【精品教与学】2014-2015学年高中物理（人教版）选修3-3作业：第10章《热力学定律》5-6（解析与答案）
文档属性
| 名称 | 【精品教与学】2014-2015学年高中物理（人教版）选修3-3作业：第10章《热力学定律》5-6（解析与答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 317.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-01-19 07:00:43 | ||
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文档简介
双基限时练(十六) 热力学第二定律的微观解释
能源和可持续发展
1．(多选题)关于“温室效应”，下列说法正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B. 石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C. “温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化
D. “温室效应”使得土壤酸化
解析 “温室效应”的产生是由于石油和煤炭等燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升，两极冰雪融化，海面上升，故B、C选项正确．
答案 BC
2．(多选题)关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )
A．在任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减小
B．一切自然过程总是沿着分子运动无序性减小的方向进行
C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．热力学第二定律也叫熵增加原理
解析 由热力学第二定律可知，A、D选项正确．
答案 AD
3．下列说法中正确的是( )
A．机械能和内能之间的转化是可逆的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
解析 热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B选项错误；微观态越多越无序，故D选项正确．
答案 D
4．(多选题)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是( )
A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒，能源是取之不尽，用之不竭的
C．在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机，加强环境保护的主要途径
解析 由于能量的耗散，使得能利用的能源越来越少，故B选项错误．
答案 ACD
5．(多选题)下列关于熵的说法中正确的是( )
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
答案 AD
6．(多选题)倒一杯热水，然后加入适量的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是( )
A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的
B．溶解过程是有序向无序转变的过程
C．结晶过程是有序向无序转变的过程
D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响
答案 BD
7．(多选题)下列说法正确的是( )
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
解析 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．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误．大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误．
答案 AD
8．(多选题)以一副扑克牌为例，下列关于有序和无序、宏观态和微观态的认识中不正确的是( )
A．按黑桃、红桃、草花、方块的顺序，而且从大到小将扑克牌排列起来，扑克牌这时是有序的
B．将扑克牌按偶数和奇数分成两部分，扑克牌是无序的，每部分内部是有序的
C．一副扑克牌，这就是一个宏观态，将牌洗动一次就是一个微观态
D．一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分，这是一个宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，它是该宏观态对应的一个微观态
解析
选项
个性分析
综合点评
A正确
扑克牌的排列是有确定规则的，是有序的
规定了某个规则，就规定了一个“宏观态”，符合这个规则的就是有序，破坏了这个规则，则原有“宏观态”改变
B错误
按偶数和奇数分成两部分，是有序的，内部是无序的
C正确
一副扑克牌是一个系统，是一个宏观态，洗动一次，该状态为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态；奇偶分开是一种宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，原宏观态被破坏
D错误
答案 BD
9．柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
解析 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低．故B正确．
答案 B
10．凡是能提供某种形式能量的物质，或是物质各种各样的运动，统称为能源，下面是一组关于能源的问题，请完成下列题目．
(1)“能源分类的相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是 ( )
A．煤炭、石油、天然气
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、生物质能
D．地热能、海洋能、核能
(2)煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能源
D．污染环境的能源
(3)煤、石油、天然气和生物质能资源的能量形成和转换利用过程基本上是( )
A．太阳辐射能→化学能→热能
B．太阳辐射能→机械能→电能
C．生物质能→电能→化学能→热能
D．太阳辐射能→机械能→化学能
答案 (1)C (2)C (3)A
11．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验．某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；(b)盛水塑料袋一个；(c)温度计一个；(d)玻璃板一块(约1 m2)．如图所示．
(a) (b) (c) (d)
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在下图中．
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝ cmΔt，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、Δt外，还应测量的物理量是________，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：_______________________________________________.
答案 实验图示如下：
时间T(或t)
产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收(或水吸收的太阳能还有一部分损失等)
12．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，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．
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．
答案 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．
13．一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的 ②全是咸的 ③1甜4咸 ④4甜1咸，这是四种不平衡的宏观态 ⑤2甜3咸 ⑥3甜2咸，这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，则：
(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．
(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？
答案 (1)宏观态对应的微观态个数
(2)相对平衡的宏观态出现的概率为：
P＝＝.
