3.3热力学第二定律 自主提升过关练（Word版含解析）

3.3热力学第二定律 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．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
2．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，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．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．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
D．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
3．下列说法中，能够发生且不违背热力学定律的是（　　）
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量变得比周围空气更热
B．将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱门让电冰箱工作，可以降低房间的温度
C．对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能
D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题
4．随着人们对社会发展、全球环境问题认识的加深，可持续能源的开发和利用，已成为人类社会可持续发展的重要前提之一。以下关于能源开发和利用的认识，正确的是（　　）
A．地球上的能源是取之不尽，用之不竭的
B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面
C．提倡“低碳生活”就是提倡生活中不用或少用二氧化碳
D．能源的利用过程是可逆的
5．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
6．根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（　　）
A．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℃
B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律
C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的
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
7．关于热力学定律，下列表述正确的是（　　）
A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体
B．效率为100%的热机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律
C．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
D．外界对物体做功，物体的内能必定增加
8．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
9．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　）
A．能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了
B．能量耗散不符合热力学第二定律
C．能量耗散过程中能量仍守恒
D．使用清洁的能源可以减少能量耗散
10．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是不可逆的
B．做功和热传递都可以改变内能，二者本质相同
C．第二类永动机违背了能量守恒定律，是不可能实现的
D．一定质量的理想气体，等压膨胀的过程中，向外界放出热量
11．下列说法正确的是（　　）
A．晶体熔化时，其温度不断升高
B．分子间距离减小，分子间作用力一定增大
C．热力学系统总是自发地从无序向有序的方向进行
D．饱和汽压随随温度的升高而增大，它与水蒸气的体积无关
12．下列关于分子动理论和热力学定律的表述，错误的是（ ）
A．若已知阿伏伽德罗常数和物质的摩尔质量，就一定能算出该物质的分子质量
B．如图为布朗运动实验中的某次观察记录，图中的折线虽不是固体颗粒的运动轨迹，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动
C．效率为100%的热机是不可能制成的，即使它并不违反能量守恒定律
D．一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，因此宏观过程只能向着无序度更大的方向发展
13．关于热传导的方向性，下列说法正确的是（　　）
A．热量能自发地由高温物体传给低温物体
B．热量能自发地由低温物体传给高温物体
C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
D．热量不可能从低温物体传给高温物体
14．关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体，若吸收热量100J时，内能减少了10J，则气体一定对外做了110J的功
B．布朗运动是由于分子无规则运动直接形成的，而扩散现象是分子热运动的间接反映
C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出该常数
D．第二类永动机虽然不违反热力学第二定律，但它违背了能量守恒定律
E．水面上的单分子油膜，在测量油膜分子直径时可把它们当作球形处理
15．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．对气体加热，气体的内能一定增大
B．热量可以从低温物体传到高温物体
C．空调既能制冷，又能制热，说明热传递不存在方向性
D．绝热过程，气体内能增大，一定是外界对气体做功
二、解答题
16．人们采用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射照度。它是指平均日地距离时，在地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位表面积上所接受的太阳辐射能。近年来通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为。又知地球半径约为。试根据上述数据估算一下太阳每秒辐射到地球的总能量。
17．（1）如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？
（2）内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？
参考答案
1．D
【解析】
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。
2．D
【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，内能不能全部转化为机械能，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．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故B错误；
