2019-2020学年粤教版选修3-3 3.4热力学第二定律 达标作业（解析版)

3.4热力学第二定律
达标作业（解析版)
1．如图所示，瓶内装有少量的水，瓶口已塞紧，水上方空气中有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳出时，瓶内出现“白雾”，这一现象产生的原因可以用下面三句话解释：甲，水蒸气凝结成小水珠；乙，瓶内气体推动瓶塞做功，内能减小；丙，温度降低。三句话正确的顺序是
A．甲、乙、丙 B．乙、丙、甲
C．丙、甲、乙 D．乙、甲、丙
2．如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两部分。已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空。抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态。在此过程中(　　)
A．气体对外界做功，内能减少 B．气体不做功，内能不变
C．气体压强变小，温度降低 D．气体压强不变，温度不变
3．能源问题关乎国家建设和社会发展，下列关于能量和能源的说法中正确的是
A．人类在历史的进程中不断地开发和利用新能源，创造了新的能量
B．自然界的能量是守恒的，我们没有必要节约能源
C．在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少
D．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性
4．如图表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ad平于横轴,dc平行于纵轴,ab的延长线过原点，以下说法不正确的是
A．从状态d到c,气体体积增大，气体对外做功
B．从状态c到b，气体体积减小，外界对气体做功
C．从状态a到d,内能增加，气体从外界吸热
D．从状态b到a，内能增加，气体对外界放热
5．根据热力学定律，可知下列说法中正确的是（　　）
A．外界对物体做功，物体的内能必定增加
B．随着科技的发展，机械效率是的热机是可能制成的
C．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
D．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体
6．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是
A．温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强一定增大
B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大
C．绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大
D．一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小
7．下列说法正确的是( )
A．饱和汽压与温度和体积有关
B．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
C．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故
D．第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律
8．关于物体的内能和机械能，以下说法正确的是（ ）
A．物体的内能包含物体的机械能
B．物体的机械能大，则它的内能也一定大
C．物体具有内能，同时又可以具有机械能
D．物体的机械能和内能间都可以自发地发生转化。
9．下列说法正确的是（ ）
A．被压缩的物体其分子之间只存在相互作用的斥力
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
D．理想气体对外做功时必需吸收热量
10．一定质量的理想气体，沿箭头方向由状态1变化到状态2，其中气体吸收热量的变化过程是
A．A B．B C．C D．D
11．如图所示，长为50cm、内壁光滑的气缸固定在水平面上，气缸内用横截面积为100cm2的活塞封闭有压强为1.0×105Pa、温度为27℃的理想气体，开始时活塞位于距左侧缸底30cm处.现对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动。（已知大气压强为1.0×105Pa）
①试计算当温度升高到327℃时，缸内封闭气体的压强；
②若在此过程中封闭气体共吸收了700J的热量，试计算气体增加的内能.
12．如图所示p-V图中，一定质量的理想气体由状态A经过I变至状态 B时，从外界吸收热量420J，同时膨胀对外做功300J，当气体从状态B经过程II回到状态A时，外界压缩气体做功200J，求过程II中气体吸收或放出的热量是多少？
13．如图所示，在气缸右侧封闭一定质量的理想气体，压强与大气压强相同．把气缸和活塞固定，使气缸内气体升高到一定的温度，气体吸收的热量为Q1，在这一过程中，气体经历了________过程，（选填“等温”“等压”或“等容”）．如果让活塞可以自由滑动（活塞与气缸间无摩擦、不漏气），也使气缸内气体温度升高相同温度，其吸收的热量为Q2，则Q1________Q2．（选填“大于”“等于”或“小于”）
14．如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积，大气压强，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将________（选填“增加”、“减小”或“不变”），气体内能变化量为________J．
参考答案
1．B
【解析】根据题意因果顺序的进程为：空气推动瓶塞做功——空气内能减小——瓶内空气温度降低——瓶内水蒸气液化成小水珠即“白雾”，而瓶塞跳起的原因是用打气筒往瓶内打气使气体压强增大所致。故顺序是乙、丙、甲，B正确。
2．B
【解析】
根据容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q=0.稀薄气体向真空扩散没有做功，W=0.根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变。稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小。
