4.3热力学第二定律 学科素养提升练（Word版含答案）

4.3热力学第二定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．以下现象违背热力学第二定律的有（　　）。
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100％
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能
2．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
3．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℃
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．对于实际的气体，下列说法正确的是（ ）
A．气体的内能包括气体整体运动的动能
B．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它遵循热力学第二定律
C．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现
D．两个分子间势能可能随这两个分子间距离减小而减小
6．根据你所学过的知识判断以下说法不正确的是（　　）
A．在图1中，向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于重力，主要是分子力作用的影响
B．在图2中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩（始终为气体状态），主要原因是由于随着气体体积的减小，分子间的斥力越来越大
C．用烧热的针尖接触表面涂有蜂蜡层的云母片，蜂蜡层形成了如图3所示的熔化区域，说明云母片对于导热性存在着各向异性
D．图4为热机能流图，随着机械制造工艺、机械材料等科学技术的不断发展，热机的效率仍无法达到100%
7．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
8．下列说法错误的是（　　）
A．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
B．液体表面层内分子间的相互作用力表现为斥力
C．若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
9．下列关于热现象的描述正确的是（　　）
A．根据热力学定律，热机的效率可能达到100%
B．做功和传热都是通过能量转化的方式改变系统内能的
C．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同
D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
10．下列说法正确的是（　　）
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘相比，具有相同的分子势能
C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置
D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关
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．下列关于热现象的叙述正确的是（　　）
A．因为扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
B．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体
C．在相同温度下，不同液体的饱和汽压几乎相等
D．自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
13．以下说法不正确的是（　　）
A．相同质量的100 °C的水和水蒸气内能相等
B．分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小
C．人们感觉潮湿是空气相对湿度较大造成的
D．相互之间达到热平衡的两个物体的内能一定相等
E.夏天在密闭绝热的房间内打开工作中的冰箱门，冰箱可以充当空调给室内降温
14．对于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了热力学第一定律
B．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
C．气体在等温膨胀过程中将吸收的热量全部用于对外做功，说明一个热力学系统是可以从单一热库吸收热量并全部用于做功而不引起其它影响的。
D．结晶过程是无序向有序转变的过程，说明在有些自然过程中，一个孤立系统的总熵是会减小的。
15．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是 （　　）
A．一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性增大的方向进行
B．分子间距增大时，分子间引力减小得比斥力快
C．一定质量的理想气体，若吸收热量时，内能减少了，则气体一定对外做了的功
D．物体的温度降低时，每个分子的动能都减小
E.气体吸热后温度不一定升高，对气体做功可以改变其内能
二、解答题
16．一只完好的杯子从高处落到地上摔碎了（图），这是一个可逆过程还是不可逆过程？在这个过程中熵是增加还是减少？为什么？请说说生活中的其他例子。
17．理想气体等温膨胀时，从单一热源吸取的热量全部转化为对外所做的功，这一过程是否违反热力学第二定律？为什么？
参考答案
1．B
【详解】
A．热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，故A正确；
B．任何热机效率都不可能达到100％，故B错误；
C．泥、水分离是机械能向内能的转化，故C正确；
D．物体因摩擦力而停下来，是机械能向内能的转化，是自发过程，故D正确。
故选B。
2．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。
3．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。
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．D
【详解】
A．气体的内能包括所有分子做无规则热运动的动能和势能之和，故A错误。
