3.3热力学第二定律练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修三 3.3 热力学第二定律
一、单选题
1．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并加以利用。下列关于能量耗散的说法正确的是（　　）
A．能量耗散说明能量不守恒
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．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程不具有方向性
2．下列说法中正确的是 （　　）
A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是布朗运动
B．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小
C．“第二类永动机”不可能制成，是因为它违反了能量守恒定律
D．一定量理想气体发生绝热膨胀时，其内能不变
3．下列说法中正确的是（　　）
A．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间的距离越大，分子势能越小
B．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体
C．一定量100℃的水变成100°C的水蒸气，其分子之间的势能增加
D．随着技术的进步，热机的效率可以达到100%
4．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
5．下列说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离增大时，分子间引力增大、斥力减小
B．温度高的物体内能一定大
C．第二类永动机违反了热力学第二定律
D．叶面上的小露珠呈球形是由于大气压力的作用
6．下列说法正确的是（　　）
A．一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离可能变小
B．晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列不规则
C．物体内能改变时，其温度一定变化
D．机械能可通过做功全部转化为内能，内能也能通过做功全部转化为机械能而不引起其他的变化
7．关于热力学，下列说法中正确的是（　　）
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量
C．热量不可以从低温物体传递到高温物体
D．气体对外做功，其内能一定减小
8．下列叙述和热力学定律相关，其中正确的是（　　）
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B．能量耗散过程中能量不守恒
C．夏天打开电冰箱的门，可以起到室内降温作用
D．一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行
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．下列说法中正确的是（　　）
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将内能转化为机械能
B．抽香烟的人周围烟雾缭绕，可以说明分子在不停地做无规则运动
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从丝绸转移到玻璃棒，因而玻璃棒带正电
D．高压锅运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高的原理
11．热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。下列关于热现象的说法中正确的是（　　）
A．温度越高的物体，其内能越大
B．温度越低的物体，其每个分子的运动速率越小
C．处于热平衡状态的物体，无论是否接触，其冷热程度一定相同
D．随着冷冻技术的不断进步，可以实现将物体的温度降低到
12．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
13．产生酸雨的祸首是（　　）
A．二氧化碳 B．氟利昂 C．二氧化硫 D．一氧化碳
14．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．太阳照射到地球上的光能转化成其他能量，但照到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
15．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，正确的是（　　）
A．在自然界中所有能量都能利用
B．能量的利用是无条件的，也是无代价的
C．物体发生热传递时，热传递的方向从高温物体到低温物体
D．物体发生热传递时，热传递的方向从内能多的物体到内能少的物体。
二、填空题
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．热力学温标是英国物理学家______建立的．在热力学温度中，绝对零度是指______．
18．热力学第二定律有多种表述，请写出下面的两种：
①克劳修斯表述___________．
②开尔文表述____________．
三、解答题
19．“热量能够从高温物体传到低温物体，但是不能从低温物体传到高温物体”这一说法是否正确 为什么
20．（1）下列说法中正确的是
A．无论技术怎样改进，热机的效率都不可能达到100%
B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
D．已知阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小
E.在油膜法估测分子大小的实验中，用一滴酒精油酸溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径
（2）如图所示，有一截面积为的导热气缸，气缸内部有一固定支架AB，支架上方有一放气孔，支架到气缸底部距离为，活塞置于支架上，开始时气缸内部封闭气体的温度为300K，压强为大气压强，当外界温度缓慢上升至303K时，活塞恰好被整体顶起，气体由放气孔放出少许，活塞有回到支架处，气缸内气体压强减为，气体温度保持303K不变，整个过程中封闭气体均视为理想气体，已知外界大气压强恒为，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦．求：
(i)活塞的质量
(ii)活塞被顶起过程中放出气体的体积
21．据《中国环境报》报道：从一份简单科技攻关课题研究结果显示，1999年我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度。在20世纪的60~70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多。
（1）请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径。
（2）用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？
22．图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积为，若每天相当于太阳直射热水器，太阳能的可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．能量耗散过程中能量还是守恒的，能量耗散符合热力学第二定律，故C正确，AB错误；
D．由题意知，能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是由于空气的流动引起的，不是布朗运动，A正确；
B．随着分子间距离增大，分子间斥力、引力均减小，分子力、分子势能随距离的变化如图所示，B错误；
C．“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，C错误；
D．一定量理想气体发生绝热膨胀时，由于气体对外做功，由热力学第一定律可知，其内能减小，D错误。
故选A。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子力表现为引力，则随着分子间的距离增大，分子力做负功，则分子势能增大，选项A错误；
B．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他的变化”，选项B错误；
C．一定量100℃的水变成100°C的水蒸气，要吸收热量，分子动能不变，则其分子之间的势能增加，选项C正确；
D．根据热力学第二定律可知，即使随着技术的进步，热机的效率也不可以达到100%，选项D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．多晶体和非晶体均具有各向同性，故物理性质表现为各向同性的固体不一定是非晶体，A错误；
B．同一物质的饱和汽压与温度有关，在不同温度下有不同的饱和蒸气压，并随着温度的升高而增大，B正确；
C．液晶具有光学各向异性，但是液晶不是晶体，C错误；
D．根据热力学第二定律可知，一个孤立系统的总熵不变或增加， D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．随着分子间的距离增大，分子间引力、斥力都减小，故A错误；
B．内能不仅仅与温度有关，还与体积、质量等其他条件有关，故B错误；
C．第二类永动机违反了热力学第二定律，无法达到效率为100%，故C正确；
D．叶面上的小露珠呈球形是由于液体的表面张力的作用，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．一定质量的理想气体，压强变小时，体积也可能减小，分子间的平均距离可能变小，选项A正确；
