上海市海滨高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-3：4.3热力学第二定律 课时训练（含解析）

热力学第二定律
1．下列说法正确的是:
A．液体表面张力产生的原因是：液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力
B．晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度
C．扩散现象和布朗运动的剧烈程度都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动也叫做热运动
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
2．如图所示，固定在地面上的水平气缸内由活塞封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略，假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，若用外力F将活塞缓慢地水平向右拉动，则在拉动活塞的过程中，下列说法正确的是
A．气体做等温膨胀，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少
B．气体做等温膨胀，分子的平均动能不变，气体的压强不变
C．气体从外界吸收热量，内能不变
D．气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，此过程违反热力学第二定律
3．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的理想气体。现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中（ ）
A．气体的内能不变
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．气体从外界吸收热量
4．下列说法正确的是_________
A．一定质量的理想气体在绝热压缩的过程中，温度一定升高
B．质量不相同的两种气体，温度相同时分子平均动能相同
C．给车胎打气，越压越吃力，是由于分子间存在斥力
D．自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
E.在一个密闭绝热的房间里，有一电冰箱正常工作，打开冰箱的门，过一段时间后房间的温度会降低
5．有关热力学第二定律，下列说法正确的是
A．热力学第二定律说明自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
B．热力学第二定律可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的
C．由热力学第二定律的克劳修斯表述可知热量只能从高温物体传到低温物体
D．第一类永动机违背了热力学第二定律，因此制不成
6．下列说法中正确的是________
A．分子间的距离增大时，分子势能一定增大
B．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点
C．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
D．物体吸热时，它的内能可能不增加
E.一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
7．下列说法中正确的是_____________
A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生
B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
C．机械能可以全部转化为内能，但内能无法全部用来做功而转化成机械能
D．气体向真空的自由膨胀是可逆的
E.热运动的宏观过程有一定的方向性
8．下列说法正确的是（ ）
A．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
B．布朗运动是由颗粒内分子的无规则运动引起的
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．一些昆虫可以停在水面上，是由于表面张力作用的结果
E.晶体的物理性质一定表现为各向同性
9．下列说法正确的是
A．布朗运动就是液体分子的热运动
B．在实验室中可以得到－273.15 ℃的低温
C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大
D．热量一定是从高温物体传送到低温物体
E.液晶具有光学各向异性的特点
10．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
B．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它违反了能量守恒定律
C．功转化为热的实际宏观过程是不可逆过程
D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功
11．有关热现象，下列说法正确的是____________
A．若理想气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变
B．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
C．两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先做正功，后做负功
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的
E.布朗运动说明液体或气体分子永不停息地做无规则运动，颗粒越大，布朗运动越明显
12．对于热现象，下列说法正确的是________(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选铺1个扣3分、最低得分为0分)
A气体吸收热量，其温度定升高
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．温度相同的两种物质，其分子的平均动能一定相同
D．第二类永动机不能造成的根本原因是其违反了热力学第二定律
E熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
13．下列说法正确的是__________．
A．大颗粒的盐磨成细盐，就变成了晶体
B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大
C．空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值
D．给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，而与分子间的斥力无关
E.第二类永动机不违反热力学第二定律，但违反了热力学第一定律
14．关于生活中的热学现象，下列说法正确的是___________（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大
B．民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是用镊子夹一棉球，沾一些酒精，点燃，在罐内迅速旋转一下再抽出，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上，其原因是，当火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强增大
C．盛有氧气的钢瓶，在27℃的室内测得其压强是9.0×106Pa，将其搬到一3℃的工地上时，测得瓶内氧气的压强变为7.2×106Pa，通过计算可判断出钢瓶漏气
D．热量能够自发地从内能多的物体传递到内能少的物体
E.一辆空载的卡车停在水平地面上，在缓慢装沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，若把车胎内气体看成理想气体，则胎内气体向外界放热
15．下列有关热学的叙述正确的是_________
A．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
B．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的作用力一定是引力
C．热力学第一定律和热力学第二定律是互不矛盾的
D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变
E.热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其他变化
参考答案
1．AB
【解析】
A.液体表面张力的产生原因是：液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力；合力现为引力，A正确；
B.晶体都有固定的熔点，而非晶体没有固定熔点，B正确；
C.布朗运动是固体小颗粒的运动，不是分子热运动，而扩散现象属于分子的热运动，C错误；
D.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，D错误．
故选AB
2．AC
【解析】
因气缸导热，气体的温度不变，气体体积变大，则压强减小；气体的体积增大，则单位体积内的分子数减小，则气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，选项A正确，B错误；由于气体压迫活塞，故气体对外做功，则由热力学第一定律可知，因温度不变，内能不变，则气体应吸热，且吸收的热量等于对外做功，选项C正确；气体是从单一热源吸收，全部用来对外做功，但要引起气体的变化，此过程不违反热力学第二定律，选项D错误；故选AC.
