第3.4节 热力学第二定律（分层练习）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第3.4课 热力学第二定律 ID： 一、单选题 1．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中不正确的是（　　） A．扩散现象是分子的无规则热运动造成的，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散得越快 B．系统从外界吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能不一定增加 C．悬浮在水中花粉的布朗运动，反映了固体小颗粒分子在做无规则的热运动 D．第二类永动机违背了热力学第二定律，所以是不可能制成的 2．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　） A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 3．关于能源的下列说法错误的是（　　） A．石油制品是由一次能源转化而来的二次能源 B．煤炭是可再生能源 C．煤、石油属于常规能源 D．太阳能、核能属于新能源 4．真空绝热容器中，大铁块温度为40℃，小铁块温度为80℃。现将两个铁块接触，过一段时间，两个铁块温度相同。下列说法正确的是（　　） A．两个铁块的分子热运动都越来越剧烈 B．两个铁块接触前，它们的内能可能相同 C．当温度相同时，两个铁块的内能可能相同 D．热量不能从低温物体传到高温物体 5．对于实际的气体，下列说法正确的是（    ） A．气体的内能包括气体整体运动的动能 B．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它不遵循热力学第二定律 C．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现 D．两个分子间势能可能随这两个分子间距离减小而减小 二、多选题 6．关于物体的内能，以下说法正确的是(　　) A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少 C．物体体积改变，内能可能不变 D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功 7．以下说法正确的是（　　） A．液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈 B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C．密封容器中气体的压强是由气体分子间的相互作用力产生的 D．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增加的方向进行 8．下列说法中正确的是（　　） A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体 B．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小 D．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时，两系统温度相同 三、解答题 9．如图所示，导热性能良好的汽缸高为L=50 cm，开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10 cm2、质量为m=2 kg的光滑活塞，开始时活塞正好位于汽缸顶部，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。外界温度为t0=27 ℃、大气压为p0=1×105 Pa，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，g取10 m/s2。将汽缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，在活塞上轻轻放一个物体，活塞下降并稳定停在距离底部L处。 （1）求所放物体的质量； （2）稳定后，外界温度缓慢升高，使活塞重新上升4 cm，则此时外界温度t为多少摄氏度？若该过程中气体内能增加5 J，则该过程中气体吸收热量多少？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3.4课 热力学第二定律 ID： 一、单选题 1．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中不正确的是（　　） A．扩散现象是分子的无规则热运动造成的，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散得越快 B．系统从外界吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能不一定增加 C．悬浮在水中花粉的布朗运动，反映了固体小颗粒分子在做无规则的热运动 D．第二类永动机违背了热力学第二定律，所以是不可能制成的 【答案】C 【详解】A．扩散现象是分子的无规则热运动造成的，温度越高，分子热运动越剧烈，扩散得越快,故A正确； B．系统从外界吸收热量，同时对外做功，根据热力学第一定律可知，其内能不一定增加，故B正确； C．悬浮在水中花粉的布朗运动，反映了水分子做无规则的热运动，故C错误； D．第二类永动机违背了热力学第二定律，所以是不可能制成的，故D正确。 本题选错误的，故选C。 2．某校中学生为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列四个设想方案，从理论上讲可行的是（　　） A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功 B．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下 C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝 D．将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题 【答案】D 【详解】A．根据热力学第二定律知道，在不产生其它影响时，内能不能全额转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响是不可能实现的，故A错误； B．绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故B错误； C．根据熵增加原理可知，混合气体不会自发分离变得有序，只能变得更为无序更混乱，故C错误； D．利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。 故选D。 3．关于能源的下列说法错误的是（　　） A．石油制品是由一次能源转化而来的二次能源 B．煤炭是可再生能源 C．