3.4热力学第二定律 同步训练（word版含答案）

3.4热力学第二定律
一、选择题（共15题）
1．关于热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．在一定条件下物体的温度可以降到绝对零度
B．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
C．热机的效率可以达到100%
D．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传给高温物体
2．关于热力学，下列说法中正确的是（　　）
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C．热量不可以从低温物体传递到高温物体
D．气体对外做功，其内能一定减小
3．用隔板将一容器隔成A和B两部分，A中盛有一定量的气体，B为真空（如图① ），现把隔板抽去，A中的气体将自动充满整个容器（如图②），这个过程称为气体的自由膨胀．则关于气体的自由膨胀下列说法中正确的是
A．在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同．
B．在自由膨胀过程中，只要把握好隔板插入的时机，全部气体就能到达B部分．
C．气体充满整个容器后，只要时间足够长，还能全部自动回到A部分．
D．气体充满整个容器后，B部分中的某些气体分子有可能再回到A部分．
4．关于下列实验事实，说法正确的是________．
A．随着低温技术的发展，物体的温度可以降到0 K
B．由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
C．吸收了热量的物体，其温度可以降低
D．分子间引力和斥力可以单独存在
5．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式
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
6．下列说法正确的是（　　）
A．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”
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些非晶体在不同的方向上有不同的光学性质
C．一定质量的理想气体温度升高、体积减小时，气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大
D．同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，分子平均动能也不相同
7．如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5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
8．下列说法正确的是（　　）
A．物理量中表述加速度和功时均可引入正负号，所以它们都是矢量
B．电导率是电阻率的倒数，即=，的单位用国际单位制中的基本单位表示为
C．卡文迪许利用扭秤实验装置测出了静电力常量
D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律
9．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
10．根据所学的热学知识，可以确定下列说法正确的是（ ）
A．某星球表面的温度可能为－300℃
B．第二类永动机不可能制成的原因是违背了能量守恒定律
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．在引起其他变化的情况下，使从单一热源吸收的热量全部用来做功是有可能的
11．下列关于热现象和热力学规律的说法正确的是（　　）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．物体的温度越高，其分子平均动能一定越大
C．热量不可能从低温物体传到高温物体
D．压缩气体需要用力，这是气体分子间斥力的宏观表现
12．以下说法正确的是（　　）
A．有些晶体是各向同性的
B．布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也叫分子热运动
C．内能相等的两个物体相互接触，不可能发生热传递
D．随着科技的进步，人类一定能制造出从单一热源吸收热量使之完全转化为功而不产生其他影响的热机
13．下列说法正确的是（ ）
A．饱和气压与温度无关
B．热量可以从低温物体传到高温物体
C．空气的绝对湿度可用空气中所含水蒸气的压强来表示
D．第二类永动机不可能制成的原因，在与其违背了能量守恒定律
E．当人们的皮肤感到潮湿时，空气相对湿度一定较大
14．下列说法正确的是（　　）
A．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，是不可逆的
B．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点
C．物体对外界做功同时吸收热量，物体的内能不可能减小
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，分子力可能先增大后减小
E．水管中水的流速越大，水分子的热运动越剧烈
15．关于热力学定律，下列说法正确的是_____
A．量子技术可以使物体的最低温度达到绝对零度
B．系统的内能增量可能小于系统从外界吸收的热量
C．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
D．可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
E．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大方向进行
二、填空题
16．根据能的转化和守恒定律及能量转化的方向性，人们认识到，自然界中进行的涉及______现象的宏观过程都具有______性，例如机械能可以______转化为内能，但内能______全部转化成机械能，而不引起其他变化。
17．根据热力学定律，下列说法正确的是__________
A．电冰箱的工作表明，热量可以从低温物体向高温物体传递]
B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
C．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机
D．即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能
E．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”
18．汽车内燃机气缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功。已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、气缸发热等对外散失的热量为8×102J。该内燃机的效率为________。随着科技的进步，可设法减少热量的损失，则内燃机的效率能不断提高，其效率________(选填“有可能”或“仍不可能”)达到100%.
