2018学年高中物理第四章能量守恒与热力学定律热力学第二定律习题教科版选修3_3

热力学第二定律
一、选择题
1．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是（ ）．
A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的
B．内能可以转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾
C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
2．以下哪个现象不违背热力学第二定律（ ）．
A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变得更热
B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100%
C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离
D．热量自发地从低温物体传到高温物体
3．下列关于能量耗散的说法，正确的是（ ）．
A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用
C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D．能量耗散导致能量品质的降低
4．关于能源，以下说法中正确的是（ ）．
A．煤、石油、天然气等燃料的化学能实际上是太阳能转化而成的
B．能源的利用过程，实质上是能的转化和转移的过程
C．到目前为止，人类所利用的所有能源实际上都是太阳能转化而成的
D．核能和地热能来自地球本身
5．当前世界上日益严重的环境问题主要源于（ ）．
A．温室效应 B．厄尔尼诺现象
C．人类对环境的污染和破坏 D．火山喷发和地震
6．下列叙述中不正确的是（ ）．
A．市区禁止摩托车通行是为了提高城区空气质量
B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏
C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因
D．“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一
7．如图所示为电冰箱的工作原理图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．那么，下列说法中正确的是（ ）．

A．在冰箱内的管道中，制冷剂迅速膨胀并吸收热量
B．在冰箱外的管道中，制冷剂迅速膨胀并放出热量
C．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并吸收热量
D．在冰箱内的管道中，制冷剂被剧烈压缩并放出热量
8．下面关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是（ ）．
A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
B．一切自然过程总是沿着分子热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人的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小
9．第二类永动机不可能制成，这是因为（ ）．
A．违背了能量守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转变为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
10．装有浑浊黄河水的杯子置于与它温度相同的绝热容器中，过一段时问，泥沙沉淀，则杯中水温将（ ）．
A．升高 B．不变 C．下降 D．无法确定
二、填空题
11．热量会自动地从________传给________，但不会自发地从________传给________，这说明：热传导的过程是有________的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向不能________地进行，要实现相反方向的过程，必须有________，因而产生________或引起________．
12．根据热力学定律和分子动理论，可知理想气体在温度升高时，内能 （填：不变、增大、减小）；第二类永动机不可能制成的主要原因是违背了
13．只要确定了________，符合这个________的就叫做有序，有序和无序是相对的．无序意味着各处都一样，没有差别，而有序则相反．
14．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较________．
三、解答题
15．根据你对熵增加原理的解释，举出一些系统从有序变为无序的例子．
16．有一座瀑布的高度是50 m，流量为12 m3／s，计划在瀑布底部利用水流能发电，设在瀑布顶处水流速率与从发电机处水轮机内流出速率相等，且水流能有65％被利用，求安装的发电机功率最多多大？（g取10 m／s2）
17．水能是可再生能源，可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源，若一水力发电站水库的平均流量为Q（m3／s），落差为h，发电效率为，则全年发电量（kW·h）是多少？（g取10m／s2）
【答案与解析】
一、选择题
1．【答案】B
【解析】热力学第一定律和热力学第二定律并不矛盾，机械能和内能的转化具有方向性，故B选项正确．
2．【答案】C
【解析】茶不会自发地变得更热，选项A错误；无论什么样的热机，效率永远不会达到100%，选项B错误；热量不会自发地从低温物体传到高温物体，选项D错误。
3．【答案】B、C、D
【解析】能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量的品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项对．
【点评】能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性．
4．【答案】A、B、D
5．【答案】C
6．【答案】A
7．【答案】A、D
【解析】压缩机工作时，把冰箱内的热量传到冰箱外部，故A、D正确．
8．【答案】A、D
【解析】系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化，从微观角度看，热力学第二定律是一个统计规律，所以A对．热力学第二定律的微观意义是“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”，所以B、C均错．D是在引入熵之后对热力学第二定律微观意义的描述．D对．
9．【答案】D
【解析】第二类永动机的设想虽然符合能量守恒定律，但是违背了能量转化中有些过程是不可逆的规律，所以不可能制成，选项D正确。
10．【答案】A
【解析】泥沙下沉，其重力势能转化为内能，使水温升高，故A选项正确．
二、填空题
11．【答案】高温物体 低温物体 低温物体 高温物体 方向性 自发 外力帮助 影响 其他变化（或能量的消耗）
12．【答案】增大；热力学第二定律
13．【答案】某种规则 规则
14．【答案】无序的
三、解答题
15．【答案】见解析
【解析】根据熵增加原理，自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行，而熵是描述系统无序程度的物理量，熵越大，无序程度越高．所以，熵的增加就意味着系统无序程度的增加．这意味着自然界的一切自发过程，总是朝着从有序向无序的方向转化．如：燃料的燃烧、气体的扩散、一切生命体从生产到消亡，都经历了一个从有序到无序的发展过程．
16．【答案】见解析
【解析】设流量为Q，水的密度为，在t时间内 通过水轮机的水的质量为m=Qt，水的机械能有65％转化为电能，故发电机功率为
=1×103×12×10×50×65％ W=3.9×103 kW．
17．【答案】见解析
【解析】解法一：每秒钟的水能转化为电能的量为，即发电的功率，所以全年的发电量为E=365×24×10－3Qgh（kW·h）=8.8×104Qh（kW·h）．
解法二：全年的水能为E1=Qgh×365×24×3600 J．水能转化为电能的效率为，所以，产生的电能为E2=E1．全年的发电量为
。