3.3热力学第二定律 同步训练(Word版含答案)

3.3热力学第二定律
一、选择题（共15题）
1．关于能量的转化，下列说法正确的是（　　）
A．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
B．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
C．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
D．自然界中能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高
2．据报道，2011年5月13日，世界上最大的太阳能飞机首次实现跨国飞行，它长达63.4m的机翼上覆盖着太阳能电池板．下列说法正确的是
A．太阳能可以转化为电能 B．太阳能不可以转化为电能
C．太阳能的利用，说明能量可以消灭 D．太阳能的利用，说明能量可以创生
3．下列说法正确的是（ 　）
A．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以它是制造不出来的
B．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
C．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动越不明显
D．空气的相对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示
4．关于热现象和热力学规律，下列说法正确的是（ ）
A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100％
B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的
C．第二类永动机遵从能量守恒故能制作成功
D．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体
5．下列说法不正确的是（　　）
A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律
C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大
D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理
6．下列说法正确的是（　　）
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体
B．一定质量的理想气体如果从外界吸收了4×105J的热量，内能就增加4×105J
C．一定质量的理想气体在绝热情况下向真空扩散，体积变大，内能不变
D．金刚石可以制成各种不同造型的首饰，说明它没有规则的几何形状，是非晶体
7．下列说法正确的是（　　）
A．大气中PM2.5的运动是分子的无规则运动
B．理想气体的压强是由气体分子间斥力产生的
C．密闭在汽缸里一定质量理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少
D．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体
8．下列说法正确的是 ( )
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．气体自由膨胀的过程是可逆的
D．目前，人类消耗的能量主要来自常规能源
9．下列现象可以用热力学第一定律解释的是（　　）
A．两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体
B．蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能
C．叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高
D．利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象
10．下列说法正确的是
A．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
B．可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
C．测出油酸分子的大小，并已知油酸的摩尔体积，就可以估算出阿伏伽德罗常数
D．一定质量的气体，温度升高时，压强一定变大
11．关于温度，下列说法正确的是
A．随着人类制冷技术的不断提高，总有一天绝对零度会达到
B．温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T升至2T
C．温度升高1 ℃，也可以说温度升高274 K
D．温度升高1 ℃，也可以说温度升高1 K
12．下列说法正确的是（　　）
A．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的
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．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
13．下列说法正确的是　　
A．当两个分子间相互吸引时，分子间不存在分子斥力
B．水很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
C．能量耗散反映出涉及热现象的宏观物理过程具有方向性
D．温度高的物体具有的内能一定比温度低的物体具有的内能多
E．因为液体表面层分子分布比内部稀疏，因此液体表面有收缩趋势
14．下列说法正确的是________
A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越不明显
B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积
C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大
D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气
E．温度升高，有的分子动能可能增大，有的分子动能可能减小，但分子平均动能一定增大
15．下列说法正确的是　　
A．液体表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大
B．当分子间的距离减小时，分子间作用力的合力也减小，分子势能增大
C．布朗运动就是液体分子的无规则运动
D．热量可以从低温物体传到高温物体
E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
二、填空题
16．（1）下列说法正确的是______________
A．液体被压缩时分子间的作用力表现为斥力
B．布朗运动就是液体分子的无规则热运动
C．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态存在
D．物体的温度升高，分子的平均动能不一定增大
E.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
17．下列说法正确的是__________．
A．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快
