烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-3：5.3热力学第二定律 课时作业（含解析）

5.3热力学第二定律
课时作业（含解析)
1．下列说法正确的是
A．液体表面张力的方向与液面相切
B．单晶体和多晶体的物理性质都是各向异性，非晶体都是各向同性
C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越快
D．第二类永动机既违背能量守恒定律，又违背热力学第二定律
2．关于热力学定律，下列说法正确的是(　　)
A．一定量气体吸收热量，其内能一定增大
B．一定量气体吸收热量，其内能不一定增大
C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体
D．第二类永动机不仅违反了热力学第二定律，也违反了能量守恒定律
3．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，油价的不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一。下列有关能量转化的说法正确的是（　　）
A．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能
B．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行
C．可以直接利用空气中的内能，减少“温室效应”
D．物体吸收热量，物体的内能可能减小
4．下列说法正确的是（　　）
A．把玻璃管道的裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故
B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明气体分子之间有斥力
C．实际气体在温度不太高、压强不太大时可以当做理想气体来处理
D．为了节约能源，应提高利用率，随着技术的进步，一定可以制造出效率为100%的热机
5．以下说法正确的是(
)
A．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
B．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零
C．满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的
D．若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度减小
6．下列说法正确的是（
）
A．有些小昆虫能在水面上行走是因为受到液体的表面张力的作用
B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C．第二类永动机不可能造成的根木原因，在于其违反了能量守恒定律
D．晶体均有固定的熔点，但未必有规则的形状
7．下列说法中正确的是（　　）
A．晶体的导热性能一定是各向异性的
B．物体从单一热源吸收的热量有可能全部用于做功
C．扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息地运动
D．足球充足气后很难被压缩，是因为足球内气体分子间斥力作用的结果
E.夏天中午时车胎内的气压比清晨时高，且车胎体积增大，则胎内气体对外界做功，内能增大（胎内气体质量不变且可视为理想气体）
8．下列对热力学定律的理解正确的是（　　）
A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
B．如果物体从外界吸收了热量，物体的内能一定增加
C．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量
D．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能
9．下列说法正确的是（　　）
A．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质
C．一定质量的理想气体温度升高、体积减小时，气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大
D．同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，分子平均动能也不相同
E.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能都随分子间距离的减小而增大
10．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
11．能量转化是有方向性的。机械能和内能之间的转化也是有方向的，其中_____能可以完全转化为_____能。而相反的过程就不可能，除非引起其他变化。
12．带有活塞的汽缸内封闭一定质量的理想气体，气体开始处于A状态，然后经过A→B→C状态变化过程到达C状态．在V-T图中变化过程如图所示．
（1）气体从A状态经过A→B到达B状态的过程要______
（填“吸收”或“放出”）热量．
（2）如果气体在A状态的压强为PA=40Pa，求气体在状态B和状态C的压强____，____．
（3）将上述气体状态变化过程在p-V图中表示出来______．
13．热量会自发地从高温物体传给低温物体，_________（选填“能”“不能”）实现相反过程，这说明热传导具有_________性。
14．某同学家新买了一台双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻室容积118L，假设室内空气为理想气体．
(1)若室内空气摩尔体积为22.5×10－3m3/mol，阿伏加德罗常量为6.0×1023mol－1，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？
(2)若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室温度降为6℃，冷冻室温度降为－9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差多大？
(3)冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律．
参考答案
1．A
【解析】
液体表面张力有使液面的面积收缩到最小的趋势，其方向与液面相切，选项A正确；单晶体的物理性质是各向异性，多晶体和非晶体都是各向同性，选项B错误；空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，选项C错误；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，选项D错误；故选A.