C．分散在环境中的内能不管数量有多么巨大，却再也不能驱动机器做功了，这是“能量耗散”的过程，故C错误；
D．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，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周围的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，选项A错误；
B．由于和室外没有热交换，故热量仍在室内，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，选项B错误；
C．热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，选项C正确；
D．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并转化为功而不引起其他的变化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，故D错误。
故选C。
4．B
【解析】
A．地球上的能源不是取之不尽，用之不竭的，故A错误；
B．节约能源是人类社会可持续发展的重要方面，故B正确；
C．提倡“低碳生活”是指生活中所耗用的能量要尽量减少，从而降低碳特别是二氧化碳的排放量，故C错误；
D．能源的利用过程是不可逆的，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
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。
6．C
【解析】
A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也无法使温度降到绝对零度（-273℃）及以下，A错误；
B．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但违反热力学第二定律，故永不可能制成，B错误；
C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，C正确；
D．不管如何改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，也不可能实现内能完全转化为机械能，D错误。
故选C。
7．C
【解析】
A．热量能由低温物体传递到高温物体，此过程会引起其他的变化，A错误；
B．效率为100%的热机不可能制成，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，B错误；
C．由熵增原理可知，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，C正确；
D．根据热力学第一定律，即
物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，外界对物体做功，物体对外放热，物体的内能可能减小，D错误。
故选C。
8．A
【解析】
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。
9．C
【解析】
AC．能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，能量耗散并不是指能量消失了，而是转化为难以回收利用的能量，A错误，C正确；
B．热力学第二定律说明了能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以利用，B错误；
D．清洁能源的使用过程中，同样发生能量耗散，不可避免，D错误。
故选C。
10．A
【解析】
A．根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，A正确；
B．做功和热传递都可以改变内能，做功是其他形式的能和内能的转化，热传递则是内能之间的转移，故二者本质不相同，B错误；
C．第二类永动机没有违背能量守恒定律，违背了热力学第二定律，C错误；
D．一定理想气体等压膨胀的过程中，气体对外做功，根据理想气体
可知等压膨胀，即就是P不变，体积增大，要维持K。T也必须增大，既然是膨胀，也就气体对外做功，也就是只有吸热能使T升高了，故气体从外界吸收热量，D错误。
故选A。
11．D
【解析】
A．晶体熔化时，其温度不变，选项A错误；
B．分子间距离减小，分子间作用力不一定增大，也有可能减小，选项B错误；
C．热力学系统总是自发地从有序向无序的方向发展，选项C错误；
D．饱和汽压只与温度有关，随温度的升高而增大，与水蒸气的体积无关，选项D正确。
故选D。
12．D
【解析】
A．已知阿伏伽德罗常数和物质的摩尔质量，根据
一定能算出该物质的分子质量，故A正确；
B． 布朗运动是固体小颗粒的运动，图中的折线是每隔一段时间悬浮颗粒的位置，但是它能间接反映液体（或气体）分子的无规则运动，故B正确；
C．效率为100%的热机是不可能制成的，违反了热力学第二定律，并不违反能量守恒定律，故C正确；
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，所以一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值越大代表着越无序，一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，故D错误。
故选D。
13．AC
【解析】
在有外界帮助的情况下（如电流做功），热量可以从低温物体传给高温物体，但热量能自发地从高温物体传给低温物体，AC正确。
故选AC。
14．ACE
【解析】
A．由题意
根据
得
即气体对外做功110J，选项A正确；
B．扩散现象是由于分子无规则运动直接形成的，而布朗运动是分子热运动的间接反映，选项B错误；
C．阿伏加德罗常数是联系微观物理量和宏观物理量的桥梁，已知水的摩尔质量和水分子的质量，可以求出阿伏加德罗常数，选顼C正确；
D．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，所以制造不出来，选顼D错误；
E．油膜法测分子直径时，可把油分子近似看作一个球体，选项E正确。
故选ACE。
15．BD
【解析】
A．改变内能有两种方式，做功和热传递，对气体加热，因为做功情况不知道，故内能变化情况不确定，故A错误；
B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在外界干预的情况下依然可以从低温物体传到高温物体，故B正确；
C．热传递自发进行的过程具有方向性，故C错误；
D．绝热过程，外界对气体做功，气体的内能一定增大，D项正确。
故选BD。
16．
【解析】
由题意可知太阳常数的标准值
垂直于太阳辐射光的地球的有效面积
故每秒辐射到地球的总能量
17．（1）汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。
（2）不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。
【解析】
（1）汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。
（2）不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。
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