3.3热力学第二定律 基础巩固（Word版含答案）

3.3热力学第二定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册
一、选择题（共15题）
1．下列说法中正确的是（ 　）
A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体
B．密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零
C．第二类永动机违背热力学第一定律
D．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能会减小
2．下列说法中正确的是（　　）
A．就改变物体内能来说做功和热传递是两种相同的方式
B．只要制造出足够小的温度计就能测出个别分子的温度
C．要使变化了的系统重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响
D．两种不同的液体在一个容器中能够自发地混合，然后又自发地各自分开
3．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
4．下列说法正确的是（ ）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．牛顿运用理想实验法发现了万有引力定律
C．经典力学在宏观、低速运动中，引力不太大时适用
D．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经失去了它的意义
5．下列说法中正确的是（ ）
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．一切自然现象都遵循能量守恒定律
C．在粗糙的水平面上滑动的运动物体动能不断减少，是动能自发完全转化内能，反之内能也能自发完全转化为动能
D．能量转化过程中，其总能量越来越小，所以要大力提倡节约能源
6．下列关于温度和内能的说法，正确的是（　　）
A．从理论上讲物体的温度可以达到0K，只是目前技术上尚未实现
B．一个分子的运动速度越大，它的温度越高
C．物体的内能等于物体的势能和动能的总和
D．温度越高，物体分子热运动的平均动能越大
7．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不能被制成，是因为违背了能量守恒定律
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
8．下列说法正确的是（　　）
A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化
B．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的
C．清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘在做布朗运动
D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是油脂使水的表面张力增大的缘故
9．关于能量耗散，下列说法中正确的是（　　）
A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了
B．能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了
D．能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
10．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是
A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大
B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大
C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大
D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
11．下列关于能量转换过程的叙述，不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的有（　　）
A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
12．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
13．下列说法中正确的是（　　）
A．物理性质表现为各向同性的固体一定是非晶体
B．饱和汽压只跟汽体的自身性质与温度有关
C．液晶具有光学各向异性，所以液晶是晶体
D．任何系统的热力学熵都是增加的
14．根据热力学第二定律，下列现象能够发生的是
A．一杯热茶打开杯盖后，茶会自动变得更热
B．氮气和氧气混合后会自动分开
C．桶中混浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清
D．电冰箱不通电时热量也会自发从低温的箱内传到高温的箱外
15．关于热力学第二定律，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．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功
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．在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加
二、填空题（共4题）
16．能量转化的不可逆性∶科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现∶一切与______有关的宏观自然过程都是______的。
17．热量会自发地从高温物体传给低温物体，_________（选填“能”“不能”）实现相反过程，这说明热传导具有_________性．
18．下列说法正确的是_________（填正确的答案标号．
A物体的温度降低，个别分子的动能可能会增大
B．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
C．食盐熔化的过程中温度不变，说明食盐是晶体
D．系统对外做功，内能一定减少
E.热运动的宏观过程会有一定的方向性
19．下列说法正确的是__．
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小
C．0℃的水和0℃的冰具有相同的内能
D．热量可以从低温物体传到高温物体
E．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
