3.4 热力学第二定律 综合训练（Word版含解析）

3.4热力学第二定律
一、选择题（共14题）
1．关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是
A．凡是能量守恒的过程就一定会发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．热传递的过程不存在方向性
D．由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
2．根据热力学定律，下列判断正确的是 （填选项前的字母）
A．我们可以利用高科技手段将温度降到- 300℃
B．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行
C．利用海水深浅层的温差来发电，在原理上是可行的
D．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其它变化
3．下列说法正确的是（　　）
A．布朗运动是我们在显微镜中看到的液体分子的运动
B．固体收缩体积减小，分子间引力减小，斥力增大
C．随着科学的发展，降温技术的提高，绝对零度是可以接近的，但无法达到
D．对一定质量的理想气体，分子热运动变剧烈时，压强必增大
4．关于热现象的说法，正确的是
A．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化
B．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大
C．外界对气体做功，气体的内能一定增加
D．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大
5．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面“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（　　）
试卷第1页，共3页
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．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量
6．列叙述中正确的是（　　）
A．晶体均具有规则的几何形状，但不一定具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
B．若分子势能随着分子距离增大而增大，则分子间作用力的合力表现为引力
C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动有序性增大的方向进行的
D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功
7．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是（ ）
A．只要知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，就可以计算出气体分子的体积
B．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动就越明显
C．一定质量理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
8．下列关于能量转化或转移过程的说法中正确的是（ ）.
A．所有能量守恒的过程都能自发地发生
B．摩擦生热的过程是不可逆过程
C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机
9．下列说法正确的是（　　）
A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的导出单位
B．热力学温标的零度为-273.15℃，在实验室中已经能达到
C．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t+273.15℃
D．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡
10．关于能量或能量的转化或转移，下列说法正确的是（　　）
A．某种能量可以凭空消失，而不引起其它变化 B．能量的转化和转移具有不可逆性
C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律 D．第二类永动机违背能量转化与守恒定律
11．下列有关能量转化规律的说法正确的是（　　）
A．能量通过做功可以产生，但不会凭空消失
B．之所以生活中倡导节能意识，是因为能量在转化过程中总量是不守恒的
C．国家发改委提出“节能减排”标准，是因为能量在转化过程中可利用性在降低
D．能量总量不变，故节能并没有多大意义
12．下列说法正确的是
A．空气的相对湿度越大，空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压
B．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能的转化和守恒定律
C．慢慢向杯中注水，即使水面稍高出杯口水也不会流出，这说明液体表面存在张力
D．已知某物质的摩尔质量为M，密度为，阿伏加德罗常数为NA，则这种物质的分子体积为
E．一定质量的理想气体体积增大、温度升高，一定吸收热量
13．下列说法正确的是
E．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气体温度有关
A．一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体
D．当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，而分子势能一定增大
14．下列说法正确的是_________
A．物体吸收热量时，其分子平均动能一定增大
B．空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度一定越大
C．当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小
D．熵值越大表明系统内分子运动越无序
E．同种物质不可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
二、填空题
15．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．
16．如图所示是表示光电池工作原理的示意图：当太阳光照射到组成光电池的叠在一起的两片不同的半导体的表面时，将会产生光电效应，从而使电路中产生电流，从能量转化的角度看，光电池是将______能转化为______能的装置。太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一。太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机将______能转化为______能来驱动的一种新型机动车。
17．下列说法正确的是__________
A．空气中PM2.5的运动属于分子热运动
B．与热现象有关的自发的宏观过程，总是朝着分子热运动状态无序性增加的方向进行
C．一定质量理想气体等温膨胀，一定从外界吸热
D．利用液晶的各向同性可以制作显示元件
E．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢
18．下列关于热现象的说法正确的是_____________
A、用显微镜观察液体中的悬浮微粒的布朗运动，观察到的是微粒中分子的无规则运动
B、一定量100°C的水变成100°C的水蒸气，其分子之间的势能增加
C、两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子力先变大后变小，再变大
D、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-293°C
E、露珠呈球状是由于表面张力作用的结果
三、综合题
19．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？
20．如图（a）所示是根据热力学第二定律的克劳修斯表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据热力学第二定律的开尔文表述完成示意图（b）。
21．什么叫温室效应？试分析温室效应的产生原因与危害。
22．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 )
参考答案：
1．B
【详解】
能量守恒的过程在传递能量的时候也需要考虑能量传递的方向性，因此不一定发生，A错误；
摩擦生热的过程是不可逆的．例如钻木取火，不能用火得到木头．符合题意．热传递是有方向性的，B正确
热量从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分．C错误；
由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机．D错误
2．C
【详解】
宇宙最低温是-273℃，故A错误；能量在传递时具有单向性，可以自发的由高温物体传到低温物体，故B错误；利用海水深浅层的温差来发电，在原理上是可行的．故C正确；制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气中引起了其他能量的变化，故D错误；故选C．
3．C
【详解】
A．布朗运动是我们在显微镜中看到悬浮在液体中的固体小颗粒在做无规则运动，反映了液体分子无规则运动，选项A错误；
B．固体收缩体积减小，分子间距减小，则分子间引力和斥力均增大，选项B错误；
C．绝对零度是低温的极限，可以接近，但是不可能达到，选项C正确。
D．对一定质量的理想气体，分子热运动变剧烈时，则温度升高，根据可知，压强不一定增大，选项D错误。
故选C。
4．A
【详解】
气体分子的平均动能只能由温度决定，与压强没有直接关系，B错；改变内能的两种方式：做功和热传递，C错；温度升高分子的平均动能增大，并不是每个分子速率都增大，D错；
5．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。
6．B
【详解】
A．单晶体均具有规则的几何形状，具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母具有各向异性的特点，云母是晶体，A错误；
B．若分子势能随着分子距离增大而增大，说明分子力做负功，则分子间作用力的合力表现为引力，B正确；
C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的，C错误；
D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功而不引起外界变化，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
知道气体的摩尔体积和阿伏伽德罗常数，可以算出每个气体分子占据空间的体积，但不是分子体积（分子间隙大），故A错误；悬浮在液体中的固体微粒越小，碰撞的不平衡性越明显，布朗运动就越明显，故B错误；根据可知，一定质量理想气体，保持气体的压强不变，温度越高，体积越大，选项C正确；第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第二定律，但是不违反能量守恒定律，选项D错误；故选C.
