2020-2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册第三章第四节热力学第二定律 同步练习

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热力学第二定律
一、单选题
1.根据热力学第二定律判断，下列说法正确的是（??
）
A.?功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功
B.?热可以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
C.?气体向真空的自由膨胀是不可逆的
D.?随着技术的进步，热机的效率可以达到100%
2.关于热学规律，下列说法正确的是（??
）
A.?第二类永动机不能制成，因为它违反了能量守恒定律
B.?热机不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
C.?热量不可能从低温物体传到高温物体
D.?未来科技进步了，人类就可以将散失在环境中的内能全部重新收集起来加以利用
3.关于热力学定律，下列说法正确的是（??
）
A.?机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B.?第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
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.?不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
4.根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是(　　)
A.?机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能
B.?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
C.?尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293℃
D.?第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来
5.下列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大的方向进行，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会减小
6.对热力学第二定律，下列理解正确的是（??
）
A.?自然界进行的一切宏观过程都是可逆的
B.?自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的
C.?热量不可能由低温物体传递到高温物体
D.?第二类永动机违背了能量守恒定律，因此不可能制成
7.下列关于热现象的说法正确的是（?
）
A.?一定质量的100℃的水吸收热量后变成100℃的水蒸气，系统的内能保持不变
B.?对某物体做功，一定会使该物体的内能增加
C.?气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积
D.?功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功
8.关于空气湿度和热力学定律，下列说法正确的是
（?
）
A.?热量可能会自发地从低温物体传向高温物体
B.?功转变为热的实际宏观过程是可逆过程
C.?空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的质量表示
D.?无论、在冬季还是在夏季，当人们的皮肤感到干燥时，空气相对湿度一定较小
9.关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是（　　）
A.?空气相对湿度越大时，水蒸发越快
B.?物体的温度越高，分子平均动能越小
C.?第二类永动机不可能制成是因为它违反了热力学第一定律
D.?对一定质量的气体在等容加热，气体压强将增大
10.我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其原因是(?
)
A.?违背了能量守恒定律
B.?在任何条件下内能不可能转化成机械能，只有机械能才能转化成内能
C.?机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的
D.?以上说法均不正确
二、多选题
11.关于第二类永动机，下列说法中正确的是（??
）
A.?没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机
B.?第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成
C.?第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能
D.?第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
12.根据热力学定律，下列说法正确的是（　　）
A.?电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递
B.?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
C.?科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
D.?对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机
E.?电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外面，违背了热力学第二定律
三、填空题
13.热力学第二定律有两种常见的表述，一是：不可能使热量由________物体传递到________物体，而不引起其他变化；二是：不可能从单一热源________热量并把它全部用来________，而不引起其他变化．
14.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________．
四、解答题
15.热力学第二定律两种中的一种表述是：不可能使热量由低温物体传递到什么物体？而不引起其他变化．该定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有什么性？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
C
【解析】【解答】A．功可以全部转化为热，根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响，把热全部转换为功并不是不可能，只是需要产生其他影响而已，所以A不符合题意；
B．热可以从高温物体传到低温物体，根据热力学第二定律的克劳修斯表述，不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，也就是说热量可以从低温物体传递到高温物体，只是需要产生其他影响，所以B不符合题意；
C．气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律，具有方向性，所以C符合题意；
D．热机的效率绝对不可能达到100%，一定会有能量损失，所以D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热力学第二定律说明，在自然状态下，热量是由高温物体传向低温物体，不能自发的逆向传递，同时也说明了第二类永动机不存在的原因。
2.【答案】
B
【解析】【解答】A．第二类永动机不能制成，因为违反了宏观热现象的方向性，即违反了热力学第二定律，A不符合题意；
B．可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，但必然会引起其它的变化，B符合题意；
C．根据热力学第二定律可知，在一定的条件下热量可能从低温物体传到高温物体，如空调，C不符合题意；
D．能量转化过程中，存在能量耗散，不能使散失在环境中的内能全部重新收集起来加以利用，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】第二类永动机违反了热力学第二定律；热量不能自发从低温物体传到高温物体；能量转化过程一定存在能量耗散。
3.【答案】
A
【解析】【解答】A．根据热力学第二定律可知，机械能可能全部转化为内能；在没有外界影响时，内能不能全部用来做功以转化成机械能，若受到外力影响，则可以全部转化为机械能，A符合题意；
B．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，违背了热力学第二定律，第二类永动机不可以制造出来，B不符合题意；
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，不能自发从低温物体传递给高温物体，C不符合题意；
D．热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化，这句话强调的是不可能“不产生其它变化”；即在引起其他变化是可能的，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】第二类永动机违反了热力学第二定律；热量可以从低温物体传给高温物体；可以从单一热源吸收热量使之完成变成功。
4.【答案】
A
【解析】【解答】A.机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A符合题意；B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地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，B不符合题意；C.尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能无限接近－273.15℃，C不符合题意；D.第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D不符合题意.
