3.4热力学第二定律同步练习（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修三 3.4 热力学第二定律 同步练习
一、单选题
1．人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是（　　）
A．空调风速越大，室内空气的分子动能也越大
B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动
C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．空调制热使得室内温度上升，则速率小的空气分子比例减小
2．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
3．下列说法正确的是（　　）
A．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值减小
B．人的学习过程随着知识的逐渐积累，引起认知系统总熵值增加
C．因为能量守恒，所以无需节约能源
D．热机中的内能可以全部用来做功
4．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．气体吸收热量后，内能一定增大
B．热量可能从低温物体传递到高温物体
C．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%
5．下列说法正确的是（　　）
A．花粉颗粒的布朗运动证明花粉分子在做永不停息的无规则运动
B．气体很难被压缩证明气体分子间存在相互作用的斥力
C．第二类永动机无法实现是因为违反了热力学第一定律
D．液体由于表面张力呈收缩趋势是因为表层分子间距大于内部分子间距
6．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
7．关于能量和能量耗散，下列说法中正确的是（　　）
A．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中客观过程的方向性
B．能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的
C．能量守恒，不可消失，所以没有必要节约能源
D．能量之间可以相互转化，故能源可以很方便的循环利用
8．下列说法中正确的是（　　）
A．热力学第一定律表明做功和热传递对改变物体内能是等效的
B．机械能全部转化为内能是不可能的
C．从单一热源吸收的热量全部变成功是不可能的
D．一个系统的总熵不会减小
9．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
10．小华为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列4个设想方案，从理论上讲可行的是（　　）
A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功
B．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
C．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝
二、填空题
11．某电冰箱工作时的耗电功率为100W，制冷效率为70%，假设这台冰箱的箱壁完全不导热，则这台冰箱连续工作10min，箱内内能的改变量为______J；这台冰箱连续工作10min，箱外内能的改变量为______J.
12．（1）一切与热现象有关的宏观自然过程都是______的；
（2）热量能自发地从高温物体转移到低温物体，说明了热传递的______。
（3）能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散。
（4）能量的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______。
13．(1)从100m高空由静止开始下落的水滴，在下落的整个过程中，假定有50%的动能转化为水滴的内能，则水滴温度升高________oC；[水的比热容c＝4.2×103J/（kg·oC）]
(2)子弹以200m/s的速度射入固定的木板，穿出时速率为100m/s，若子弹损失的机械能完全转化为内能，并有50%被子弹吸收，则子弹温度可升高________oC。[子弹的比热容为130J/（kg·oC）]
14．关于生活中的热学现象，下列说法正确的是___________（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大
C．盛有氧气的钢瓶，在27℃的室内测得其压强是9.0×106Pa，将其搬到一3℃的工地上时，测得瓶内氧气的压强变为7.2×106Pa，通过计算可判断出钢瓶漏气
D．热量能够自发地从内能多的物体传递到内能少的物体
E.一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热
三、解答题
15．一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。
16．太阳与地球的距离为1.5×1011m,太阳光以平行光束入射到地面,地球表面2/3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W约为1.87×1024J.设水面对太阳辐射的平均反射率为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2.2×106J的能量),而后凝结成雨滴降落到地面.估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示,球面积为4πR )
17．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.
18．《科学美国人》杂志刊登了一篇题为“地球的能量资源”的文章，提供了到达地球表面的太阳辐射的几个主要去向的一些数据，如下表所示。请选用表中数据计算：
（1）地球对太阳能的利用率是多少？
（2）每年按365天计算，有多少太阳能通过光合作用转化为化学能？
每秒直接反射的能量 每秒以热能方式离开地球的能量 每秒水循环的能量 大气流动的能量 光合作用的能量
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．室内空气的分子动能只与温度有关，与空调风速无关，故A错误；
B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，故B错误。
C．空调既能制热又能制冷，说明在不自发地条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，故C错误；
D．空调制热使得室内温度上升，根据温度是分子平均动能的标志，所以速率小的空气分子比例减小，故D正确；
故选D.
