4.3热力学第二定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册 （word版含答案）

4.3热力学第二定律基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册
一、单选题
1．根据热力学定律，下列判断正确的是（ ）
A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖
B．满足能量守恒定律的过程都可以自发地进行
C．冰箱的制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化
D．气体分子自发的扩散运动只能向着分子均匀分布的方向进行
2．下列说法中正确的是（　　）
A．单晶体和多晶体都是各向异性的
B．热力学第二定律表明：不违反能量守恒定律的热现象不一定都能发生
C．气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强一定增大
D．热传递一定是热量从内能大的物体向内能小的物体转移
3．下列说法中正确的是（　　）
A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到 -273℃
C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多
D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
4．下列说法正确的是（ ）
A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
B．只有在体积一定时，饱和气压才随温度的升高而增大
C．分子间作用力的合力表现为引力时，若分子间的距离增大，则分子力不一定减小，但分子势能一定增大
D．沸点与大气压有关，大气压较高时沸点比较低
5．下列说法中正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第一定律
B．机械能全部转化为内能是不可能的
C．从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是不可能的
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不会凭空产生
6．以下说法正确的是（　　）
A．若把氢气和氧气看作理想气体，则具有相同体积、相同质量和相同温度的氢气和氧气具有相等的内能
B．根据热力学第二定律可知，机械能不可能全部转化物体的内能
C．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径
D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质
7．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是
A．热量不可能由低温物体传给高温物体
B．用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力
C．在某过程中，气体的内能不变，却对外做功，这并不违反热力学第一定律
D．给物体加热，物体分子的热运动一定会变剧烈，分子的平均动能一定会增大
8．以下说法中正确的是
A．分子力做正功，分子势能一定增大
B．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的
C．分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小
D．绝对零度就是当一定质量的气体体积为零时，用实验方法测出的温度
9．（单）在以下说法中，正确的是（ ）
A．热量不可能地从低温物体传到高温物体
B．质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不同
C．液晶既具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性特点
D．气体压强达到饱和汽压时，蒸发和液化都停止了．
10．下列说法正确的是（ ）
A．常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大
B．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105 J同时空气的内能增加了2.5×105 J，则空气从外界吸收热量1×105 J
C．物体的温度为0 ℃时，分子的平均动能为零
D．热量从低温物体传到高温物体是不可能的
11．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
12．下列说法中正确的是（　　）
A．随着科学技术和制造工艺的发展，将来有可能制造出效率为100%的高效热机
B．凡是不违反能量守恒定律的过程一定能够实现
C．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
D．第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性，因此无法制成。
13．下列说法中正确的是（　　）
A．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质无关
D．液体中悬浮微粒的布朗运动是周围液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的
14．下列说法中正确的是（　　）
A．因为液体表面有收缩的趋势，所以液体表面分子间只有引力没有斥力
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向同性
C．晶体熔化过程中吸收热量，分子平均动能一定增大
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
15．下列说法正确的是（　　）
A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功
B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化
C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1
D．热机的效率必定小于1
二、填空题
16．汽车内燃机气缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功。已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、气缸发热等对外散失的热量为8×102J。该内燃机的效率为________。随着科技的进步，可设法减少热量的损失，则内燃机的效率能不断提高，其效率________(选填“有可能”或“仍不可能”)达到100%.
17．大量事实表明，自然界中的一切变化过程都具有______，朝某个方向的变化是可以自然发生的，相反方向的变化却是受到限制的。这时要使变化了的事物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，这就是自然过程的______。
18．组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”).1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为-173℃，用热力学温度表示为______K.