8．B
【详解】
A. 并非所有能量守恒的过程都能自发的进行，如没有在引起其它变化的情况下，热量不能自发地从低温向高温传递，故A错误；
B. 根据热力学第二定律可知，摩擦生热的过程是不可逆过程，故B正确；
C. 能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故C错误。
D. 能的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是在转化过程中存在着“能量耗散”和“品质降低”，能量向品质低的大气内能转化，不能再重复利用，因此会发生能源危机，故D错误。
9．D
【详解】
A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位，故A错误；
B．热力学温标的零度是-273.15℃，叫绝对零度，不可达到，故B错误；
C．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t，故C错误；
D．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡，故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．据能量守恒定律可知，某种能量不可以凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，A错误；
B．有些能量的转化和转移具有可逆性，如单摆中动能与重力势能的转化，有些能量的转化和转移具有不可逆性，如机械能与内能的转化，B错误；
C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律，不可能制成，C正确；
D．第二类永动机不违背能量转化与守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成，D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．能量不会凭空产生也不会凭空消失；做功时也会消耗其他形式的能量；故A错误；
B．能量一定是守恒的；因为能量的品质会降低，所以要节约能源；故B错误；
CD．能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可用性会降低；应注意节约能源；故C正确；D错误；
故选C。
12．ACE
【详解】
A．根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压．故A正确；
B．第二类永动机并没有违背了能的转化和守恒定律，它违背了热力学第二定律，故B错误；
C．慢慢向杯中注水，即使水面稍高出杯口水也不会流出，这说明液体表面存在张力，故C正确；
D．只有对固体或液体，可根据 求物体分子的体积，对于气体，由于分子间距较大，不能用求气体分子的体积，故D错误；
E．理想气体V、T增大，△U取正值，体积增大，气体对外做功，W取负值，则Q必取正值，即气体一定吸收热量，故E正确．
13．ACE
【详解】
试题分析：根据热力学第二定律可得，一定质量的理想气体，放热的同时外界对其做功，其内能可能减少，所以A正确；单晶体和多晶体都有固定的熔点，所以B错误；热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，只有满足一定条件才能从低温物体传递到高温物体，故C正确；当分子间的距离增大时，分子之间的引力和斥力均同时减小，当r＜r0时，当分子间的距离增大时，分子势能减小，所以D错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与温度有关，决定气体的压强，因此与单位体积内分子数和气体的温度有关，故E正确．
14．BCD
【详解】
物体吸收热量时，若同时对外做功，则其内能可能会减小，温度降低，则其分子平均动能减小，选项A错误；空气中水蒸气的压强越大，空气的绝对湿度一定越大，选项B正确；当两分子间距离小于平衡位置的间距r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离越大，分子力做正功，则分子势能越小，选项C正确；熵是物体内分子运动无序程度的量度，系统内分子运动越无序，熵值越大．故D正确．同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如煤炭与金刚石，故E错误；故选BCD.
15． 不能 方向
【详解】
根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体．所以热量会自发地从高温物体传给低温物体，不能自发实现相反过程，这说明热传导具有方向性．
16． 太阳 电 电 机械
【详解】
从能量转化的角度看，光电池是将太阳能转化为电能的装置。
太阳能动力车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机将电能转化为机械能来驱动的一种新型机动车。
17．BCE
【详解】
A、“PM2.5”是指直径小于等于2.5微米的颗粒物，PM2.5尺度大于空气中氧分子的尺寸的数量级，A错误；热力学第二定律的微观意义是“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”，B正确；根据热力学第一定律，等温膨胀，内能不变，气体对外做功，一定从外界吸热，C正确；利用液晶的各向异性可以制作显示元件，D错误；空气相对湿度是指空气绝对湿度与饱和气压的比值，相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，E正确．故选BCE
18．BCE
【详解】
A项：布朗运动为悬浮微粒的运动，所以观察到的是微粒的无规则运动，故A错误；
B项：100°C的水变成100°C的水蒸气要吸收热量，内能增大，但温度不升高，即动能不变，所以分子之间的势能增加，故B正确；
C项：开始时由于两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，并且随距离的减小，先增大后减小；当分子间距小于r0，分子力为斥力，随分子距离的减小而增大，故C正确；
D项：绝对零度不可达到，即-273°C不可达到，故D错误；
E项：露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，故E正确．
19．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。
20．
【详解】
热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。热机从高温物体吸收热量用来对外做功，并向低温物体放出热量，如图所示
21．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。
22．1.0×103mm
【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答案第1页，共2页