点睛：当分子间的相互作用力忽略，则可以看作理想气体，其内能由温度决定；理解热力学第一定律及其各个物理量的含义.
3．AC
【解析】金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．而气缸内封闭气体被压缩，体积减小，外界对气体做功，，，根据可知，即放热，A正确D错误；温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变，B错误；气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大，C正确．
4．ABD
【解析】
A．一定质量的气体在绝热压缩的过程中，外界对气体做功，而没有吸收热量，内能增加，温度一定升高，故A正确；
B．温度是分子的平均动能的标志，温度相同时分子平均动能相同，故B正确；
C．给自行车打气时，气筒压到后来觉得很费劲，原因是内部气体压强增大，要克服大气压力，故C错误；
D．由热力学第二定律可知自然界中一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故D正确；
E．因为冰箱从外界获得电能，通过冰箱做功，最终把电能转化为房间空气的内能，使房间内温度升高，故E错误。
故选ABD。
5．AB
【解析】
根据热力学第二定律，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A正确；热力学第二定律可以表述为：气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确；克劳修斯在大量研究的基础上提出，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，故C错误；第一类永动机违背了能量守恒定律定律，因此制不成，故D错误．所以AB正确，CD错误．
6．BDE
【解析】
A.若分子间的距离小于平衡距离r0时，分子力表现为斥力，分子间的距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，若分子间的距离大于平衡距离r0时，分子力表现为引力，分子间的距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，故A错误；
B.晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点，故B正确；
C.根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在引起其它变化的情况下，可以从低温物体传到高温物体，故C错误；
D.物体吸热时，若物体对外做功，由热力学第一定律知它的内能可能不增加，故D正确；
E.对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，由：
知气体的温度升高，内能增大，那么由热力学第一定律知它一定从外界吸热，故E正确。
故选BDE。
7．BCE
【解析】
AE．热运动的宏观过程都有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不都能真的发生，故A错误，E正确；
BD．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，所以B正确，D错误；
C．根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸取热量使之完全转换为有用的功而不产生其它影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，所以C项是正确的．
故选BCE．
【点睛】
热力学第二定律有不同的表述：表述一：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响；表述二：不可能从单一热源吸取热量使之完全转化为有用的功而不产生其它影响；表述三：热力学方向总是指向熵增加的方向．符合能量守恒定律的宏观过程都具有一定的方向性，一切与热现象想有关的宏观自然过程都是不可逆的．
8．ACD
【解析】
A．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，A正确；
B．布朗运动是由液体内分子的无规则运动引起的，B错误；
C．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响，C正确；
D．一些昆虫可以停在水面上，是由于表面张力作用的结果，D正确；
E．晶体的物理性质一定表现为各向异性，E错误。
故选ACD。
9．CE
【解析】
【分析】
【详解】
A．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动，不是液体分子的热运动，固体微粒运动的无规则性，反应了液体分子运动的无规则性，故A错误;
B．－273.15 ℃又叫绝对零度，当达到这一温度时所有的原子和分子的热运动都停止，这是一个只能逼近而不能达到的最低温度，故B错误；
C．一定质量的理想气体经等温压缩后，根据理想气体方程得其压强一定增大，否则如果温度降低，压强不一定增大，故C正确；
D．在外界的影响下，热量可以从低温物体传递到高温物体，比如电冰箱，故D错误；
