选修3-3 10.5 热力学第二定律的微观解释 同步练习(word含答案)
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| 名称 | 选修3-3 10.5 热力学第二定律的微观解释 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 180.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-23 07:11:14 | ||
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文档简介
选修3-3 10.5 热力学第二定律的微观解释 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 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
2. 下列说法正确的是
A. 液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
B. 一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，分子平均动能减小
C. 理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的
D. 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
3. 下列说法正确的是
A. 热量不能由低温物体传递到高温物体
B. 外界对物体做功，物体的内能必定增加
C. 效率为 的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D. 不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响
4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态 依次经过状态 、 和 后再回到状态 。其中， 和 为等温过程， 和 为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”、下列说法正确的是
A. 过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律
B. 过程中，气体分子的平均动能减小
C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D. 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
5. 下列说法正确的是
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生
C. 当分子间距 时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着由用分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D. 一定量的理想气体在等温膨胀过程中，一定吸收热量
6. 关于热现象，下列说法正确的是
A. 分子间的相互作用力总是随分子间距离的增大而减小
B. 温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
C. 在一定温度下，气体分子的密集程度越大，压强越大
D. 内能可以全部转化为机械能，而不引起其他变化
7. 在空气中摆动的摆球，摆动的幅度越来越小，直到停止摆动。关于此过程的描述中，正确的是
A. 摆球的能量正在逐渐消失
B. 摆球的机械能守恒
C. 此过程是一个典型的不可逆过程
D. 由于可以使摆球恢复摆动，所以这是一个可逆过程
8. 如图所示，一演示用的“永动机”转轮由 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是
A. 转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C. 转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D. 转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
9. 如图所示，两个相通的容器 、 间装有阀门 中充满气体， 为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门 后， 中的气体进入 中，最终达到平衡，则
A. 气体体积膨胀，内能增加
B. 气体分子势能减少，内能增加
C. 气体分子势能增加，压强可能不变
D. 中气体不可能自发地全部退回到 中
10. 下列过程中，可能发生的是
A. 某工作物质从高温热源吸收 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B. 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高
D. 两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
二、填空题（共4小题；共16分）
11. 熵是描述一个系统的无序程度的物理量，熵较大的宏观状态就是无序程度 （填“较大”或“较小”）的宏观状态，其对应的微观态个数 （填“较多”或“较少”）。一切自发的宏观过程都是不可逆的，总是向熵值 （填“增大“或”减小"）的方向进行。
12. 序与无序是相对的，无序指系统的宏观态对应的微观态个数 （填“较多”或“较少”）。自发的宏观过程总是倾向于出现较多微观态对应的宏观态，即自发的过程总是从 （填“有序”或”无序“，下同）向 发展的。
13. 下列关于热力学第二定律的说法正确的是
A．热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性
B．热力学第二定律可表述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C．热力学第二定律可表述为第一类永动机是不可能制成的
D．热力学第二定律可表述为不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
E．热力学第二定律违反能量守恒定律
14. 热力学第二定律常见的表述有两种：
第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.