2．D
【解析】
【分析】
【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。
3．A
【解析】
【详解】
AB．孤立系统的一切自发过程均向着其微观状态更无序的方向发展，微观状态越混乱，则该系统的嫡值越大，反之越小，人的学习过程随着知识的逐渐积累，是一个由无序到有序的过程，故总嫡值减小，故A正确，B错误；
C．能量守恒，但是有的能源是不可再生的，仍需节约能源，故C错误；
D．热机的效率不可能达到百分之百，所以热机中的内能不可以全部用来做功，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据
气体吸收热量后，物体对外做功内能可能不变，A错误
B．根据热力学第二定律，热量可以从低温物体传递到高温物体，但不能自发的从低温物体到高温物体，B正确
C．空调机在制冷时，热量从低温物体传向高温物体，在电机做功的情况下。所以热传递存在方向性，C错误
D．虽然没有漏气和摩擦，但是会有热传递，效率不会100%，D错误
故选B。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．花粉颗粒在液体中的布朗运动只能说明液体分子在做无规则运动，不能说明花粉分子在做无规则运动，故A错误；
B．气体很难被压缩是由于气体压强的原因，故B错误；
C．第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，所以是制造不出来的，故C错误；
D．由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子的引力大于斥力，整体表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【分析】
【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。
7．AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．能量守恒定律是普遍规律，能量耗散过程中能量也是守恒的，从能量转化的角度反映出自然界中的客观过程具有方向性，故A正确；
B．能量的转化和转移具有方向性，有些能量耗散到空中无法再次回收和利用，因此能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的，故B正确；
CD．能量的转化和守恒定律即指能量在转化和转移中总量保持不变，但能量在转化中具有方向性，不能循环利用，所以我们需要节约能源，故CD错误；
故选AB。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．热力学第一定律表明做功和热传递对改变物体内能是等效的，选项A正确；
B．根据热力学第二定律可知，机械能全部转化为内能是可能的，但是要引起其他的变化，选项B错误；
C．根据热力学第二定律可知，从单一热源吸收热量全部变成功是可能的，但会引起其他的变化，故C错误；
D．根据热力学第二定律，关于自然过程的方向性可以这样表述：即在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故D错误。
故选A。
9．B
【解析】
【分析】
【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。
10．B
【解析】
【详解】
A．根据热力学第二定律知道，在不产生其它影响时，内能不能全额转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误；
B．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，解决照明和热水问题，故B正确；
C．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，汽车尾气中各类有害气体不能自发分离，要在排气管上安装催化转化器，故D错误。
故选B。
11．
【解析】
【详解】
[1]．这台冰箱连续工作10min，箱内内能的改变量为
[2]．这台冰箱连续工作10min，箱外内能的改变量为
12． 不可逆 方向性 方向性
【解析】
【分析】
【详解】
略
13． 0.12 57.7
【解析】
【详解】
(1)[1]总动能
Ek＝mgh
根据题设条件，得
50%mgh＝cmΔt
由此可解得
Δt≈0.12℃
(2)[2]设子弹的质量为m，由题意得
所以升高的温度
Δt＝≈57.7℃
14．ACE
【解析】
【详解】
A、夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大，A正确；B、把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，B错误；C、若不漏气，则气体做等容变化，由，，由于p2>7.2×106Pa，所以钢瓶在搬运过程中漏气，C正确；D、热量只能自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而内能多的物体温度不一定高，故D错误；E、汽车在缓慢装沙的过程中，压强增大，而气体温度不变，所以体积变小，外界对气体做功，内能不变，放出热量，E正确.故选ACE.
【点睛】本题考查热力学在生活生产中的应用，解题关键是要牢记湿度的概念，以及相对湿度和绝对湿度的定义，会运用气体定律做定性定量的分析，知道并且理解熵增加原理，会运用热力学第一定律，并且知道公式中W与Q的正负所代表的含义．
15．不可逆过程，增加，见解析
【解析】
【分析】
【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。
16．1.0×103mm
【解析】
【分析】
先根据能量守恒定律求解一年中地球表面的水用于蒸发所吸收的总能量，然后根据汽化热定义求解蒸发的水量，最后求解降水高度．
【详解】
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, m=W×0.93×0.65/(2.2×106 )=5.14×1017kg
设地球表面覆盖一层水的厚度为 h, =1.01×103mm
整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm
【点睛】
本题关键建立物理模型，明确研究对象，然后根据能量守恒定律和汽化热概念列式求解．
17．（1） （2）大气层吸收；大气层散射、反射；云层遮挡
【解析】
【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
18．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)地球获得太阳能的途径有水循环和光合作用两种，每秒获得的太阳能
而每秒射向地球表面的太阳能是
所以，地球对太阳能的利用率
(2)每年365d通过光合作用将太阳能转化为化学能
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页