三、综合题（共4题）
20．在一个密闭隔热的房间里，有一电冰箱正在工作，如果打开电冰箱的门，过一段时间后房间的温度会如何变化？为什么？
21．一只铁球从高处落下，撞到地面上，最后处于静止状态。试分析这个过程中无序程度的变化。
22．用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，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。这个实验是否违反热力学第二定律？热水和冷水的温度是否会发生变化？简述这一过程中能的转化情况？
23．历史上有哪些永动机的设计？怎样理解“第一类永动机不可能制成”？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．C
3．D
4．C
5．B
6．D
7．B
8．B
9．C
10．C
11．C
12．D
13．B
14．C
15．C
16． 热现象 不可逆
17． 不能 方向
18．ACE
19．BDE
20．升高，
冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间和外界没有热传递，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高。
21．
金属球从高处落下，撞地而静止，是将机械能转化为物体的内能。物体机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动，热运动是大量分子的无规则运动，机械运动向热运动的转化，属于从有序向无序的转化，无序程度增加，即熵的增加。
22．不违反　热水温度降低，冷水温度升高，热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%。
23．
永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的（装置示意图见教材）：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停下来。后来，文艺复兴时期意大利的达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452-1519）也造了一个类似的装置，他设计时认为，右边的重球比左边的重球离轮心更远些，在两边不均衡的作用下会使轮子沿箭头方向转动不息，但实验结果却是否定的。达·芬奇敏锐地由此得出结论：永动机是不可能实现的。事实上，由杠杆平衡原理可知，上面两个设计中，右边每个重物施加于轮子的旋转作用虽然较大，但是重物的个数却较少。精确的计算可以证明，总会有一个适当的位置，使左右两侧重物施加于轮子的相反方向的旋转作用（力矩）恰好相等，互相抵消，使轮子达到平衡而静止下来。16世纪70年代，意大利的一位机械师斯特尔又提出了一个永动机的设计方案。他在设计时认为，由上面水槽流出的水，冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提升到上面的水槽中。他想，整个装置可以这样不停地运转下去，并有效地对外做功。实际上，流回水槽的水越来越少，很快水槽中的水就全部流进了下面的蓄水池，水轮机也就停止了转动。浮力也是设计永动机的一个好帮手。是一个著名的浮力永动机设计方案。一连串的球，绕在上下两个轮子上，可以像链条那样转动。右边的一些球放在一个盛满水的容器里。设计者认为，右边如果没有那个盛水的容器，左右两边的球数相等，链条是会平衡的。但是，现在右边这些球浸在水里，受到了水的浮力，就会被水推着向上移动，也就带动整串球绕上下两个轮子转动。上面有一个球露出水面。下面就有一个球穿过容器底，补充进来。这样的永动机也没有制成，是不是因为要下面的球能够通过容器底，而又不能让水漏出来，制造起来技术上有困难呢？技术上的困难并不是主要问题，主要问题还是出在设计的原理上。当下面的球穿过容器底的时候，它和容器底一样，要承受上面水的压力，而且是因为在水的最下部，所以它受到的压力很大。这个向下的压力，就会抵消上面几个球所受的浮力，这个水动机也就无法永动了。此外，人们还提出过利用轮子的惯性，细管子的毛细作用，电磁力等获得有效动力的种种永动机设计方案，但都无一例外地失败了。其实，在所有的永动机设计中，我们总可以找出一个平衡位置来，在这个位置上，各个力恰好相互抵消掉，不再有任何推动力使它运动。所有永动机必然会在这个平衡位置上静止下来，变成不动机。从哥特时代起，这类设计方案越来越多。17世纪和18世纪时期，人们又提出过各种永动机设计方案，有采用“螺旋汲水器”的，有利用轮子的惯性、水的浮力或毛细作用的，也有利用同性磁极之间排斥作用的。宫廷里聚集了形形色色的企图以这种虚幻的发明来挣钱的方案设计师。有学识的和无学识的人都相信永动机是可能的。这一任务像海市蜃楼一样吸引着研究者们，但是，所有这些方案都无一例外的以失败告终。他们长年累月地在原地打转，创造不出任何成果。通过不断的实践和尝试，人们逐渐认识到：任何机器对外界做功，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。这时的一些著名科学家斯台文、惠更斯等都开始认识到了用力学方法不可能制成永动机。9世纪中叶，一系列科学工作者为正确认识热功能转化和其它物质运动形式相互转化关系做出了巨大贡献，不久后伟大的能量守恒和转化定律被发现了。人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的总和保持不变。能量守恒的转化定律为辩证唯物主义提供了更精确、更丰富的科学基础。有力地打击了那些认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义观点，它使永动机幻梦被彻底的打破了。在制造第一类永动机的一切尝试失败之后，一些人又梦想着制造另一种永动机，希望它不违反热力学第一定律，而且既经济又方便。比如，这种热机可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全变为机械功。由于海洋和大气的能量是取之不尽的，因而这种热机可永不停息地运转做功，也是一种永动机。然而，在大量实践经验的基础上，英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理：物质不可能从单一的热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。这样，第二类永动机的想法也破产了。层出不穷的永动机设计方案，都在科学的严格审查和实践的无情检验下一一失败了。1775年，法国科学院宣布"本科学院以后不再审查有关永动机的一切设计"。
不消耗能量而能永远对外做功的机器即第一类永动机，它违反了热力学第一定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
答案第1页，共2页