东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：5.3热力学第二定律 同步练习（含解析）

5.3热力学第二定律
同步练习（含解析)
1．下列有关热现象分析与判断正确的是（　　）
A．物体的温度可以降到-273.15℃以下
B．当将橡皮筋拉伸时，橡皮筋内分子的引力和斥力都减小，引力减小得较快
C．知道水蒸气的摩尔体积和水分子的体积，可计算出阿伏加德罗常数
D．摩擦生热是利用做功来改变物体的内能
2．在闷热的夏天里，冰激凌是大家的最爱，同学都知道冰箱的工作原理就是把热量从冰箱里面传到冰箱外面。下列说法正确的是（　　）
A．这说明热量能从自发地从低温物体传给高温物体
B．它违背了热力学第一定律
C．它违背了热力学第二定律
D．以上说法都错
3．下列说法正确的是（　　）
A．扫地时，阳光下可以看到灰尘颗粒到处运动，它们的运动属于布朗运动
B．温度是分子无规则热运动动能的标志
C．相同温度的水和铁块的分子无规则热运动平均动能相同
D．科学技术的快速深入发展达到一定程度时，绝对零度是可以实现的
4．下列说法中正确的是（　　）
A．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
B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功
C．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
D．因违背能量守恒定律而不能制成的机械称为第二类永动机
5．下列说法正确的是（　　）
A．第二类永动机不能被制成，是因为违背了能量守恒定律
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显
C．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小
D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体
6．下列说法中正确的是_______．
A．一定质量的理想气体的内能随着温度升高一定增大
B．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律
C．当分子间距时，分子间的引力随着分子间距的增大而增大，分子间的斥力随着分子间距的增大而减小，所以分子力表现为引力
D．大雾天气学生感觉到教室潮湿，说明教室内的相对湿度较大
E.一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的
7．根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法正确的是（　　）
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动不能反映花粉分子的热运动
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．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
D．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-293℃
E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
8．下列现象中能够发生的是(　　)
A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热
B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能
C．桶中混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．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体
9．下列说法中正确的是（　　）
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点
C．高温物体可以自发把热量传递给低温物体，最终两物体可达到热平衡状态
D．随着分子间距离增大，分子间作用力减小，分子势能也减小
E.在“用油膜法测分子直径”的实验中，作了三方面的近似处理：视油膜为单分子层、忽略油酸分子间的间距及视油酸分子为球形
10．对于热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A．第一类永动机不可能实现，因为违背了能量守恒定律
B．热力学第一定律指出，不可能达到绝对零度
C．热力学第一定律指出，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做功的和
D．热力学第二定律指出，不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响
E.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，违背了热力学第二定律
11．下列说法正确的是_________．
A．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功
B．一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积也增大
C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
D．一定质量的气体，在等压膨胀过程中，气体分子的平均动能减小
E.任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
12．下列说法中正确的是________
。（本题为不定项选择，可能只有一项正确，也可能有多项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
A．液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性
B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面仍存在表面张力
C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律
D．用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为气体分子之间斥力变大
13．下列说法不正确的是____________
A．只有单晶体有固定熔点，多晶体没有固定熔点
B．物体的温度为时，分子的平均动能却不为零
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性
E.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功4.5×105J，同时空气的内能增加了3.5×105J，则空气从外界吸收热量1×105J
14．如图所示，内壁光滑的圆柱形气缸竖直放置，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体．已知活塞截面积为S，外界大气压强为p0、缸内气体温度为T1．现对气缸缓慢加热，使体积由V1增大到V2的过程中，气体吸收的热量为Q1，停止加热并保持体积V2不变，使其降温到T1，求：
(1)停止加热时缸内的气体的温度；
(2)降温过程中气体放出的热量．
参考答案
1．D
【解析】
A．绝对零度是低温的极限，则物体的温度不可以降到-273.15℃以下，选项A错误；
B．当将橡皮筋拉伸时，橡皮筋内分子的引力和斥力都减小，引力减小的较慢，斥力减小的较快，选项B错误；
C．根据公式，知道水蒸气的摩尔体积和水分子所占空间的体积，可计算出阿伏加德罗常数，这里的V0是指水分子所占空间的体，而不是水分子实际的体积，故C错误；
D．摩擦生热是利用做功来改变物体的内能，选项D正确。
故选D。
2．D
【解析】
由热力学第二定律知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助；电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，而在这一过程中，是消耗了电能，而使压缩机做功，故不违背了热力学第一定律，也不违背了热力学第二定律，故A、B、C错误，D正确；
