有电能产生，则热水减少的内能大于冷水增加的内能，故BC错误，D正确；
故选D。
3．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，但不违背能量守恒定律。故A正确；
B．若分子间距大于平衡间距，向平衡位置移动时，分子力增大，分子势能减小；故B错误；
C．所有的晶体均具有固定的熔点，多晶体是许多单晶体杂乱无章的组合而成的，所以多晶体没有确定的几何形状。故C错误；
D．自然界的能量是守恒，但根据热力学第二定律可知，宏观热现象具有方向性，由于能量耗散的存在，能源的品质在下降，但能够被人类使用的能源不断减少，所以节约能源非常有必要。故D错误。
故选A。
4．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。
5．D
【详解】
①固体微粒由于受到周围液体分子撞击的冲力不平衡而引起运动，所以布朗运动是液体分子无规则运动的反映，故①错误；
②水黾可以停在水面上是因为液体有表面张力，故②正确；
③一定质量的的水变成的水蒸气，分子动能不变，分子势能增加，所以其内能增加，故③正确；
④第一类永动机由于违反了能量守恒定律而不可能制成，故④错误；
⑤当分子间距离增大时分子间引力和斥力都减小，故⑤正确；
⑥一块晶体，若其各个方向的导热性相同，可能是多晶体，但不是一定是多晶体，故⑥错误；
⑦若气体从外界吸收热量，内能不一定增大，如气体对外界做功，且做的功比吸收的热量大，故⑦错误；
⑧热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故⑧正确；
综上可知D正确，ABC错误。
故选D。
6．B
【详解】
A．若已知气体的摩尔质量、密度，可以计算出每个气体分子运动占据的空间的体积，选项A错误；
B．扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，选项B正确；
C．玻璃、橡胶、蜂蜡、沥青都是非晶体，食盐是晶体，选项C错误；
D．电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外界，要消耗电能，此过程并不违背了热力学第二定律，选项D错误。
故选B。
7．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。
8．C
【详解】
A．图甲中的酱油蛋是扩散运动的结果，A错误；
B．图乙中的水黾可以停在水面，是因为表面张力的结果，B错误；
C．图中两种材料上的酱油滴，从形状可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润，C正确；
D．图丁中电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，要消耗电能，并不违背热力学第二定律，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．改变物体内能的方式有两种，做功和热传递，对某物体做功，如果同时物体向外放出热量，则物体的内能可能不变或减小，A错误；
B．有外力做功时，热量可能从低温物体传到高温物体，B错误；
C．第二类永动机虽然没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以不可能制造出来，C错误；
D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将机械能能转化为内能，A错误；
B．缭绕的烟雾内是固体小颗粒的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，B错误；
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，因而玻璃棒带正电，C错误；
D．高压锅是封闭的，上方气体在有限的空间越来越多且温度越来越高，压强越来越大，运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．随着分子间的距离增大，分子间引力、斥力都减小，故A错误；
B．内能不仅仅与温度有关，还与体积、质量等其他条件有关，故B错误；
C．第二类永动机违反了热力学第二定律，无法达到效率为100%，故C正确；
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体的表面张力的作用，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性，因为自然界中的能量是守恒的，所以能源危机不可避免，故A正确；
B．闭合回路中某两点电势差不为零，则电路中不一定有电流，例如闭合的线框，在匀强磁场中做切割磁感线运动，相框两点间有电势差，但是无电流，故B错误；
C．电场中电势高的地方，正电荷在该点具有的电势能大，电场中电势高的地方，负电荷在该点具有的电势能小，故C错误；
D．法拉第发现了电磁感应现象，使人类从蒸汽机时代步入了电气化时代，故D错误。
故选A。
13．ACD
【详解】
A．根据热力学第一定律，如果气体吸热的同时对外做功，其内能可能减小。A正确；
B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小。B错误；
C．单晶体各向异性，多晶体各向同性，所有的晶体都有固定的熔点。C正确；
D．密闭容器中液体上方的饱和汽压随温度的升高而增大。D正确；
E．热量不可以自发地从低温物体传递到高温物体，是因为违背了热力学第二定律。E错误。
故选ACD。
14．BDE
【详解】
A．根据热力学第二定律，低温的物体不能自发的把热量传递给高温的物体，故A错误；
B．当r=r0时，分子势能最小，则在r0C．用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母各向异性，云母是晶体，选项C错误；
D．温度是分子平均动能的量度，温度越高，分子平均动能越大，质量越小速度越大，氢分子质量小，其平均速率较大，更容易挣脱地球吸引而逃逸，因此大气中氢含量相对较少，故D正确；
E．水的饱和汽压与水面的大气压强无关，只与水的温度有关，随温度降低而减小，故E正确。
故选BDE。
15．ACE
【详解】
A．气体压强的产生是大量气体分子对器壁持续的碰撞引起的，A正确；
B．热量可以从低温物体传到高温物体，只是不可能自发地从低温物体传到高温物体，B错误；
C．扩散运动是分子的一种基本运动形式，固体、液体和气体中都会有扩散现象发生，C正确；
D．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，D错误；
E．分子的动能与物体的机械能无关，E正确。
故选ACE。
16．（1） （2）大气层吸收；大气层散射、反射；云层遮挡
【详解】
(1) 设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，
W=1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m
使地球表面覆盖一层水的厚度为h
解得：
h=1.0×103mm
(2) 大气层吸收；大气层散射、反射；云层遮挡
17．(1)B、D (2)①能，理由见解析 ②
【详解】
(1)可估算需要10万年才能数完，所以A错；热力学第二定律告诉我们B正确；热机是把内能转化为机械能的机器，根据热力学第二定律可知C错；太阳能的开发和利用是人类开发新能源的主要思路，完全可以实现全民普及太阳能，所以D正确．正确的答案为B、D.
(2)①能．因为大气压强是由大气重力产生的，
由p0＝＝，得m＝
把查阅得到的数据代入上式得m≈5.2×1018kg
大气层空气的分子数为
N＝NA＝×6.0×1023个
≈1.1×1044个
②可认为中午同早晨教室内的压强不变，根据等压变化规律＝，
将T1＝280 K、T2＝300 K，代入得
V2＝V1
故跑到室外的空气体积ΔV＝V2－V1＝V1
所以跑到室外空气占早晨室内的比例为
＝＝.