E．液晶像液体一样可以流动，有具有某些晶体结构特征的一类物质，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故E正确。
故选CE．
10．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A项：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A正确；
B项：根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，可知第二类永动机违反了热力学第二定律，故B错误；
C项：根据热力学第二定律，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故C正确；
D项：根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化，故D错误．
11．ACD
【解析】
A：若理想气体的压强和体积都不变，则理想气体的温度不变；理想气体的内能只与物质的量和温度有关．则若理想气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变．故A项正确．
B：据热力学第二定律，内燃机不可以把得到的全部内能转化为机械能．故B项错误．
C：两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近的过程中，分子力先是引力后是斥力，则分子力先做正功，后做负功．故C项正确．
D：做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的．做功是能量的转化；热传递是能量的转移．故D项正确．
E：布朗运动说明液体或气体分子永不停息地做无规则运动，颗粒越小，颗粒受到的撞击越不平衡，布朗运动越明显．故E项错误．
综上答案为ACD．
12．BCD
【解析】A、气体吸收热量，可能还对外做功，气体内能不一定增加；故A错误；
B、没有热量交换压缩气体，根据热力学第一定律，气体的内能一定增加，故B正确；
C．温度是分子平均动能的标志，温度相同的两种物质，其分子的平均动能一定相同，故C正确；
D．第二类永动机不违反能量守恒定律，不能造成的根本原因是其违反了热力学第二定律，故D正确；
E．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，故E错误
故选：BCD
13．BCD
【解析】
【详解】
A.将大颗粒的粗盐磨成细盐，细盐仍然是晶体，故A错误；
B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间表现出先斥力后引力，故分子力先做正功，后做负功，它们的分子势能先减小后增大，故B正确；
C.空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水平的饱和蒸气压的比值，故C正确；
D.给自行车打气，越打越困难主要是因为胎内气体压强增大，与分子间的斥力无关，因为分子斥力起作用的距离，故D正确；
E.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，内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其它变化，故E错误。
故选BCD。
14．ACE
【解析】A、夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大，A正确；B、把罐扣在皮肤上，罐内空气的体积等于火罐的容积，体积不变，气体经过热传递，温度不断降低，气体发生等容变化，由查理定律可知，气体压强减小，火罐内气体压强小于外界大气压，大气压就将罐紧紧地压在皮肤上，B错误；C、若不漏气，则气体做等容变化，由，，由于p2>7.2×106Pa，所以钢瓶在搬运过程中漏气，C正确；D、热量只能自发地从温度高的物体传递到温度低的物体，而内能多的物体温度不一定高，故D错误；E、汽车在缓慢装沙的过程中，压强增大，而气体温度不变，所以体积变小，外界对气体做功，内能不变，放出热量，E正确.故选ACE.
【点睛】本题考查热力学在生活生产中的应用，解题关键是要牢记湿度的概念，以及相对湿度和绝对湿度的定义，会运用气体定律做定性定量的分析，知道并且理解熵增加原理，会运用热力学第一定律，并且知道公式中W与Q的正负所代表的含义．
15．BCD
【解析】
布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，实质是液体分子的无规则热运动造成的，故A错误．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的必定大于平衡距离，此时分子间的作用力一定是引力，故B正确．热力学第一定律说明做功和热传递在改变物体内能方面是等效的，而热力学第二定律说明一切涉及热现象的宏观过程具有方向性，二者并不矛盾，故C正确．温度是气体内能的决定因素，故一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变，故D正确．由热力学第二定律知，热量不可以从低温物体传到高温物体而不引起其它变化，故E错误．故选BCD.