B．各向异性，指内部物质微粒的排列有一定规律，即在不同方向上的微粒排列及物质结构情况不一样；各向同性，内部物质微粒的排列没有一定规律，在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同；单晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列规则，故B错误。
C．物体内总的内能应该是所有分子的动能和势能，而温度是分子平均动能的标志，物体内能改变时，其温度不一定变化，故C错误。
D．热力学学第二定律的一种表述：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；机械能可通过做功全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能，但有条件，是要引起其它变化，故D错误。
故选A。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，选项A正确；
B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量，选项B错误；
C．热量可以从低温物体传递到高温物体，但是要引起其他的变化，选项C错误；
D．气体对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减小，选项D错误。
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
A．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，选项A错误；
B．能量耗散过程中能量也是守恒的，选项B错误；
C．电冰箱制冷机工作后，冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低，吸收空气中的热量，而与此同时，冰箱外部的冷凝器温度升高，将热量传给空气，室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出，所以室温不会下降，不可以起到室内降温作用，选项C错误；
D．根据熵原理， 一切自发过程总是沿着分子无序性增大的方向进行，选项D正确。
故选D。
9．D
【解析】
【分析】
【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．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．四冲程汽油机在压缩冲程中是将机械能能转化为内能，A错误；
B．缭绕的烟雾内是固体小颗粒的运动，不能说明分子在不停地做无规则运动，B错误；
C．用丝绸摩擦玻璃棒，电子从玻璃棒转移到丝绸，因而玻璃棒带正电，C错误；
D．高压锅是封闭的，上方气体在有限的空间越来越多且温度越来越高，压强越来越大，运用了液体沸点随液面上方气压的增大而升高，D正确。
故选D。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体的内能是物体内所有分子动能和势能的总和，由物体的物质的量、温度和体积共同决定，故A错误；
B．温度越低的物体，其所有分子的平均动能越小即平均速率越小，但不一定每个分子的平均速率越小，故B错误；
C．处于热平衡状态的物体，其温度不变，即冷热程度相同，故C正确；
D．根据热力学第三定律可知，温度不可能达到-273.15°，故D错误。
故选C。
12．B
【解析】
【分析】
【详解】
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，但是要消耗电能，即能够引起其他变化，选项A错误；
B．一定质量的单晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变，即分子平均动能不变，则分子势能一定是增大的，选项B正确；
C．布朗运动用肉眼是观察不到的，即清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘不是布朗运动，选项C错误；
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，这是水对油脂是不浸润的，而水相对于玻璃是浸润的，故D错误。
故选B。
13．C
【解析】
【详解】
酸雨的主要成份是亚硫酸，二氧化硫与空气中的水蒸气接触会生成亚硫酸。
故选C。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，均无法制成，A错误；
B．任何能量转移或转化的过程均满足能量守恒，不会凭空消失，B错误；
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，C正确；
D．“全自动”手表，靠手部的抖动上发条，机械能转化为电能，D错误。
故选C。
15．C
【解析】
【详解】
A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电的能量，故A错误；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如核能的使用，一旦发生核泄漏后果不堪设想，故B错误；
C．物体发生热传递时，热传递的方向自发地从高温物体到低温物体，而不一定是从内能多的物体到内能少的物体，故C正确，D错误。
故选C。
16． 太阳 电 电 机械
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]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。
[3][4]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． 开尔文； -273；
【解析】
【分析】
明确热力学温度的定义，知道其零点，同时明确热力学温度和摄氏度之间的换算关系．
【详解】
英国物理学家开尔文提出热力学温标，其中每1k和对应，但其零点为；
故答案为开尔文；
【点睛】
本题考查有关温度的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
18． 不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 不可能从单一热库（源）吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]克劳修斯表述为：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化;
开尔文表述为：不可能从单一热库（源）吸收热量，使之完全变成功（全部对外做功），而不产生其他影响（不引起其他变化）。
19．这一说法是不正确的，热力学第二定律只是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体，略去了“自发地”，通过外力做功是可以把热量从低温物体转移到高温物体的，例如电冰箱的制冷就是这一情况，显然冰箱制冷时消耗了电能．引起了其他的变化．
【解析】
【详解】
本题考查热力学第二定律的内容，热量不能自发地从低温物体传向高温物体，但是如果借助于其它方式，可以从低温传向高温．
思路分析：根据热力学第二定律判断此题
试题点评：考查热力学第二定律
20．（1）ABC；（2）（i）1kg；（ii）2×10-6m3
【解析】
【详解】
A、根据热力学第二定律，无论技术怎样改进，热机的效率都不能达到100%，故A正确；
B、露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，故B正确；
C、能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，说明能量虽然守恒，但是仍然要节约能源，故C正确；
D、已知阿伏加德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子平均占据空间体积的大小，由于分子距离很大，故不能确定分子的大小，故D错误；
E、“油膜法估测分子的大小”实验中，用一滴油酸酒精溶液中油酸的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子的直径，不是油酸酒精溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值，故E错误；
故选ABC.
⑵①气体进行等容变化开始时,压强为，温度；
当温度上升到且未放气时，活塞受力平衡,此时压强为，温度；
根据
解得
由平衡可得
解得
②等温变化时, ，，
解得
又
解得放出气体的体积
21．（1）不可取；一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源；（2）①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）这种做法不可取。建设高烟囱只能降低地面SO2的浓度，不能从根本上降低大气中SO2的浓度。控制酸雨的途径主要有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”，主要是氢能源。
（2）传统的燃料主要缺点是：①煤，石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应。与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：①H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；②H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用。
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急。
22．
【解析】
【详解】
这个热水器一天内最多能利用的太阳能为
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