故选D。
3．C
【解析】
A．扫地时，阳光下看到灰尘颗粒到处运动，灰尘的运动受到的重力的影响不能忽略不计，不是布朗运动，故A错误；
B．温度是分子热运动激烈程度的反映，是分子平均动能的标志，故B错误；
C．由B选项可知，相同温度的水和铁块的分子无规则热运动平均动能相同，故C正确；
D．绝对零度只能无限接近，不能达到，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
A．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，但要引起其他的变化，故A错误；
B．根据热力学第二定律，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，即可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，但是会引起其他变化，故B错误；
C．根据热力学第二定律可知，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，故C正确；
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，只是违背热力学第二定律，故D错误。
故选C。
5．B
【解析】
A．第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，故A错误；
B．悬浮在液体中的固体微粒越小，被液体分子撞击时越有可能失去平衡，所以运动越剧烈，布朗运动就越明显，故B正确；
C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，故C错误；
D．热量可以从低温物体传到高温物体，但必须引起其他能量的变化，故D错误。
故选B。
6．ADE
【解析】
一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，A正确；第一类水动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，而第二类永动机研制失败的原因并不是违背了能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，B错误；当分子间距时，分子间的引力和斥力都随着分子间距的增大而减小，而且斥力减小更快，所以分子力表现为引力，C错误；相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故大雾天气学生感觉到教室潮湿，说明教室内的相对湿度较大，D正确；一定质量的单晶体在熔化过程中温度不变，分子的平均动能不变，所吸收的热量全部用来增大分子势能，E正确．
7．ABE
【解析】
A．布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动，由于花粉是由大量花粉分子组成的，所以布朗运动不能反映了花粉分子的热运动，故A正确；
B．空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，使雨滴表面有收缩的趋势的结果，故B正确；
C．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量能自发从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，故C错误；
D．是一切低温的极限，故制冷机不可能使温度降到，故D错误；
E．湿温度计下端包有湿纱布，湿纱布上的水分要蒸发，蒸发是一种汽化现象，汽化要吸热，所以湿温度计的示数较低，故E正确。
故选ABE。
8．CD
【解析】
A、B：一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械，违背热力学第二定律，故不能发生，A、B错误；泥水分离是由于重力作用，能够发生，C正确；由热力学第二定律可知，选项D可以通过消耗电能的方式实现，故能发生，D正确．
9．BCE
【解析】
A．
气体分子间隙很大，气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，故A错误；
B．
液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点。故B正确；
C．
根据热力学第二定律可知，高温物体可以自发把热量传递给低温物体，最终两物体可达到热平衡状态，故C正确；
D．
当分子间表现为引力时，随着分子间距离增大，分子间作用力减小，但引力做负功，分子势能增大，故D错误；
E．
在“用油膜法测分子直径”的实验中，作了三方面的近似处理：视油膜为单分子层、忽略油酸分子间的间距及视油酸分子为球形，故E正确。
故选BCE。
10．ACD
【解析】
A．第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，故A正确；
B．由热力学第三定律知，绝对零度无法到达，故B错误；
C．据热力学第一定律△U=Q+W可知，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和，故C正确；
D．热力学第二定律指出不能从单一热源吸热全部用来对外做功而不产生其它影响，故D正确；
E．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，同时要消耗一定的电能，所以不违背了热力学第二定律，故E错误。
故选ACD。
11．ACE
【解析】
根据热力学第二定律可知，物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功，但要引起其他的变化，选项A正确；根据PV/T=C可知，一定质量的气体温度不变压强增大时，其体积减小，选项B错误；根据PV/T=C可知，一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大，选项C正确；一定质量的气体，在等压膨胀过程中，温度一定升高，则气体分子的平均动能变大，选项D错误；根据热力学第二定律可知，任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，选项E正确；故选ACE.
12．AB
【解析】液晶是一种特殊的物态，液晶具有液体的流动性，特殊液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，A正确；液体表面层内分子较为稀疏，分子力表现为引力，故在完全失重的宇宙飞船中，水的表面依然存在表面张力，B正确；第二类永动机没有违反能量守恒定律，即没有违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，C错误；气体分子之间的作用力可以忽略不计，用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，这是因为车轮胎的内外压强差变大，D错误．
13．ACE
【解析】
A.单晶体和多晶体都有固定熔点，故A错误；
B.分子在永不停息的做无规则运动，则当物体的温度为0℃时，分子的平均动能却不为零，故B正确；
C.布朗运动是在显微镜中看到的固体颗粒的无规则运动，故C错误；
D.自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；
E.用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功4.5×105J，同时空气的内能增加了3.5×105J，则气体放出热量1×105J，故E错误。
故选ACE。
14．(1)
(2)
【解析】
气缸中气体在停止加热前发生等压变化，根据盖吕萨克定律求末态温度；根据热力学第一定律，升温和降温过程内能的变化量绝对值相等，体积不变不做功，求出升温过程的内能变化量，即可求出降温过程放出的热量；
【详解】
（ⅰ）停止加热前缸内气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得
由题意知
解得：
（ⅱ）体积由V增大到3V的过程中，活塞受力平衡有
解得：
气体对外所做的功
停止加热后体积不变，
全程内能变化
根据热力学第一定律
所以降温过程中气体放出的热量