B．冰箱遵循热力学第二定律的原因是消耗了电能，不是因为使热量从低温物体传递到高温物体，故B错误。
C．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性．故C错误。
D．当分子间引力和斥力大小相等时，分子势能最小，设此时的间距为r0，当分子间距大于r0时，分子间势能随这两个分子间距离减小而减小，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．玻璃板被拉起时，要受到水分子间的引力，所以拉力大于玻璃板的重力， A正确；
B．压缩气体越来越费力，是因为气体的体积减小，单位体积内的分子数增多，使得在相同时间内撞击活塞的气体分子数目增多，气体的压强增大，需要用的外力增大，B错误；
C．烧热的针尖，接触涂上薄蜂蜡层的云母片上某点，经一段时间后形成图丙的形状，由于是椭圆，则说明云母具有各向异性，是单晶体，C正确；
D．根据热力学第二定律，热机把内能转化为机械能时，能量的耗散是不可以避免的，所以热机的效率不可以达到100%，D正确。
故选B。
7．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。
8．B
【详解】
A．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故A正确；
B．液体表面层内的分子之间距离大于，所以表面层内分子间的相互作用力表现为引力，故B错误；
C．一定质量的理想气体被压缩，则分子数密集程度增加，同时吸收热量，则温度升高，分子运动激烈，从压强的微观角度分析可知，压强一定增大，故C正确；
D．当分子间距小于时，分子间作用力表现为斥力，分之间距离变大分子力做正功势能降低，当距离大于，分子力表现为引力，距离变大做负功势能增加，故D正确。
本题选错误的，故选B。
9．C
【详解】
A．根据热力学定律，热机的效率不可能达到100%，A错误；
B．做功是通过能量转化的方式改变系统内能，传热是通过能量转移的方式改变系统内能，B错误；
C．达到热平衡的两系统温度相同，C正确；
D．由热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传到低温物体，热量不可以自发地从低温物体传到高温物体，但在外界的影响下热量能从低温物体传到高温物体，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项A错误；
B．80℃的液态萘凝固成80℃的固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，故B错误；
C．液体具有流动性是因为液体分子没有固定的平衡位置，选项C错误；
D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关，选项D正确。
故选D。
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．D
【详解】
A．扩散现象和布朗运动的剧烈程度虽然都与温度有关，分子永不停息的无规则运动叫做热运动，布朗运动不是分子热运动，是分子热运动的反映，故A错误；
B．蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是晶体中的多晶体，故B错误；
C．饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度；一定温度下的不同液体饱和汽的分子数密度是不同值，相同温度下不同液体的饱和汽压一般是不同的，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故D正确。
故选D。
13．ADE
【详解】
A．内能等于物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，相同质量的100°C的水与100°C的水蒸气的所有分子热运动动能相等，但水蒸气比水的体积大，分子势能较大，因此100 °C的水比同质量的水蒸气内能少，故A错误；
B．分子间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小，故B正确；
C．人们感觉潮湿是空气相对湿度较大造成的，故C正确；
D．相互之间达到热平衡的两个物体的温度一定相等，但内能不一定相等，故D错误；
E．根据热力学第二定律可知，冰箱制冷的原理在于通过压缩机做功使热量从低温物体流向高温物体，所以冰箱将冷藏室内的热量吸收后又会向外释放同等的热量，加之电冰箱工作时压缩机和线路元件等也会产生焦耳热，室内热量不减反增，所以不可能通过打开工作中的冰箱门给密闭的室内降温，故E错误。
故选ADE。
14．AB
【详解】
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了热力学第一定律，故A正确；
B．根据热力学第一定律ΔU=Q+W，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和，故B正确；
C．根据热力学第二定律，一个热力学系统不可以从单一热库吸收热量并全部用于做功而不引起其它影响，故C错误；
D．根据熵增原理，自然过程中，一个孤立系统的总熵是不会减小的，故D错误。
故选AB。
15．ACE
【详解】
A．根据熵原理，自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行，故A正确；
B．分子间距增大时，分子间引力和斥力都减小，且斥力减小得比引力快，故B错误；
C．由题意
，
根据
得到
即气体对外做功，故C正确；
D．物体的温度降低时，并不是每个分子的动能都减小，而是平均动能减小，故D错误；
E．物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温度不一定升高。做功和热传递都能改变内能，所以对气体做功可以改变其内能。选项E正确。
故选ACE。
16．不可逆过程，增加，见解析
【详解】
一只完好的杯子从高处落到地上摔碎了，它不可能再自发地恢复成一只完好的杯子，故此过程是一个不可逆过程；在这个过程中，无序程度增加，熵增加了。比如一本书掉到地板上是不可逆过程，这个过程能量是守恒的，熵增加了。
17．见解析
【详解】
这一过程不违反热力学第二定律，因为根据热力学第二定律，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，则理想气体等温膨胀时从单一热源吸取的热量全部转化为对外所做的功，这一过程不违反热力第二定律，因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化。