煤、石油属于常规能源 D．太阳能、核能属于新能源 【答案】B 【详解】A．石油属于一次能源，石油制品是对一次能源通过加工转化而获得的，所以是二次能源，选项A正确； B．煤炭不能从自然界源源不断获得，是不可再生能源，选项B错误； C．煤炭、石油都属于常规能源，选项C正确； D．太阳能、核能属于新能源，选项D正确。 本题选说法错误项，故选B。 4．真空绝热容器中，大铁块温度为40℃，小铁块温度为80℃。现将两个铁块接触，过一段时间，两个铁块温度相同。下列说法正确的是（　　） A．两个铁块的分子热运动都越来越剧烈 B．两个铁块接触前，它们的内能可能相同 C．当温度相同时，两个铁块的内能可能相同 D．热量不能从低温物体传到高温物体 【答案】B 【详解】A．温度越高，分子热运动越剧烈，小铁块温度降低，大铁块温度升高，故大铁块的分子热运动越来越剧烈，故A错误； B．物体内能多少与物体温度和质量等因素有关，小铁块质量小温度高，所以两个铁块接触前，它们的内能可能相同，故B正确； C．当温度相同时，大铁块的内能大，故C错误； D．在制冷系统的作用下热量可以从低温物体传到高温物体，故D错误。 故选B。 5．对于实际的气体，下列说法正确的是（    ） A．气体的内能包括气体整体运动的动能 B．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它不遵循热力学第二定律 C．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现 D．两个分子间势能可能随这两个分子间距离减小而减小 【答案】D 【详解】A．气体的内能包括所有分子做无规则热运动的动能和势能，A错误； B．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，B错误； C．第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了热力学第二定律，C错误； D．当分子间引力和斥力大小相等时，分子势能最小，设此时的间距为r0，当分子间距大于r0时，分子间势能随这两个分子间距离减小而减小，D正确。 故选D。 二、多选题 6．关于物体的内能，以下说法正确的是(　　) A．物体吸收热量，内能一定增大 B．物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少 C．物体体积改变，内能可能不变 D．不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功 【答案】BC 【详解】A．物体吸收热量，若同时对外做功，其内能可能减少，故A错误； B．根据热力学第一定律，物体放出热量，同时对外做功，内能一定减少，故B正确； C．物体体积改变，若同时物体与外界发生热量交换，其内能可能不变，故C正确； D．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他变化，故D错误。 故选BC。 7．以下说法正确的是（　　） A．液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈 B．做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C．密封容器中气体的压强是由气体分子间的相互作用力产生的 D．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增加的方向进行 【答案】AD 【详解】A．布朗运动的决定因素：颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈，可知液体中悬浮微粒越大，布朗运动反而越不剧烈，故A正确； B．做功和热传递都能改变物体的内能，做功是能量转化的过程，热传递是能量转移的过程，两个过程的本质不相同，但改变物体内能的效果相同，故B错误； C．密封容器中气体的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的，故C错误； D．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增加的方向进行，故D正确。 故选AD。 8．下列说法中正确的是（　　） A．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传递到高温物体 B．能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力增大、斥力减小 D．温度是描述热运动的物理量，一个系统与另一个系统达到热平衡时，两系统温度相同 【答案】BD 【详解】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在外界影响下热量可能从低温物体传递到高温物体，如电冰箱致冷过程就是把热量从低温物传到高温物体，故A错误； B．耗散掉的能量不能再重新收集起来加以利用，说明能量的转化具有方向性，故B正确； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小的更快些，故C错误； D．温度是描述热运动的物理量，是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，所以当一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故D正确。 故选BD。 三、解答题 9．如图所示，导热性能良好的汽缸高为L=50 cm，开口向上置于水平地面上。汽缸中有横截面积为S=10 cm2、质量为m=2 kg的光滑活塞，开始时活塞正好位于汽缸顶部，将一定质量的理想气体封闭在汽缸内。外界温度为t0=27 ℃、大气压为p0=1×105 Pa，汽缸和活塞的厚度均可忽略不计，g取10 m/s2。将汽缸固定在地面上，如果气体温度保持不变，在活塞上轻轻放一个物体，活塞下降并稳定停在距离底部L处。 （1）求所放物体的质量； （2）稳定后，外界温度缓慢升高，使活塞重新上升4 cm，则此时外界温度t为多少摄氏度？若该过程中气体内能增加5 J，则该过程中气体吸收热量多少？ 【答案】（1）3 kg；（2）57 ℃，11 J 【详解】（1）开始时 V1=LS 压强为 p1=p0+=1.2×105 Pa 活塞下移到处时 V2=S 设此时气体的压强为p2，对所封闭的气体，活塞向下移动时，气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 p1V1=p2V2 解得 p2=1.5×105 Pa 设所放物体的质量为m0，此时对活塞有 p2S=p0S+mg+m0g 解得 m0=3 kg （2）对所封闭的气体，开始时 V2=S T2=300 K 温度升高后 V3=（+ΔL）S 设此时的温度为T3，此过程为等压过程，根据 解得 T3=330 K 即 t=57 ℃ 该过程中气体对外界做功，得 W=-p2SΔL 由热力学第一定律可得 ΔU=W+Q 解得 Q=11 J / 学科网（北京）股份有限公司 $$