5.3 热力学第二定律 同步练习（含答案解析）

5.3
热力学第二定律
同步练习
(时间：60分钟)
考查知识点及角度
难度及题号
基础
中档
稍难
热现象的方向性
1、3
2
热力学第二定律的理解
4、5、6
7、8
综合提升
9
10、11、12
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"../../../达标基训.tif"
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知识点一　热现象的方向性
1．下列说法中正确的是
(　　)．
A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的
C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行
D．一切物理过程都不可能自发地进行
解析　能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A对．第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错．在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，C对、D错．
答案　AC
2．下列说法中正确的是
(　　)．
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
解析　本题要求全面领会开尔文表述的含义，同时注意语言逻辑性．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，气体吸收的热量完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；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；由η＝可知，只要Q2≠0，η≠1，如果Q2＝0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，故C错误、D正确．
答案　D
3．下列说法正确的是
(　　)．
A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性
B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同
大小的电流
C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功
D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律
解析　热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律．
答案　C
知识点二　热力学第二定律的理解
4．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是
(　　)．
A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加
以利用而不引起其他变化
B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分
内能转化为机械能，这在原理上是可行的
C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小
D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大
解析　由热力学第二定律可知，A错误、B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故D项错误．
答案　B
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
5．下列有关能量转化的说法中错误的是
(　　)．
A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化
B．只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到100%
C．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行
D．外界对物体做功，物体的内能必然增加
解析　由热力学第二定律的开尔文表述可知，A对，热机效率总低于100%，B错．满足能量守恒的过程未必能自发进行，因为还要看是否满足热力学第二定律，C错，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，D错．
答案　BCD
6．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5－3－1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象的正确说法是
(　　)．
A．这一实验不违背热力学第二定律
B．在实验过程中，热水温度降低，冷水温度升
高
C．在实验过程中，热水的内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的
内能
D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷
水的内能
解析　自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律，本实验现象也不违反热力学第二定律，A正确；整个过程中能量守恒且热传递有方向性，B正确；在实验过程中，热水中的内能除转化为电能外，还升高金属丝的温度，内能不能全部转化为电能；电能除转化为冷水的内能外，还升高金属丝的温度，电能不能全部转化为冷水的内能，C、D错误．注意与热现象有关的宏观现象的方向性，这是应用热力学第二定律的关键．
答案　AB
7．图5－3－2为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是
(　　)．
图5－3－2
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
解析　热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能量守恒定律的具体表现，适用于所有的热现象，故C正确、D错误；根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误、B正确，故选B、C.
答案　BC
8．关于空调机，下列说法正确的是
(　　)．
A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体
B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体
C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体
D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体
解析　空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，因为这里有外界做功．
答案　ABC
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9．下列说法中正确的是
(　　)．
A．第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
B．第二类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的
D．热力学第二定律的两种表述是等效的
解析　第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，A正确、B错误；热力学第一定律与第二定律相辅相成，互相独立，C正确；热力学第二定律的两种表述是等效的，D正确．
答案　ACD
10．17世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图5－3－3所示，在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道．维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时球具有速度可以对外做功．然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下……对于这个设计，下列判断中正确的是
(　　)．
A．满足能量转化和守恒定律，所以可行
B．不满足热力学第二定律，所以不可行
C．不满足机械能守恒定律，所以不可行
D．不满足能量守恒定律，所以不可行
解析　该装置违背了能量守恒定律，故不可行．
答案　D
11．如图5－3－4所示是制冷机的工作原理图，试分析每个过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：

(1)　　　　　　(2)　　　　　　(3)
图5－3－4
(1)工作物质的内能________，是________的过程；
(2)工作物质的内能________，是________的过程；
(3)工作物质的内能________，是________的过程．
解析　(1)活塞压缩气体做功，内能增加
(2)气体液化要放热，内能减小
(3)工作物质汽化，要吸收热量，内能增加．
答案　(1)增加　做功　(2)减小　放热　(3)增加　吸热
12．热力学第二定律常见的表述有两种．
第一种表述：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；
第二种表述：不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
图5－3－5甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图5－3－5乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________．
　　　　　　　　
甲　　　　
　乙
图5－3－5
解析　示意图如下图所示．
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．
答案　见解析
图5－3－1
图5－3－3