故答案为：A
【分析】热量可以从低温物体传给高温物体；绝对零度是不能到达的；第二类永动机违反了热力学第二定律。
5.【答案】
A
【解析】【解答】从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，A符合题意；根据熵原理，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，BC不符合题意；根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】热力学第二定律表述形式不同，热量不会自发的从低温物体传递到高温物体，或者是一个孤立的系统，熵不会减小，向着不变或变大的方向演化。
6.【答案】
B
【解析】【解答】解：A、自然界进行的一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，A错误；
B、自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，B正确；
C、热量可能由低温物体传递到高温物体，比如冰箱，C错误；
D、第二类永动机违背了热力学第二定律，D错误；
故选：B
【分析】自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，热量可能由低温物体传递到高温物体，但要产生其它影响，第二类永动机不违背能量守恒，违背了热力学第二定律．
7.【答案】
C
【解析】【解答】A、水变成水蒸气，温度不变，分子平均动能不变；但由于体积增大，分子间距离增大；由于气体分子间间距接近10r0；故在变化过程中分子力做负功；分子势能增大，则内能增大；故A错误．B、对某物体做功，不一定会使该物体的内能增大，还与热传递情况有关；故B错误；C、温度是气体分子热运动平均动能的标志，而分子间势能分别取决于气体的体积；故C正确；D、功可以全部转化为热；而热量也可以全部转化为功，但要引起其他方面的变化；故D错误；故选：C．
【分析】物态变化时，根据吸、放热分析内能的变化．改变物体有两种方式：做功和热传递．气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积．根据热力学第二定律分析功和热的关系．
8.【答案】
D
【解析】【解答】A、据热力学第二定律知：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功或不可能使热量从低温物体传向高温物体而不引起其他变化，其实质为热学的方向性问题，其过程是不可逆的，即功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故A错误，B错误；C、绝对湿度是指一定空间中水蒸气的绝对含量，可用空气中水的蒸气压来表示，不是用空气中所含水蒸气的质量表示．故C错误；D、在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥；故D正确．故选：D
【分析】利用热力学第二定律分析；绝对湿度是指一定空间中水蒸气的绝对含量，可用空气中水的蒸气压来表示；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；在一定气温条件下，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；在一定气温条件下，大气中相对湿度越小，水汽蒸发也就越快，人就越感到干燥；
9.【答案】
D
【解析】【解答】A、空气相对湿度越大时，空气中水蒸汽压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A错误；
B、温度是分子的平均动能的标志，物体的温度越高，分子平均动能越大，故B不正确；
C、第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，所以制造不出来，故C错误；
D、对一定质量的气体在等容加热，温度升高，由查理定律知，气体的压强增大，故D正确．
故选：D．
【分析】空气相对湿度越大时，空气中水蒸汽压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢；温度是分子的平均动能的标志；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律是制造不出来的；气体等容变化时遵守查理定律．
10.【答案】
C
【解析】【分析】不同形式的能量可以相互转化，机械能可以转化为内能，在一定的条件下，内能也能转化为机械能，能量的转化都是通过做功来实现的。
【点评】能量的转化具有方向性，这是热力学第二定律的关键，一切与宏观热现象有关的热力学问题都具有方向性，所以内能向其他形式的能转化时需要外界的其他帮助才能实现。
二、多选题
11.【答案】
A,D
【解析】【解答】A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机，A符合题意；
B．第二类永动机违反了热力学第二定律，B不符合题意；
CD．机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化，D符合题意，C不符合题意．
故答案为：AD.
【分析】热力学第二定律说明，在自然状态下，热量是由高温物体传向低温物体，不能自发的逆向传递，同时也说明了第二类永动机不存在的原因。
12.【答案】
A,B
【解析】【解答】A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，其过程消耗了电能，A符合题意；
B．空调机在制冷过程中，把室内的热量向室外释放，消耗电能，产生热量，故从室内吸收的热量小于向室外放出的热量，B符合题意；
C．根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，C不符合题意；
D．自然界的能量不会减少，形成“能源危机”的原因是能源的品质下降，可利用的能源不断减少，D不符合题意；
E．由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但电冰箱的制冷系统能够不断把冰箱内的热量传递到外面是由于电动机做功，不违背了热力学第二定律，E不符合题意。
故答案为：AB。
【分析】内燃机不能成为单一热源的热机；自然界的能量不会减少，形成能源危机是由于能源不断减少；电冰箱的原理没有违反了热力学第二定律。
三、填空题
13.【答案】低温；高温；吸收；做功
【解析】【解答】解：据热力学第二定律可知：不可能使热量由低温物体传递到
高温物体，而不引起其他变化；二是：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．
故答案为：低温；高温；吸收；做功
【分析】据热力学第二定律有两种常见的表述解答即可．
14.【答案】增大；热力学第二定律
【解析】【解答】解：温度是分子的平均动能的标志，由于气体的分子势能几乎可以忽略不计，所以一定量气体的内能由分子的平均动能决定，可知理想气体在温度升高时，内能增大；第二类永动机不可能制成的主要原因是违背了热力学第二定律．
故答案为：增大，热力学第二定律
【分析】温度是分子的平均动能的标志；第二类永动机不可能制成是违反了热力学第二定律．
四、解答题
15.【答案】解答：据热力学第二定律可知：不可能使热量由低温物体传递到
高温物体，而不引起其他变化；二是：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．该定律使人们认识到：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
故答案为：高温物体，方向性
【解析】【分析】据热力学第二定律有两种常见的表述解答即可．