图 甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述在图乙中完成示意图.根据你的理解，热力学第二定律的实质是
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率 ，制冷能力 ，制热能力 。这样，该空调在制热时，每消耗 电能，将放出 多热量，是标注错误还是能量不守恒
16. 热力学第二定律常见的表述有以下两种，
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图；外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图（b）。根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
17. 炎炎夏日，甲、乙两位同学在充满凉意的空调室内，对空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。
甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。
乙同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。
两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点进行评价。
答案
第一部分
1. C
【解析】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。
2. A
【解析】液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，选项A正确；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，温度升高，则分子平均动能增大，选项B错误；理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以即使随着人类科学技术的进步，第二类永动机也不可能研制成功，选项C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到百分之百，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，选项D错误，
3. D
【解析】根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传到高温物体。在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传到高温物体。例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以A错误。外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以B错误。热机的效率为 ，并不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律，因此它不可能制成，所以C错误。D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式，所以D正确。
4. B
5. D
6. C
7. C
8. D
【解析】转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功．故A错误。
要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供．故B错误。
转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误。
根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量．故D正确。
9. D
10. C
【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但如果有第三者的介入是可以实现的，故C项对；热量自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象具有方向性，D项错。
第二部分
11. 较大；较多；增大
12. 较多；有序；无序
13. AD
【解析】自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，故A正确；热量不能自发地由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，若存在其他影响，热量可以从低温物体传到高温物体，故B错误；热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率 ）是不可能制成的，故C错误；不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不产生其他影响，故D正确。热力学第二定律并不违背能量守恒定律，E错误。
14. 见解析图，一切与热现象有关的宏观过程均具有方向性
【解析】热机从高温热库吸收热量 ，对外做功 ，同时向低温热库放出热量 ，故热机效率 ，总小于 。
第三部分
15. 都不是
【解析】调制冷（制热）靠压缩机做功，从室内（室外）吸收热量放到室外（室内）。在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，肯定大于电能消耗，题中情况既不是标注错误，也不是能量不守恒。
16.
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
17. 空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于解析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。从图可以知道，电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管（节流阀）、蒸发器四个部分组成。这四个部分由管道连接，组成一个密闭的系统，制冷剂作为工作物质，由管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏’’，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸气做功，使它变成高温高压的蒸汽。
然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境（空气）放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体。
这些低温高压的液态制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体，随后进入电冰箱的蒸发器。在那里，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（电冰箱内）吸收大量的热量，使那里的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。
由此可见乙同学的论点正确。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 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
2. 下列说法正确的是
A. 液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离
B. 一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，分子平均动能减小
C. 理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，所以随着人类科学技术的进步，第二类永动机是有可能研制成功的
D. 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
3. 下列说法正确的是
A. 热量不能由低温物体传递到高温物体
B. 外界对物体做功，物体的内能必定增加
C. 效率为 的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
D. 不可能从单一热库吸收热量使之完全变成功，而不产生其他影响
4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态 依次经过状态 、 和 后再回到状态 。其中， 和 为等温过程， 和 为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”、下列说法正确的是
A. 过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律
B. 过程中，气体分子的平均动能减小
C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少
D. 过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化
5. 下列说法正确的是
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 凡是能量守恒的过程一定能够自发地发生
C. 当分子间距 时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着由用分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D. 一定量的理想气体在等温膨胀过程中，一定吸收热量
6. 关于热现象，下列说法正确的是
A. 分子间的相互作用力总是随分子间距离的增大而减小
B. 温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
C. 在一定温度下，气体分子的密集程度越大，压强越大
D. 内能可以全部转化为机械能，而不引起其他变化
7. 在空气中摆动的摆球，摆动的幅度越来越小，直到停止摆动。关于此过程的描述中，正确的是
A. 摆球的能量正在逐渐消失
B. 摆球的机械能守恒
C. 此过程是一个典型的不可逆过程
D. 由于可以使摆球恢复摆动，所以这是一个可逆过程
8. 如图所示，一演示用的“永动机”转轮由 根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是
A. 转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量
B. 转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身
C. 转动的叶片不断搅动热水，水温升高
D. 转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
9. 如图所示，两个相通的容器 、 间装有阀门 中充满气体， 为真空，整个系统与外界没有热交换。打开阀门 后， 中的气体进入 中，最终达到平衡，则
A. 气体体积膨胀，内能增加
B. 气体分子势能减少，内能增加
C. 气体分子势能增加，压强可能不变
D. 中气体不可能自发地全部退回到 中
10. 下列过程中，可能发生的是
A. 某工作物质从高温热源吸收 的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响
B. 打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状
C. 利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高
D. 两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开
二、填空题（共4小题；共16分）
11. 熵是描述一个系统的无序程度的物理量，熵较大的宏观状态就是无序程度 （填“较大”或“较小”）的宏观状态，其对应的微观态个数 （填“较多”或“较少”）。一切自发的宏观过程都是不可逆的，总是向熵值 （填“增大“或”减小"）的方向进行。
12. 序与无序是相对的，无序指系统的宏观态对应的微观态个数 （填“较多”或“较少”）。自发的宏观过程总是倾向于出现较多微观态对应的宏观态，即自发的过程总是从 （填“有序”或”无序“，下同）向 发展的。
13. 下列关于热力学第二定律的说法正确的是
A．热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性
B．热力学第二定律可表述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C．热力学第二定律可表述为第一类永动机是不可能制成的
D．热力学第二定律可表述为不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
E．热力学第二定律违反能量守恒定律
14. 热力学第二定律常见的表述有两种：
第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响.
