课下巩固训练(13) 热力学第二定律-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

[课下巩固训练(十三)]　热力学第二定律 ________________________________________________________________________ (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 【基础应用题】 1．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是(　　 ) A．摩擦生热的过程是可逆的 B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 C．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性” D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性 答案：C 2．关于能量和能源，下列说法中正确的是(　　 ) A．能量在转化和转移的过程中，其总量有可能增加 B．能量在转化和转移的过程中，其总量会不断减少 C．能量在转化和转移的过程中总量保持不变，故节约能源没有必要 D．能量的转化和转移具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源 解析：选D。能量在转化和转移的过程中，总量是守恒的，但品质降低了，且现有可利用的能源有限，故我们要节约能源，D正确。 3．(多选)(2024·浙江湖州检测)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明(　　 ) A．热量能自发地从低温物体传给高温物体 B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体 C．热量的传递过程不具有方向性 D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 解析：选BD。一切自发过程都有方向性，如传热，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；在外界帮助下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体(冷冻食品)传向高温物体(周围的大气)，故B、D正确，A、C错误。 4．(多选)若有人想制造一种使用于轮船上的机器，它从海水中吸热全部转变为功，而不产生其他影响，关于这种设想，下列说法正确的是(　　 ) A．这种机器能造成 B．这种机器不能造成 C．这种机器违反了热力学第一定律 D．这种机器违反了热力学第二定律 解析：选BD。这种机器从海水中吸热全部转变为功，而不产生其他影响，这相当于第二类永动机，第二类永动机不违反热力学第一定律，但违反了热力学第二定律，不能造成，故B、D正确。 5．(2024·河北邯郸检测)以下现象违背热力学第二定律的是(　　 ) A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉 B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是100% C．桶中浑浊的泥水静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能 解析：选B。热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体，不违背热力学第二定律；任何热机的效率都不可能达到100%，违背热力学第二定律；泥、水分离是机械能向内能的转化，不违背热力学第二定律；物体因摩擦力而停下来，是机械能向内能的转化，是自发过程，不违背热力学第二定律，故B正确。 【综合提升题】 6．(多选)关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列说法正确的是(　　 ) A．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，气体的内能减少 B．气体向真空的自由膨胀是不可逆的 C．第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律 D．热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体” 解析：选AB。一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，Q＝0，W<0，根据ΔU＝W＋Q可知，气体的内能减小，故A正确；热力学第二定律表明：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确；第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律，故C错误；热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，故D错误。 7．(多选)关于空调机，下列说法正确的是(　　) A．制冷空调机工作时，热量从低温物体传到高温物体 B．制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体 C．冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体 D．冷暖空调机工作时，热量只能从低温物体传到高温物体 解析：选ABC。制冷空调机工作时，热量可以从低温物体传到高温物体，此过程有外界做功；制暖空调机工作时，热量从高温物体传到低温物体。故冷暖空调机工作时，热量既可以从低温物体传到高温物体，也可以从高温物体传到低温物体，故A、B、C正确，D错误。 8．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；其二：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。第一种表述方式可以用如图所示的示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列选项中正确的是(　　) 解析：选B。由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转化为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，故B正确，A、C、D错误。 9．如图所示，两种不同的金属组成一个回路，接触头1置于热水杯中，接触头2置于冷水杯中，此时回路中电流计发生偏转，这是温差电现象，假设此过程电流做功为W，接触头1从热水中吸收的热量为Q1，冷水从接触头2吸收的热量为Q2，根据热力学第二定律可得(　　 ) A．Q1＝W B．Q1>W C．Q1<Q2 D．Q1＋Q2＝W 解析：选B。根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之全部用来做功，而不产生其他影响，所以从热水中吸收的热量Q1应该大于电流做的功W，即Q1>W，故A错误，B正确。根据能量守恒定律和热力学第二定律可知，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分是电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2，即Q1＝Q2＋W，故C、D错误。 10．(多选)(2024·福建莆田检测)电冰箱的工作原理示意图如图所示，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内、外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是(　　 ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律 D．电冰箱和常见家用空调虽然都是制冷设备，但制冷原理却完全不相同 解析：选BC。根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，要想使热量从低温物体传到高温物体必须借助于其他系统做功，故A错误，B正确；电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律，故C正确；电冰箱和常见家用空调的制冷原理是相同的，D错误。 【创新拔高题】 11．(多选)(2022·湖南高考改编)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是(　　 ) A．A端为冷端，B端为热端 B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 解析：选AB。由题意知，从A端流出的是分子热运动速率较小的气体，故A端为冷端，B端为热端，因此A端流出的气体，分子热运动的平均速率一定小于B端流出的，但两端气体的质量未知，所以无法确定气体内能的大小关系，A、B正确；C错误；该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律，是在外界的影响下，冷热气体分离开来，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$