能源和可持续发展
1．(多选题)关于“温室效应”，下列说法正确的是( )
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B. 石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C. “温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化
D. “温室效应”使得土壤酸化
解析 “温室效应”的产生是由于石油和煤炭等燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升，两极冰雪融化，海面上升，故B、C选项正确．
答案 BC
2．(多选题)关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是( )
A．在任何自然过程中一个孤立系统的总熵不会减小
B．一切自然过程总是沿着分子运动无序性减小的方向进行
C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．热力学第二定律也叫熵增加原理
解析 由热力学第二定律可知，A、D选项正确．
答案 AD
3．下列说法中正确的是( )
A．机械能和内能之间的转化是可逆的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
解析 热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B选项错误；微观态越多越无序，故D选项正确．
答案 D
4．(多选题)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是( )
A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒，能源是取之不尽，用之不竭的
C．在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机，加强环境保护的主要途径
解析 由于能量的耗散，使得能利用的能源越来越少，故B选项错误．
答案 ACD
5．(多选题)下列关于熵的说法中正确的是( )
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
答案 AD
6．(多选题)倒一杯热水，然后加入适量的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是( )
A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的
B．溶解过程是有序向无序转变的过程
C．结晶过程是有序向无序转变的过程
D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响
答案 BD
7．(多选题)下列说法正确的是( )
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
解析 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．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误．大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误．
答案 AD
8．(多选题)以一副扑克牌为例，下列关于有序和无序、宏观态和微观态的认识中不正确的是( )
A．按黑桃、红桃、草花、方块的顺序，而且从大到小将扑克牌排列起来，扑克牌这时是有序的
B．将扑克牌按偶数和奇数分成两部分，扑克牌是无序的，每部分内部是有序的
C．一副扑克牌，这就是一个宏观态，将牌洗动一次就是一个微观态
D．一副扑克牌按偶数和奇数分成两部分，这是一个宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，它是该宏观态对应的一个微观态
解析
选项
个性分析
综合点评
A正确
扑克牌的排列是有确定规则的，是有序的
规定了某个规则，就规定了一个“宏观态”，符合这个规则的就是有序，破坏了这个规则，则原有“宏观态”改变
B错误
按偶数和奇数分成两部分，是有序的，内部是无序的
C正确
一副扑克牌是一个系统，是一个宏观态，洗动一次，该状态为这副扑克牌宏观态对应的一个微观态；奇偶分开是一种宏观态，从偶数部分抽出一张插入到奇数部分，原宏观态被破坏
D错误
答案 BD
9．柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感觉一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
解析 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低．故B正确．
答案 B
10．凡是能提供某种形式能量的物质，或是物质各种各样的运动，统称为能源，下面是一组关于能源的问题，请完成下列题目．
(1)“能源分类的相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是 ( )
A．煤炭、石油、天然气
B．水能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能、生物质能
D．地热能、海洋能、核能
(2)煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是( )
A．可再生能源，取之不尽，用之不竭
B．不可再生能源，用一点，少一点
C．来自太阳辐射的能源
D．污染环境的能源
(3)煤、石油、天然气和生物质能资源的能量形成和转换利用过程基本上是( )
A．太阳辐射能→化学能→热能
B．太阳辐射能→机械能→电能
C．生物质能→电能→化学能→热能
D．太阳辐射能→机械能→化学能
答案 (1)C (2)C (3)A
11．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验．某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：(a)内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；(b)盛水塑料袋一个；(c)温度计一个；(d)玻璃板一块(约1 m2)．如图所示．
(a) (b) (c) (d)
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在下图中．
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝ cmΔt，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、Δt外，还应测量的物理量是________，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：_______________________________________________.
答案 实验图示如下：
时间T(或t)
产生误差的主要原因：太阳能没有全部被水吸收(或水吸收的太阳能还有一部分损失等)
12．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，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．
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．
答案 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．
13．一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的 ②全是咸的 ③1甜4咸 ④4甜1咸，这是四种不平衡的宏观态 ⑤2甜3咸 ⑥3甜2咸，这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，则：
(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．
(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？
答案 (1)宏观态对应的微观态个数
(2)相对平衡的宏观态出现的概率为：
P＝＝.