图 甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述在图乙中完成示意图.根据你的理解，热力学第二定律的实质是
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率 ，制冷能力 ，制热能力 。这样，该空调在制热时，每消耗 电能，将放出 多热量，是标注错误还是能量不守恒
16. 热力学第二定律常见的表述有以下两种，
第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。
图（a）是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图；外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图（b）。根据你的理解，热力学第二定律的实质是 。
17. 炎炎夏日，甲、乙两位同学在充满凉意的空调室内，对空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。
甲同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。
乙同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。
两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点进行评价。
答案
第一部分
1. C
【解析】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。
2. A
【解析】液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，选项A正确；一定质量的理想气体，在等压膨胀过程中，对外做功，温度升高，则分子平均动能增大，选项B错误；理论上，第二类永动机并不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以即使随着人类科学技术的进步，第二类永动机也不可能研制成功，选项C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不能达到百分之百，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，选项D错误，
3. D
【解析】根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传到高温物体。在发生其他变化的前提下，热量可以由低温物体传到高温物体。例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以A错误。外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以B错误。热机的效率为 ，并不违反能量守恒定律，但它违反了热力学第二定律，因此它不可能制成，所以C错误。D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式，所以D正确。
4. B
5. D
6. C
7. C
8. D
【解析】转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功．故A错误。
要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供．故B错误。
转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误。
根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量．故D正确。
9. D
10. C
【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但如果有第三者的介入是可以实现的，故C项对；热量自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错；气体膨胀具有方向性，故B项错；扩散现象具有方向性，D项错。
第二部分
11. 较大；较多；增大
12. 较多；有序；无序
13. AD
【解析】自然界中进行的涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，故A正确；热量不能自发地由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，若存在其他影响，热量可以从低温物体传到高温物体，故B错误；热力学第二定律可表述为第二类永动机（效率 ）是不可能制成的，故C错误；不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功而不产生其他影响，故D正确。热力学第二定律并不违背能量守恒定律，E错误。
14. 见解析图，一切与热现象有关的宏观过程均具有方向性
【解析】热机从高温热库吸收热量 ，对外做功 ，同时向低温热库放出热量 ，故热机效率 ，总小于 。
第三部分
15. 都不是
【解析】调制冷（制热）靠压缩机做功，从室内（室外）吸收热量放到室外（室内）。在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，肯定大于电能消耗，题中情况既不是标注错误，也不是能量不守恒。
16.
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
17. 空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于解析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。从图可以知道，电冰箱由压缩机、冷凝器、毛细管（节流阀）、蒸发器四个部分组成。这四个部分由管道连接，组成一个密闭的系统，制冷剂作为工作物质，由管道输送，经过这四个部分，完成工作循环。
压缩机是电冰箱的“心脏’’，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸气做功，使它变成高温高压的蒸汽。
然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境（空气）放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体。
这些低温高压的液态制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体，随后进入电冰箱的蒸发器。在那里，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（电冰箱内）吸收大量的热量，使那里的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。
由此可见乙同学的论点正确。
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