B．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显
C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性
D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的
E．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%
18．下列说法正确的是：
A．晶体都是各向异性的
B．浸润和不浸润都是液体分子之间相互作用力的结果
C．自然界中一个孤立系统自发进行的过程，都是向着熵不减少的方向进行的
D．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都随温度的升高而变大
E.水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发仍在进行
19．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经状态B、C和D后回到状态A，图中曲线AB、CD为反比例函数图线，直线BC平行于V轴，直线DA平行于p轴。该理想气体经过的A→B、B→C、C→D、D→A四个过程中，气体吸热的过程有______；外界对气体做功的过程有______；气体内能减少的过程有______；吸收热量等于气体对外界做功的过程有______。
三、综合题
20．请你说说可持续发展战略的具体含义和实施可持续发展的重要意义。你打算在实施可持续发展方面做哪些工作？
21．大规模开发利用太阳能，将会满足人类长期对大量能源的需求。太阳能的光一热转换是目前技术最为成熟、成本最低廉、应用最广泛的形式。太阳能热水器的构造示意图如图甲所示，下方是象日光灯管似的集热管，外有透明玻璃管，内有黑色管子（管内蓄水），由导热性能良好的材料制成，在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面。试分析下列有关太阳能的利用问题：
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应？水箱为何安装在顶部而非下部？
(2)图乙中A是集热器，B是储水容器，在阳光直射下水将沿什么方向流动，这是为什么？，C是附助加热器，其作用是什么？。请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由。
(3)试举例分析说明太阳能与电能、化学能、生物能的转换。
22．据报道，由于能源紧张，世界石油价格连创新高，试讨论原油涨价对我们日常生活的影响。
23．寒冷的冬季，室外的水很容易结冰。液态水分子的无序度比冰高。那么，结冰的过程违反熵增加原理吗？为什么？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
A．根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，故A错误；
B．空调既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传给低温物体，相反方向不能自发进行，故B错误；
C．根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体传给高温物体而不发生其他变化，故C正确；
D．能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，故D错误。
故选C 。
2．A
【详解】
太阳能电池工作时，将太阳能转化为电能，在用于其它途径，过程中能量是守恒的，没有消失，太阳能的利用，只能说明能是可以转换的，BCD错误，A正确；
故选A。
3．B
【详解】
A．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，所以它是制造不出来，故A错误；
B．一定质量的理想气体，等压变化，体积与热力学温度成正比，体积增大，温度升高，内能增加△U＞0，体积增大，气体对外界做功W＜0，根据热力学第一定律△U=W+Q知，Q＞0，即它一定从外界吸热，故B正确；
C．悬浮在液体中的固体微粒越小，液体分子对固体微粒的碰撞越不平衡，布朗运动越明显，故C错误；
D．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示，空气的相对湿度定义为相同温度时空气中所含水蒸气的压强与同温度水的饱和蒸汽压之比，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
绝对零度是低温的极限，永远不可能达到；热机的效率也不可能达到100％，选项A错误；热量是不可能自发地从低温物体传递给高温物体的，但在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体，故B错误，D正确；第二类水动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，选项C错误；故选D.
5．A
【详解】
A．空调既能制热又能制冷，只能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A错误；
B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，选项B正确；
C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，选项C正确；
D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理，选项D正确。
此题选择错误选项，故选A。
6．C
【详解】
A．根据热力学第二定律可知，热量也能从低温物体传递到高温物体，但是要引起其他的变化，选项A错误；
B．一定质量的理想气体如果从外界吸收了4×105J的热量，若气体对外做功，则内能增加小于4×105J，选项B错误；
C．一定质量的理想气体在绝热情况下向真空扩散，体积变大，气体对外不做功，与外界也无热交换，则内能不变，选项C正确；
D．金刚石可以制成各种不同造型的首饰，但天然的金刚石有规则的几何形状，是晶体，故D错误；
故选C。
7．C
【详解】
A．大气中的PM2.5的运动是悬浮在气体中的固体颗粒的无规则运动，这些固体颗粒是由大量的分子组成的，所以PM2.5的运动不是分子的无规则运动，故A错误；
B．气体的压强是大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生，与分子斥力无关。故B错误；
C．密闭在气缸里的一定质量理想气体发生等压膨胀时，根据理想气体的状态方程可知，气体的温度一定升高，气体分子的平均动能增大，则每一次对器壁的平均撞击力增大，而气体的压强不变，所以单位时间碰撞器壁单位面积的气体分子数一定减少，故C正确；
D．根据热力学第二定律可知，热量能够自发从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，如电冰箱，故D错误；
故选C。
8．D
【详解】
A．根据热力学第一定律，△E=W+Q，物体的内能的变化与外界做功和物体的吸收热量有关，物体吸收热量，同时物体对外做功，物体的内能可能减小，温度可能降低．故A错误；
B．热量也能由低温物体传递到高温物体，但此过程会引起其他的变化．故B错误；
C．气体自由膨胀的过程是不可逆的，选项C错误；
D．目前，人类消耗的能量主要来自常规能源，例如煤、石油等，选项D正确；
故选D.