三、实验题
19．以下说法正确的是( )
A．玻璃管的裂口烧熔后会变炖是表面张力的作用引起的
B．0℃的氢气和0℃的氧气，它们的分子平均动能相同
C．第二类永动机违背了能量守恒定律
D．水的饱和汽压随温度的升高而增大
E.一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性减小的方向进行
四、解答题
20．有人说：“热力学第二定律中所述说的方向性就是不能往相反方向进行的过程”。对吗？
21．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）。
22．试述热力学第一定律与热力学第二定律的区别
23．如图所示，竖直放置的圆柱形气缸由上下两部分组成，上面部分横截面为4S，下面部分横截面为S，两部分高度均为H，气缸顶部导热良好，其余部分绝热。气缸内有一质量为的绝热活塞，将气缸内的理想气体分成上下两部分，初始时两部分气体压强均为p0，温度均为T0。现用电热丝对下面部分气体缓慢加热，并保证上面部分气体温度保持T0不变，不计活塞与气缸之间的摩擦，重力加速度为g。求：
（1）活塞刚离开MN、PQ时下面部分气体的温度T1；
（2）当活塞升高时下面部分气体的温度T2。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
试题分析：正确解答本题需要掌握：正确理解和应用热力学第二定律，理解宏观自然过程的方向性，理解热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化具体含义．
解：A、火炉通过能量耗散把品质高的内能传递到大气中去，变为品质低的大气内能，根据热力学第二定律可知，这些能量不可能再全部收集到火炉中，故A错误；
B、自然中的宏观过程既要满足能量守恒又要满足热力学第二定律，故B错误；
C、根据热力学第二定律可知，冰箱的制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化是不可能的，故C错误；
D、根据热力学第二定律，气体分子自发的扩散运动只能向着分子均匀分布的方向进行．故D正确．
故选D
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性，选项A错误；
B．热力学第二定律表明：不违反能量守恒定律的热现象不一定都能发生，选项B正确；
C．气体的压强与气体的数密度和温度都有关，气体体积变小，单位体积内的分子数增多，气体的压强不一定增大，选项C错误；
D．热传递一定是热量从温度高的物体向温度低的物体转移，选项D错误。
故选B。
3．C
【解析】
【详解】
A．在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高。故A错误；
B．-273℃是绝对零度，是不可能达到的。故B错误；
C．在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多。故C正确；
D．机械能可以自发地全部转化为内能正确，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响。故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：热传递中的热量总是从温度高的向温度低的方向传递，所以热传递存在方向性，故选项A错误；饱和气压随温度的升高而增大，与体积无关，故选项B错误；分子间作用力的合力表现为引力时，是两个分子间的距离大于平衡位置间的距离时，此时若分子间的距离再增大，则分子力不一定减小，可分子势能一定增大，选项C正确；沸点与大气压有关，大气压较高时沸点应该较高，所以选项D错误．
考点：热传递，分子间作用力，饱和气压．
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．第一类永动机不可能制成的原因是能量守恒定律，A错误；
B．机械能提供摩擦做功，可以全部转化为内能，B错误；
C．根据热力学第二定律可知，从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是不可能的，C正确；
D．第二类永动机不可能制造成功的原因是其违背热力学第二定律，并不违背能量守恒定律，D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
A．氢气和氧气的摩尔质量不同，故相同质量的氢气和氧气的分子数不同；温度相同，故分子热运动平均动能相同，故相同质量和相同温度的氢气的内能大于氧气具有的内能，故A错误；
B．根据热力学第二定律可知，机械能可以全部转化物体的内能，但会引起其它变化，故B错误；
C．一滴油酸酒精溶液体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径等于一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积比上单分子油膜面积为S，故C错误；
D．温度、压力、电磁作用等可以改变液晶的光学性质，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【详解】
（1）热量可以在外力作用下由低温物体传给高温物体，不可由低温物体自发地传到高温物体，A错误；
（2）用打气筒打气时，里面的气体因体积变小，压强变大，所以再压缩时就费力，与分子之间的斥力无关，B错误；
（3）在某过程中，气体的内能不变，却对外做功，可能是由于同时吸收热量，这并不违反热力学第一定律，C正确；
（4）给物体加热，如果同时对外做功，物体的内能不一定增加，温度不一定升高，物体分子的热运动不一定会变剧烈，分子的平均动能不一定会增大，D错误．
8．C
【解析】
【详解】
A、分子力做正功，分子势能减小，A错误
B、气体压强产生的原因是大量气体分子对容器壁的持续的、无规则撞击产生的，B错误
C、分子间引力和斥力随分子间的距离的增大而减小，随分子间的距离的减小而增大，C正确
D、绝对零度是不可能达到的最低温度，自然界的温度只能无限逼近．D错误
9．C
【解析】
【详解】
试题分析：热量可能地从低温物体传到高温物体，会引起其他变化，所以A项错误；温度是平均动能的标志，质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能相同，所以B项错误；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质．所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，C项正确；
考点：本题考查了热力学第二定律
10．A
【解析】
【详解】
根据可知常温常压下，一定质量的气体，保持体积不变，压强将随温度的增大而增大，选项A正确；根据热力学第一定律，用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功3.5×105J,同时空气的内能增加了2.5×105J，则空气向外界放出热量1×105J，选项B错误； 物体的温度为0℃时，分子的平均动能不为零，选项C错误；根据热力学第二定律，热量从低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他的变化，选项D错误；故选A.