2．B
【解析】
AB．做功与热传递是改变物体内能的两种方式，一定量的气体吸收热量，如果气体同时对外做功，气体内能不一定增大，故A错误，B正确；
C．不可能使热量自发地由低温物体传到高温物体，但在一定条件下温度可以从低温物体传到高温物体，如空调制热过程，故C错误；
D．第二类永动机不违反能量守恒定律但违反了热力学第二定律，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
A．内燃机工作时，燃料不可能全部燃烧、尾气要带走部分热量、零件之间存在摩擦生热，发动机本身需要散热等等，使得发动机不可能将所有内能转化为机械能，故A错误；
B．由于能量的转移和转化具有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发地进行故B错误；
C．空气中的内能并不能直接被利用，如果需要利用，则需要热泵，例如空调，空气能热水器等，都需要热泵工作同时消耗电能，引起了其他变化，故C错误；
D．根据热力学第一定律，改变内能的方式有两种：做功和热传递，外界对物体做功，若物体同时向外放热，则物体的内能有可能减少，故D正确。
故选D。
4．A
【解析】
A．液体表面存在张力，表面要缩小到最小而平衡，故A正确；
B．用气筒给自行车打气，越大越费劲，是因为车胎内外压强差越来越大，与气体分子之间有斥力无关，故B错误；
C．严格遵守气体实验定律的气体是理想气体，实际气体在温度不太低、压强不太大的情况下可以看作理想气体，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，不可能制造出效率为100%的机器，故D错误。
故选A。
5．A
【解析】
A．温度是分子热运动剧烈程度的反映，减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故A正确；
B．在完全失重的情况下，气体分子运动不停止，对容器壁的压强不为零，故B错误；
C．与热现象有关的宏观过程都有一定的方向性，所以满足能量守恒定律的宏观过程也不是都可以自发进行的，故C错误；
D．当保持温度不变向下缓慢压活塞时饱和汽压值不变，密度不变，水汽的体积减小，质量减少，故D错误。
故选A。
6．AD
【解析】
A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力的作用，故A正确；
B．气体从外界吸收热量，可能同时对外做功，根据热力学第一定律公式，内能不一定增加，故B错误；
C．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它违反了热力学第二定律，不违反能量守恒定律，故C错误；
D．晶体均有固定的熔点，单晶体有规则的形状，多晶体一般没有规则的形状，故D正确。
故选AD。
7．BCE
【解析】
A．多晶体的导热性能是各向同性的，选项A错误；
B．根据热力学第二定律，物体从单一热源吸收的热量有可能全部用于做功，但要引起其他的变化，选项B正确；
C．扩散现象与布朗运动都能说明分子在永不停息地运动，选项C正确；
D．足球充足气后很难被压缩，是因为足球内气体压强作用的缘故，与分子间斥力无关，选项D错误；
E．夏天中午温度比清晨时温度高，则气体内能变大，车胎体积增大，则胎内气体对外界做功，选项E正确。
故选BCE。
8．AC
【解析】
A．根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是要引起其他的变化，选项A正确；
B．如果物体从外界吸收了热量，若物体对外做功，则物体的内能不一定增加，选项B错误；
C．空调机在制冷过程中，由于压缩机要消耗电能做功，所以从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，选项C正确；
D．根据热力学第一定律可知，做功与热传递都可以改变物体的内能，所以做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递也不一定会改变内能，故D错误；
故选AC。
9．BCE
【解析】
A．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”而不引起其它变化，A错误；
B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质，这就是各向异性，B正确；
C．根据理想气体状态方程，一定质量的理想气体，温度升高、体积减小时，压强一定增大，即气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大，C正确；
D．温度是分子平均动能的标志，同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，但分子平均动能相同，D错误；
E．当分子力表现为斥力时，分子力随分子距离减小而增大，在距离减小过程中，分子力做负功，分子势能增大，E正确。
故选BCE。
10．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．
11．机械
内
【解析】
[1][2]
根据热力学第二定律，一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为内能，而内能不可能自发的转化成机械能；
12．吸收；
PB=10Pa
PC=4Pa
图象见解析；
【解析】
(1)[1].由图象可知，A→B为等温变化，体积变大，对外做功，气体内能不变，由热力学第一定律可知，气体要吸收热量．
(2)[2][3].由图示图象可知，A→B过程为等温变化，由玻意耳定律可得：
PAVA=PBVB
即：40×10=PB×40
解得：
PB=10Pa
由图象可知，B→C过程是等容过程，由查理定律可得：
(3).[4].A→B为等温变化，B→C为等容变化，气体的p-V图象如图所示：
13．不能
方向
【解析】
[1][2]根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体．所以热量会自发地从高温物体传给低温物体，不能自发实现相反过程，这说明热传导具有方向性。
14．(1)6.0×1024个；
(2)5.0×103Pa；
(3)见解析
【解析】
①分子个数
个
②气体状态参量为
T1=273+27=300K
P1=1×105Pa
T2=273+6=279K
P2=？
T3=273-9=264K
P3=？
气体体积不变，根据查理定律得
代入数据解得
P2=9.3×104Pa
P3=8.8×104Pa
压强差：
△P=P2-P3=5.0×103Pa
③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能。