9．C
【详解】
A．根据热力学第二定律，两物体接触后，热量自发地从高温物体传递到低温物体，A错误；
B．根据热力学第二定律，蒸汽机不能把蒸汽的内能全部转化为机械能而不引起其它变化，B错误；
C．根据热力学第一定律，叶片搅拌绝热容器中的水，引起水温升高，C正确；
D．根据热力学第二定律，利用能源的过程中会发生“能量耗散”现象，D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A、气体能充满任何容器是因为分子间的距离较大，分子间相互作用较小，故每个分子都是自由的，故可以充满任何容器;
B、根据热力学第二定律可知：热传递具有方向性，不可以将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化；
C、在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径，即油酸分子的大小；阿伏伽德罗常数个油酸分子的体积为油酸分子的摩尔体积，根据阿伏伽德罗常数与油酸分子的体积和油酸分子的摩尔体积之间的关系计算阿伏伽德罗常数；
D、影响气体压强的微观因素：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大．
11．D
【详解】
A、由热力学第三定律可知，绝对零度是不可能达到的，A错误；
B、温度由摄氏温度t升至2t，对应的热力学温度便由T=t+273.15 K升至T′=2t+273.15 K，T′不一定等于2T，B错误；
C、D、热力学温度与摄氏温度的分度值在数值上是相等的，温度升高1℃，也可以说温度升高1K，C错误，D正确.
故选D.
12．B
【详解】
A．能量虽然是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要注意节约能源，防止能源危机，故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，故B正确；
C．一对滑动摩擦力做功，两物体之间存在相对运动时，系统机械能转化为内能，如果没有相对运动，即一对静摩擦力做功，系统没有机械能转化为内能，故C错误；
D．第二类永动机是指只需从单一热源吸收热能便能永远对外做功的动力机械，虽然不违反能量的转化和守恒，但是违反了机械能和内能转化的方向性，故D错误；
故选B。
13．BCE
【详解】
分子间同时存在引力与斥力，当两个分子相互吸引时，分子间仍然存在斥力，故A错误；水很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现，故B正确；能量耗散反映出涉及热现象的宏观物理过程具有方向性，故C正确；内能的大小与物体的材料、温度和状态等量有关，温度高的物体具有的内能不一定比温度低的物体具有的内能多，故D错误；因为液体表面层分子分布比内部稀疏，因此液体表面有收缩趋势，E正确．所以BCE正确，AD错误．
14．ABE
【详解】
A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，越容易达到平衡；布朗运动越不明显；故A正确；
B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积；故B正确；
C．温度升高，导致分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，有的动能减小，故C错误；
D．冰箱内低温食品的热量不可能自发地传到了冰箱外高温的空气，之所以内部温度降低是因为压缩机工作的原因，同时消耗了电能，故D错误；
E．温度升高，有的分子动能可能增大，有的分子动能可能减小，但分子平均动能一定增大，故E正确。
故选ABE。
15．ADE
【详解】
A．表面张力产生的原因是由于表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，故A正确；
B．当分子间的距离减小时，分子间作用力可能先增大后减小，故B错误；
C．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子热运动的体现，故C错误；
D．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，在特定条件下热量会由低温物体传递给高温物体，如电冰箱中热量会由低温物体传递给高温物体，故D正确；
E．一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，由
可知温度升高，则内能增加，根据热力学第一定律得知气体一定吸热，故E正确。
故选ADE。
16．ACE
【详解】
液体被压缩时，之所以难于被压缩，都是因为压缩到一定距离时分子间合力表现为斥力，则A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则热运动的表现，选项B错误；同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，比如：金刚石与石墨，故C正确；物体的温度升高，分子的平均动能一定增大，选项D错误；根据熵原理，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项E正确；故选ACE.