3．D
【解析】
【详解】
A、人类在不断地开发和利用新能源，但是能量不能被创造，也不会消失，故A错误；
B、自然界的能量是守恒的，但是由于可用能源是有限的，故需要节约能源，故B错误；
C、在利用能源的过程中，由于能量是守恒得，能量在数量上并没有减少，故C错误；
D、根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确。
4．D
【解析】
【详解】
A项：从状态d到c，气体温度不变，压强减小，由公式可知，体积增大，气体对外做功，故A正确；
B项：由图示图象可知，
a到b过程p与T成正比，是等容变化，则 ，从c到是等压变化，由等压变化可知，体积减小，即，则，从c到b过程体系积减小，外界对气体做功，故B正确；
C项：从状态a到d，压强不变，温度升高，内能增大，由公式可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C正确；
D项：从状态b到a为等容变化，温度升高，内能增大，由公式可知，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故D错误。
5．C
【解析】
【详解】
A、根据热力学第一定律：△E=W+Q，外界对物体做功，若物体放出热量，则物体的内能不一定增大，故A错误；
B、无论科学技术多么发达，机械效率可能提高，但一定小于100%，即物体的机械效率不可能达到100%，故B错误；
C、根据热力学第二定律内容，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。故C正确；
D、根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但是只要外界提供能量，热量可以从低温传递到高温，比如冰箱的工作原理，故D错误。
故选：C。
6．C
【解析】对于一定质量的理想气体温度升高，但如果气体体积增大，压强不一定增大，A错；体积减小，单位体积内的分子数增多，但如果对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错。只有C对。
7．B
【解析】
【详解】
A项：饱和汽压与温度有关，且随温度升高而增大，饱和汽压与体积无关，故A错误；
B项：根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故B正确；
C项：高原地区水的沸点较低，这是高原地区压强较低的缘故，故C错误；
D项：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，不违反能量守恒定律，故D错误。
8．C
【解析】
【详解】
AB.内能和机械能是两种不同形式的能，两者有本质的区别。内能跟组成物体的微粒——分子的运动和分子之间的相互作用有关，而机械能跟物体的宏观运动及势能有关。故A错误，B错误；
C.物体可以同时具有多种形式的能。故C正确；
D.根据热力学第二定律，机械能可以自发地转化成内能，内能不能自发地转化成机械能，故D错误。
故选：C
9．C
【解析】
【详解】
被压缩的物体其分子之间存在相互作用的斥力和引力，选项A错误；布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的运动，是液体分子的热运动的反映，选项B错误；热量不可能自发地从低温物体传到高温物体而不发生其他的变化，选项C正确；理想气体体积变大时对外做功，气体可能吸热，也可能放热，还可能既不吸热也不放热，故D错误；故选C.
10．D
【解析】
A、由图象可知状态1到状态2是等温变化过程，气体内能不变，从状态1至状态2气体的体积减小，故对气体做功，根据热力学第一定律知,气体放出热量，故A错误；
B、由图象可知状态1到状态2是等容变化过程，故对气体不做功，从状态1至状态2气体的温度降低，气体内能降低，根据热力学第一定律知,气体放出热量，故B错误；
C、由图象可知状态1到状态2是等容变化过程，故对气体不做功，从状态1至状态2气体的压强减小，温度降低，气体内能降低，根据热力学第一定律知,气体放出热量，故C错误；
D、由图象可知状态1到状态2是等温变化过程，气体内能不变，从状态1至状态2气体的体积增大，故气体对外做功，根据热力学第一定律知,气体吸收热量，故D正确；
故选D。
11．①1.2×105Pa②500J
【解析】①设活塞横截面积为S，封闭气体刚开始的温度为，体积为，压强为，
当活塞恰好移动到气缸口时，封闭气体的温度为，体积为，压强，
封闭气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律可得，解得，即227℃；因为：，所以气体先发生等压变化，之后等容变化，
设当温度达时，封闭气体的压强为，
根据查理定律可得：，代入数据解得；
②气体对外界做功：，代入数据解得；
根据热力学第一定律可得：，
因为在此过程中封闭气体共吸收了700J的热量，即Q=700J，
解得：．
【点睛】本题考查了气体实验定律和热力学第一定律的综合应用，解题关键是要分析好压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，选择合适的规律解决，注意理想气体的内能与热力学温度成正比以及每个过程中做功的正负，第①问中需要求出活塞恰好运动到卡口时的临界温度才能判断后续气体的变化过程，温度不同可能会导致过程不同．
12．放热，
【解析】由题意知：一定质量的理想气体由状态A经过程I变至状态B时，W1为负功，Q1为正(吸收的热量，)，内能增加120J，当气体从状态B经过程II回到状态A时，W2为正功; ，，放出热量；
答案：此过程中气体放出的热量是320J。
13． 等容 小于
【解析】缸和活塞固定时，气体体积不变，故做等容变化；对一定量的气体内能由温度决定，两种情况下气体温度变化情况相同，气体内能变化量相等，即；
第一种情况，气缸与活塞都固定不动，气体体积不变，气体不做功，W1=0；
第二种情况，活塞自由移动，气体体积增大，气体对外做功，W2＜0，
由热力学第一定律：，
可知：．
【点睛】气体体积不变，气体不做功，气体体积变大时气体对外做功；对一定量的理想气体内能由温度决定，温度变化量相同，物体内能变化相同；应用热力学第一定律即可解题．
14． 不变 50
【解析】气缸内气体压强等于大气压与活塞对气体产生的压强之差，大气压不变，活塞产生的压强不变，则气体压强不变；
活塞向上移动时，气体对外做功；气体吸收的热量Q=60J，由热力学第一定律可知，气体内能的变化量；
不变，50。