3.3 热力学第二定律 同步练-2024-2025学年高二下学期物理粤教版(2019)·选择性必修第三册

3.3热力学第二定律 一、单选题 1．以下说法中不正确的是 A．晶体的都具有各向异性 B．同温度的氢气和氧气，分子的平均动能相同 C．空调机制冷时把热量从低温处带到高温处，并不违背热力学第二定律 D．液体表面层分子距离大于液体内部，故表现为引力 2．下列说法正确的是（　　） A．水能和风能属于可再生能源 B．化石能源属于可再生能源 C．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 D．在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，在可利用的品质上也不变 3．下列说法中正确的是（    ） A．能量的耗散从能量的转化角度反映出自然界中宏观过程的方向性 B．能量守恒表明，节约能源是无意义的 C．随着科技的发展，永动机是可以制成的 D．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律 4．下列说法中正确的是（ 　） A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B．密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零 C．第二类永动机违背热力学第一定律 D．在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能会减小 5．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 6．下列关于热现象的描述正确的是（　　） A．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的 B．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 C．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律 D．能量耗散过程中能量不守恒 7．根据热力学定律和分子动理论可知，下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动是分子无规则运动 B．第二类永动机是可以制成的 C．物体吸收热量，其内能一定变大 D．外界对气体做功，气体的内能可能不变 8．关于能量或能量的转化或转移，下列说法正确的是（　　） A．某种能量可以凭空消失，而不引起其它变化 B．能量的转化和转移具有不可逆性 C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律 D．第二类永动机违背能量转化与守恒定律 9．下列说法中正确的是（　　） A．无摩擦、无漏气等能量损失，就能使热机效率达到100% B．热量不能从低温物体传到高温物体 C．一切物理过程都具有方向性 D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行 10．对热力学第二定律理解，正确的是（　　） A．热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律 B．若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率可以达到 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．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展 11．热力学第二定律表明（　　） A．不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用功 B．摩擦生热的过程是不可逆的 C．热机中，燃气的内能可全部用于对外做功 D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 12．下列说法错误的是（　　） A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 B．杯中的茶水慢慢冷却，该过程中有的水分子的运动速率反而增大了 C．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故 D．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化 13．下列说法正确的是（　　） A．第二类永动机不可能制成功的原因是违背能量守恒定律 B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性 C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的 D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能 14．如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态、和后再回到状态A。其中，和为等温过程，和为绝热过程（气体与外界无热量交换）。这就是著名的“卡诺循环”。在该循环过程中，下列说法正确的是（　　） A．过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功，所以违反了热力学第二定律 B．过程中，气体分子的平均动能增大 C．过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多 D．过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化 15．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% 二、多选题 16．关于能量和能量守恒，下列表述正确的是（　　） A．能量可以从一种形式转化为另一种形式 B．能量可以从一个物体转移到另一个物体 C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭 D．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律 17．下列现象中能够发生的是(　　) A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热 B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 18．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述错误的是（　　） A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的 B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾 C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别 D．能量守恒定律已包含了热力学第一定律和热力学第二定律 E．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的 三、解答题 19．（1）如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？ （2）内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？ 20．驾车出行是人类利用能源、消耗能源的方式之一、因此，提高汽车发动机的效率、利用环保能源、已成为当今汽车发展的主要研究方向。收集整理应用不同能源作为动力的汽车的相关资料，比较他们的效率，分析说明新能源汽车环保的原因。 21．举例说明不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。 《3.3热力学第二定律（粤教版2019）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A A A B B D C D D 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 B D B C C ABD CD ACD 1．A 【详解】A．单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，选项A不正确； B．分子平均动能只与温度有关，所以同温度的氢气和氧气，分子的平均动能相同，选项B正确，不符合题意； C．空调机制冷时把热量从低温处带到高温处以消耗电能为代价，并不违背热力学第二定律，选项C正确，不符合题意； D．液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，选项D正确，不符合题意。 故选A。 2．A 【详解】A．水能和风能可以在自然界里源源不断地得到补充的能源，可知水能和风能属于可再生能源，A正确； B．化石能源不可能在短时间从自然界得到补充的能源，可知化石能源属于不可再生能源，B错误； C．能量耗散是指在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，C错误； D．根据上述可知，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，D错误。 故选A。 3．A 【详解】A．根据热力学定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，A正确； B．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低了，所以节约能源是有意义的，B错误； C．因为永动机违背能量守恒定律或者热力学第二定律，故随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，C错误； D．