19．下列说法正确的是________
A．墒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少的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小
D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律
三、综合题
20．太阳能的特点是巨大、清洁、取之不尽．如图为箱式太阳灶示意图．分析这种太阳灶的原理．思考人类有可能把辐射到地球上的能量全部转化为电能吗？
21．真空管太阳能热水器的主要组成部分及工作原理。
22．什么叫温室效应？试分析温室效应的产生原因与危害。
23．我国航天员漫步太空已变成现实．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡．若将此气体近似看成为理想气体，则下列说法正确的是_____ ．
A．气体体积膨胀，对外做功，内能减小
B．气体体积变大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少
C．气体并没有对外做功，气体内能不变
D．B中气体不可能自发地全部退回到A中
E．气体温度变小，体积增大，压强减小
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．热力学第三定律告诉我们，绝对零度永远无法达到，A错误；
B．第一类永动机违反能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，B错误；
C．不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功而不产生其他影响，热机效率无法达到100%，C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能自发的从低温传到高温物体，D正确。
故选D。
2．A
【详解】
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，选项A正确；
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量，选项B错误；
C．热量可以从低温物体传递到高温物体，但是要引起其他的变化，选项C错误；
D．气体对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减小，选项D错误。
故选A。
3．D
【详解】
自由膨胀，气体不受力自由扩散，方向不一定相同，A错；自由膨胀的最后结果是左右两部分气体均匀，不可能全部转移到B部分，B错；自由膨胀是有方向性的热运动，逆过程需要外界的帮助．C错，D对．
4．C
【详解】
A．根据热力学第三定律可知绝对温度是不可能达到的，故A错误；
B．由气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数只能算出每个分子平均占有的空间体积，故B错误；
C．根据热力学第一定律可知，物体吸收了热量，如果同时对外做功，并且做功大于吸收的热量，则物体的内能减少，温度降低，故C正确；
D．分子间的引力和斥力是同时存在的，不可能单独存在，故D错误。
故选C。
5．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貝有方向性，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，C错误；
D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．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而不引起其他的变化”，选项A错误；
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质，即表现为各向异性，选项B错误；
C．一定质量的理想气体温度升高、体积减小时，气体的压强变大，则气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大，选项C正确；
D．同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，由于温度相同，则分子平均动能相同，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．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；
B．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；
C．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；
D．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。
故选D。
8．B
【详解】
A．物理量中功是只有大小，没有方向的标量，故A错误；
B．根据电阻定律可知得
则
根据欧姆定律可知联立可得
由，，，联立并根据公式对应单位的换算可知，其单位为，故B正确；
C．库仑利用扭秤实验装置测出了静电力常量，故C错误；
D．第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律，D错误。
故选B。
9．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。
10．D
【详解】
试题分析：任何情况下温度都不会低于-273．15℃，所以表面温度不可能为-300℃，故A错误；第二类永动机不可能制成是违反了热力学第二定律，能量守恒是热力学第一定律，故B错误；根据热力学第二定律可知热量能自发的从高温物体传到低温物体，但不可能自发的从低温物体传到高温物体，并不是热量不能从低温物体传到高温物体，在消耗其它能量的情况下是可以的，只是不能自发的发生．故C错误；引起其他变化（如做功和吸热）的情况下，可以从单一热源吸收热量全部用来做功，故D正确．
11．B
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中的小颗粒的运动，是液体分子无规则运动的反映，但不是液体分子的运动，故A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，气体分子的平均动能只与分子的温度有关，故物体的温度越高，其分子平均动能一定越大，故B正确；
C．热量在一定条件下可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他变化，故C错误；
D．气体之间分子距离很大，分子力近似为零，用力才能压缩气体是由于气体内部与容器外之间的压强差造成的，并非由于分子之间的斥力造成的，故D错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，故A正确；