17．ACD
【详解】
分子间存在的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，但是斥力比引力减小得更快，故A正确；悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，受力越不平衡，布朗运动越明显，故B错误．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，故C正确；不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的，故D正确；如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率也不可以达到100%，故E错误；故选ACD．
18．CDE
【详解】
单晶体是各向异性的，而多晶体是各向同性的，故A错误；浸润和不浸润是附着层的液体分子之间、液体和固体分子之间相互作用力共同作用的结果，故B错误；自然界中一个孤立系统（即绝热系统）自发进行的过程，若可逆则熵不变，若不可逆，则熵增加，即孤立系统的熵永不减少，这是熵增加原理，故C正确；分子热运动的剧烈程度随温度的升高而变大，故D正确；水蒸气达到饱和时，蒸发和液化仍在进行，达到了动态平衡，故E正确．
故选CDE．
19． 、
【详解】
从图象中确定气体各种状态参量变化的对应关系，再根据热力学第一定律和理想气体实验定律求解。
为等温变化，有
体积减小，外界对气体做功
根据热力学第一定律
得
气体对外放热。
为等压变化过程，温度T升高，内能增加
体积增大，气体对外界做功，即
根据热力学第一定律
气体从外界吸热。
为等温变化过程
体积增大，气体对外界做功，即
根据热力学第一定律
得
气体从外界吸热。
为等容变化过程，压强减小，根据查理定律
可知，温度T下降，内能减少，有
体积不变，气体不做功，即
据热力学第一定律
气体对外放热。
20．含义：可持续发展是指既满足当代人需要有不对后代人满足需要的能力构成威胁的发展。它们是一个密不可分的系统， 既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。
意义：1．实施可持续发展战略，有利于促进生态效益、经济效益和社会效益的统一。
2．有利于促进经济增长方式 由粗放型向集体型转变，使经济发展与人口、资源、环境相协调。
3．有利于国民经济持续、稳定、健康发展，提高人民的生活水平和质量。
4．从注重眼前利益、局部利益的发展转向长期利益、整体利益的发展，从物质资源推动型的发展转向非物质资源或信息资源（科技与知识）推动型的发展。
5．我国人口多、自然资源短缺、经济基础和科技水平落后，只有控制人口、节约资源、保护环境，才能实现社会和经济的良性循环，使各方面的发展能够持续有后劲。
自身可做的工作：节约用水、用电，主动垃圾分类方便回收利用，保护环境等。
21．(1)日光灯管似的集热管面积较大，便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管，内有黑色管子使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙，并抽成真空，减少两管之间空气对流引起的热损失，减少热传导；
集热管的下方是一块光亮的铝合金板子，做成凹凸一定的曲面，使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内，水箱安装在顶部而非下部，便于水的对流。
(2)顺集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，受浮力作用沿管向右上方运动；
附助加热器作用是在阴天用电加热的方式使水温升高；
在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。
(3)利用光电效应将太阳能转化成电能。光—电转换的基本装置是太阳能电池，目前国产硅光电池的最大开路电压已达到600mV。
利用硅光电池的光电流随受光面积变化的特征，制成了各种自动控制装置；
利用太阳辐射能直接分解水制氢，氢是二次能源，用途广、无污染、便贮存、便运输，这是一种很有吸引力的途径；
捕获太阳能的生物是绿色植物，利用植物的光合作用，将太阳能转化成生物能。（答案不唯一，合理即可）
22．不断上升的原油价格将影响到我们的衣食住行各个方面。
服装价格可能有少许上涨，目前市场上大部分服装以合成纤维面料为主，其中涤纶等面料所占的比例达到左右，这些产品的价格都与原油价格有关。
洗衣业也将受到影响，这是因为生产洗衣粉、洗洁精的原材料有一半提炼自石油。
商品包装成本增高，聚丙烯的价格会上涨，导致塑料袋的出厂价格上涨。
汽车销售面临危机，原油上涨，汽油价格会同步上涨，"看一看油价走势，再决定买不买车，买什么车"，成了大多数打算买车者的共同想法。
23．不违反；见解析
【详解】
不违反熵增加原理；液体的水比冰的无序度大，但我们看孤立系统的熵，而不是看个别不孤立的物体。一盆水在寒冷的天气中并不是孤立系统，因为水和外界大气及地面有能量交换。熵增加原理指的是孤立遵守能量守恒的系统。本说法中，水与大气及地面为一个孤立系统，水结冰时放热，使周围大气以及地面内能增加，无序度增加，系统总熵值还是增加的，并没有违反熵增加原理。
答案第1页，共2页