能量守恒是自然界遵循的普遍规律，D错误。 故选A。 4．A 【详解】A.不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故A正确． B.密封在容器中的气体的压强不是由于气体重力而产生的，而是由于做无规则运动对容器壁碰撞产生的，所以在完全失重的情况下，对器壁的压强不为零，故B错误； C.第二类永动机没有违反能量守恒定律，但却不能成功制成，是因为违反了热力学第二定律．故C错误； D.不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．故D错误； 故选A. 5．B 【详解】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 根据能量守恒定律和热力学第二定律，从热水中吸收的热量转化成了两部分，一部分电能W，另一部分是冷水吸收的热量Q2 故选B。 6．B 【详解】A．热传递是通过能量转移的方式改变系统内能的，做功是通过能量转化的方式改变系统内能的，故A错误； B．达到热平衡的两系统温度相同，故B正确； C．空调机作为制冷机使用时，在压缩机做功的情况下，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不违反热力学第二定律，故C错误； D．能量耗散过程中能量也守恒，故D错误。 故选B。 7．D 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的无规则运动，A错误 B．第二类永动机不违背热力学第一定律，但是违反了热力学第二定律，即违反了一切涉及热现象的宏观过程具有方向性，不能制成，B错误 C．根据热力学第一定律 物体吸收热量的同时可以向外做功，内能不一定增大，C错误 D．由C可知，外界对气体做功，物体释放热量，内能可能不变，D正确 故选D。 8．C 【详解】A．据能量守恒定律可知，某种能量不可以凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，A错误； B．有些能量的转化和转移具有可逆性，如单摆中动能与重力势能的转化，有些能量的转化和转移具有不可逆性，如机械能与内能的转化，B错误； C．第一类永动机违背能量转化与守恒定律，不可能制成，C正确； D．第二类永动机不违背能量转化与守恒定律，但违背热力学第二定律，不可能制成，D错误。 故选C。 9．D 【详解】A．对任何热机在工作时都不可避免地要向冷凝器的周围环境散发热量，总有能量的损失，因此其效率无法达到100%，A错误； B．热量能从低温物体传到高温物体，但必须有外界的帮助，B错误； C．一切涉及热现象的物理过程都具有方向性，C错误； D．在热力学定律的基础上可以导出其他过程的方向性，如气体的扩散、气体向真空的膨胀等，D正确。 故选D。 10．D 【详解】 A．热力学第二定律从微观上阐述一个统计规律，它反映的是宏观自然过程中的方向性，而不是另一个侧面阐述能量守恒定律，故A错误； B．若消除热机的漏气、摩擦和热量损耗，热机效率也不可能达到，故B错误； 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，内能也能全部转化为机械能，但要引起外界的变化，故C错误； D．熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，故D正确。 故选D。 11．B 【详解】A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，但是会引起其他的变化，故A错误； B．根据热力学第二定律可知，机械能转化为内能的过程具有方向性，是不可逆过程，故B正确； C．机械能可以全部转化为内能，而内能不可以全部转化为机械能，故C错误； D．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功，热量可以从低温物体传递到高温物体，比如冰箱，故D错误。 故选B。 12．D 【详解】A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故A正确，不合题意； B．根据麦克斯韦速率分布规律，当温度降低时，大部分液体分子的速率减小，但个别分子的速率可能增大了，故B正确，不合题意； C．在南方的梅雨季节，空气中的相对湿度较大，蒸发变慢，湿衣服不容易晾干，故C正确，不合题意； D．根据热力学第二定律，空调把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外需要消耗电能，故D错误，符合题意。 故选D。 13．B 【详解】A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误； B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，选项B正确； C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，选项C错误； D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，选项D错误。 故选B。 14．C 【详解】A．过程中，体积增大，从外界吸收的热全部用来对外做功，没有违反热力学第二定律，因为引起了其他的变化，故A错误； B．过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，气体分子的平均动能减小，故B错误； C．过程中，等温压缩，体积变小，分子数密度变大，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多，故C正确； D．过程中，绝热压缩，外界对气体做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增大，气体分子的速率分布曲线发生变化，故D错误。 故选C。 15．C 【详解】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错误； 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错误； 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正确； 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错误。 故选C。 16．ABD 【详解】AB．根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，故AB正确； C．能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，则依然要节约能源，故C错误； D．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，故D正确。 故选ABD。 17．CD 【详解】A、B：一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械，违背热力学第二定律，故不能发生，A、B错误；泥水分离是由于重力作用，能够发生，C正确；由热力学第二定律可知，选项D可以通过消耗电能的方式实现，故能发生，D正确． 18．ACD 【详解】AB．热力学第一定律是能量转化与守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式的能发生转化的方向性，二者并不矛盾，A错误，符合题意，B正确，不符合题意； C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不矛盾，可具有本质区别，C错误，符合题意； D．能量守恒定律在热学范围内就是热力学第一定律，D错误，符合题意； E．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的，各自描述了热现象中不同方面的规律，E正确，不符合题意。 故选ACD。 19．（1）汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。 （2）不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。 【详解】（1）汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。 （2）不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。 20．见解析 【详解】新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其他能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。而在中国，新能源汽车被广泛应用于部分城市的公共交通领域，部分地方政府也对私人购买新能源汽车予以支持。而市场上在售的新能源汽车很大一部分是混合动力汽车，小部分纯电动车，还有多运用于公共交通的燃料电池电动汽车。而在这里，新能源汽车主要是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车。通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油等）和电能的混合。新能源汽车由于废气排放较低，则有利于环保，是国家大力提倡的汽车。 21．见解析 【详解】由热力学第二定律可知：在孤立系统中进行的自发过程总是沿着熵增加的方向进行，它是不可逆的，平衡态相应于熵最大值的状态。 举例：当热量自发地从温度为T1的高温物体传向温度为T2的低温物体时，高温物体的熵减少 低温物体的熵增加 由于T1>T2，故熵的变化为 即熵增加，故不可逆过程必定朝着熵增加的方向进行。 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