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．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产生其它影响，A错误；
B．根据热力学第二定律知，不可能从单一热库源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，B错误；
C．根据热力学第二定律可知，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，C正确；
D．由热力学第二定律可知，任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少可能保持不变，D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据热力学第二定律，热机的效率不可能为100%，A错误；
B．不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律的过程也不能实现，B错误；
C．热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体。比如电冰箱通电后，内部温度比外部低，但热量仍能从内部传到外部，C错误；
D．第二类永动机并不违背能量守恒定律，但违背了能量转化和转移的不可逆性，即热力学第二定律，因此无法制成，D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．沸点的高低与外界的大气压有关，高原地区水的沸点较低，这是因为高原地区气压较低的缘故，故A错误；
B．空调制冷需要消耗电能，不能说明热量可以自发的由低温物体传递到高温物体，故B错误；
C．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，故C错误。
D．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于液体分子对颗粒的撞击作用不平衡所引起的，故D正确。
故选D。
14．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据分子动理论可知，分子间同时存在着引力和斥力，虽然液体表面有收缩的趋势，但液体表面分子间仍存在引力和斥力，只不过引力大于斥力，分子力表现为引力，A错误；
B．液晶既具有液体的流动性，又具有光学各向异性，B错误；
C．晶体熔化过程中虽然吸热，但是温度不变，温度是分子平均动能的标志，所以分子平均动能不变，C错误；
D．根据热力学第二定律的微观解释，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，D正确。
故选D。
15．D
【解析】
【详解】
A．开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；
B．开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B错误；
CD．由
η=
可知，只要
Q2≠0
就有
η≠1
如果Q2=0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，C错误，D正确。
故选D。
16． 不可能
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由热力学第一定律知
W=△U-Q=1×103J-8×102J=2×102J
效率
[2]随着科技的进步，不断设法减小热量损失，则内燃机的效率不断提高，效率仍不可能达到100%。
【点睛】
此题考查了热力学第一定律△U=W+Q，注意公式中各个物理量的符号法则；知道热力学第二定律的内容。
17． 方向性 不可逆性
【解析】
【详解】
[1]根据热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，是与热现象有关的宏观过程，具有方向性。即朝某个方向的变化是可以自发发生的。
[2]结合[1]，相反过程却不能自发进行，除非引起了其他方面的变化，即相反过程是不可逆的。
18． 增大 100
【解析】
【详解】
[1]．组成物体的分子在做永不停息的热运动，温度升高时，分子热运动的平均动能增大；
[2]．1987年2月我国研制成的超导体起始超导温度为-173℃，用热力学温度表示为273+(-173)=100K.
19．ABD
【解析】
【详解】
由于熔融的液态玻璃存在表面张力，使表面收缩，表面积变小，因此玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形，与表面张力有关．故A正确；温度是分子平均动能的标志，氧气和氢气的温度相同，则它们的分子平均动能相同．故B正确；第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第二定律,故C不正确；水在不同温度下有不同的饱和汽压，并随着温度的升高而增大．故D正确；根据热力学第二定律，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．故E不正确；故选ABD.
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
不对，热力学第二定律的两种表述都强调“自发地进行，而不引起其他变化”。譬如按热传导的方向性来表述，即不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。如果有外界的影响或帮助，热量就可能由低温物体传递到高温物体，如电冰箱在通电时可以制冷。同样，按照机械能与内能转化过程的方向性来表述，也应强调自发地进行，而不引起其他变化。
21．
【解析】
【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
22．热力学第一定律揭示了做功和热传递对改变物体内能的定律关系，指明内能不但可以转移，而且还能跟其他形式的能相互转化．热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的一种表述形式，是从能的角度揭示不同物质运动形式相互转化的可能性．告诫人们：第一类永动机不可能制成．
热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性．如机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，而不引起其他变化．进一步揭示了各种物质运动过程及其运动形式的转化过程都具有方向性．告诫人们：第二类永动机不可能制成，热力学第二定律有多种表述形式．
【解析】
【详解】
从热力学第一定律和热力学第二定律的基本内容入手进行分析．
思路分析：根据热力学第一定律和热力学第二定律判断此题
试题点评：考查热力学第一定律和热力学第二定律
23．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）活塞对MN、PQ压力为零时下部分气体的压强p满足
由查理定律可得
上两式联立解得
（2）当活塞升高时，对上面部分气体
对活塞，由平衡条件
对下面部分气体
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页