B．热运动是分子无规则的运动，而布朗运动并不是分子运动，所以尽管布朗运动的激烈程度跟温度有关，但不能把布朗运动叫做热运动，故B错误；
C．内能相等的两个物体，温度不一定相等，当温度不相等时，会发生热传递，故C错误；
D．由热力学第二定律可知随着科技的进步，人类不可能制造出从单一热源吸收热量使之完全转化为功而不产生其他影响的热机，故D错误。
故选A。
13．BCE
【详解】
试题分析：饱和汽压与温度有关，A错误；热量在外界做功的情况下，可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱，B正确；绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强，空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，故C正确；第二类永动机违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，D错误；当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大，E正确
14．ABD
【详解】
A．一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性，是不可逆的，A正确；
B．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B正确；
C．根据公式
可知，物体对外界做功同时吸收热量，物体的内能可能减小，C错误；
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，若，它们的分子力也减小，时，它们的分子力增大，故分子力可能先增大后减小，D正确；
E．水分子的热运动剧烈程度与温度有关，与水管中水的流速大小没有关系，E错误。
故选ABD。
15．BCE
【详解】
绝对零度无法达到，故A错误；做功和热传递都能改变内能；物体内能的增量等于外界对物体做的功和物体吸收热量的和，当系统从外界吸热并对外做功时，系统的内能增量就小于系统从外界吸收的热量，故B正确；根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故C正确；热力学第二定律可表述为不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，故D错误；热力学第二定律可表述为一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大方向进行，故E正确．故选BCE．
16． 热 方向 全部 不能
【详解】
根据能的转化和守恒定律及能量转化的方向性，人们认识到，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，例如机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化成机械能，而不引起其他变化。
17．ABD
【详解】
试题分析：热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，A正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，B正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其它变化，故C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，即第二类永动机不可能制成，故D正确；对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，故E错误
18． 不可能
【详解】
由热力学第一定律知
W=△U-Q=1×103J-8×102J=2×102J
效率
随着科技的进步，不断设法减小热量损失，则内燃机的效率不断提高，效率仍不可能达到100%。
19．BCD
【详解】
A、一个孤立系统的熵永远不会减少，表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，即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；故A错误.
B、绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知△U=W+Q＞0，即内能增加；故B正确.
C、一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少,由于气体的体积增大，所以密度一定减小；故C正确.
D、对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大，气体对外做功，而温度升高，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸热；故D正确.
E、第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律；E错误.
故选BCD.
20．太阳灶吸收太阳能转化为水的内能，人类不可能把辐射到地球上的能量全部转化为电能，因为违反了热力学第二定律
【详解】
黑色涂层吸收太阳辐射，使得太阳能转化为水的内能，使箱体内的水温上升．人类不可能把辐射到地球上的能量全部转化为电能，热力学第二定律告诉我们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．所以违反了热力学第二定律．
21．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。
22．大气中二氧化碳含量增加导致气温升高的现象叫温室效应。
自工业革命以来，由于工厂、家庭、汽车大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，每时每刻都在向大气排放废气，加上森林被毁，因此大气中二氧化碳的含量明显增加，温室效应不断增强，地球表面的平均气温逐渐升高，地球气温的升高，导致海水的蒸发加快，大气中水蒸气的含量增加，温室效应的增强更为加剧。
此外，电冰箱、空调机等制冷机所排放的氯氮烃气体破坏臭氧层，使臭氧层变薄而出现空洞，会让紫外线更多地到达地球表面，也使温室效应增强。
由温室效应导致的地球变暖，气候反常、海洋风暴增多、海平面上升、病虫害增加。土地干旱、沙漠面积增多等现象，对人类的生存和发展造成了严重的威胁。
23．BCD
【详解】
ACE．气体自由膨胀，没有对外做功，故内能不变，温度不变，故AE错误，C正确；
B．气体体积变大，气体的分子密度减小，则气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，选项B正确；
D．一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D正确；
故选BCD。
答案第1页，共2页