第三章 4 热力学第二定律-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

高中物理选择性必修第三册（人教版） 力做负功，根据功能关系(f×10)J=5000J,解得f= 500N:第二次启动自充电装置，由图线b知道6m处 停止运动，动能变为0，则滑动摩擦力做负功，根据功 能关系，所做功大小等于初动能减去向蓄电池所充的电 能E,即(fx6)J=5000J-E,解得E=5000J-500×6J= 2000J=2kJ。所以第二次向蓄电池所充的电能是2kJ, D正确。 6.BC【解析】运动员的加速度小于sin30°，所以 必受摩擦力，由牛顿第二定律可知摩擦力大小为f仁石mg, 克服摩擦力做功为W= h 1 6 m&sin30°=3mgh:摩擦力做 功，机械能不守恒，减少的势能没有全部转化为动能， 而是有}mgh转化为内能，也是下滑过程中系统减少的 机械能：运动员获得的动能为子mg。 提升练习 7.B【解析】改变物体内能的方式有两种：做功和 热传递，热传递改变物体内能是内能的转移，做功是其 他形式的能量转化为内能：如果外界对物体做功比物体 放出的热量多，物体的温度可能升高：燃气推动“嫦娥 三号”探测器是内能转化为机械能。在一定条件下各种 形式的能量可以相互转化，能量在转移和转化的过程中 总会有损耗，遵守能量转化和守恒定律。 8.C【解析】根据牛顿第二定律，有umg=ma,解得 g1m心，加速时间为。0=十1s,加速位移为 2广号×1x1m-0.5m,枚匀速位移为325m 0.5m=2.0m,匀速运动的时间为t2=2=2.0s,故运动的 总时间为t=t1+t2=3s,再求解热量Q,相对路程为△s= vt1-x=0.5m,故热量为Q=mgAs=0.1×0.5×10×0.5J=0.25 J。故C正确。 9.B【解析】根据能量的转化与守恒，消耗的能量 等于完成一次引体向上动作所做的功。一般的人的质量 约为60kg,胳膊长约50cm,完成一次引体向上动作所 做的功W=Fx=mg·=60x10x0.5J=300J。在四个选项中， B最为接近，其他的三个与该数据相差太大，B正确， A、C、D错误。故选B。 10.BD【解析】根据动能定理，子弹损失的动能等 于克服阻力做的功，为fs+d),故A错误，B正确；根 据能量守恒定律，木块动能的增加量等于摩擦力对其做 的功为，故木块动能增加，木块和子弹系统动能减 小fd,机械能减小fa,故C错误，D正确。 >"4.热力学第二定律 基础练习 1.D【解析】根据热力学第二定律，热量不能由低 56 温物体传递到高温物体而不引起其余变化：外界对物体 做功，物体可能同时放热，故其内能不一定增加；第二 类永动机不可能制成，是因为违反了热力学第二定律： 根据热力学第二定律，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。 2.C【解析】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；空调工 作时消耗的电能大于室内温度降低所放出的热量；一切 与热现象有关的宏观过程都是不可逆的：不可能通过给 物体加热而使它运动起来，因为其违背了热力学第二 定律。 3.C【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象 有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为 内能，而内能转化成机械能是有条件的。 4.C【解析】第一类永动机是不可能制成的，因为 它违背了能量守恒定律；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；热量可以自发地从高 温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传 递到高温物体，若能从低温物体传递到高温物体，必须 依靠外界的帮助，则说明能量转移具有方向性；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，而不一定是所有物理过程都有方向性。 5.B【解析】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。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。 -273.15℃是一切低温的极限，故制冷机不可能使温度 降到-293℃。第一类永动机违背了能量守恒定律，第二 类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定 律，第二类永动机不可能制造出来。 6.AD【解析】对于某个系统而言，各种微观态出 现的概率是一样的，但是有些宏观态对应的微观态比较 多，有些宏观态对应的微观态较少，所以有些宏观态出 现的概率大，有些宏观态出现的概率小，A正确，B错 误；根据热力学第二定律的表述，在任何自然过程中， 一个孤立系统的总熵不会减小，但不一定增大，也可能 保持不变，C错误；熵是分子运动无序性的量度，熵越 大，分子运动的无序性越大，故D正确。 7.C【解析】嫡是系统内分子运动无序性的量度， 在一个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大；根据 热力学第二定律，在自然过程中熵是不会减小的；热力 学第二定律也叫熵增加原理；在一个孤立的系统中，嫡 越大，系统的无序度越大，故C正确。 8.BD【解析】改善空气质量最根本的是减少污染 气体排放，例如减少废气、废水、废渣，减少CO2的排 放等，多使用清洁能源，少使用化石能源。 9.BD【解析】节能减排，应做到节约能源，避免 浪费，减少污染物的排放，减少化石能源的使用，尽量 使用清洁能源，由此可知B、D正确。 提升练习 10.C【解析】根据热力学第二定律，一切与热现象 有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为 内能，而内能转化成机械能是有条件的。 11.CD【解析】能量的转化具有方向性，不但要遵 循能量转化和守恒定律也要遵循热力学第二定律，故 A、B错误；热量只能自发地从高温物体传向低温物体； 从自然界直接取得的能源是一次能源，从自然界能源转 化而来的能源是二次能源：根据熵增加原理或者热力学 第二定律，可知C、D正确。 12.D【解析】根据热力学第二定律开尔文表述可 知：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而 不产生其他影响。因此从海水中吸收内能全部用来做功 而不产生其他影响是不可能实现的，故A错误；绝对零 度是不可能达到的，故B错误；根据熵增加原理可知， 混合气体不会自发分离变得有序，只能变得更无序更混 乱，故C错误；利用太阳能最有前景的领域是通过太阳能 电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，故D正确。 >"情境题专项 1.A【解析】M向下滑动，压力与位移同方向，即 外界对气体做正功，同时筒内气体不与外界发生热交 换，根据能量守恒定律，气体内能一定增加。 2.A【解析】密闭于汽缸内的压缩气体膨胀对外做 正功，即外界对气体做负功，因而W<0,缸内气体与外 界无热交换说明Q-0,忽略气体分子间相互作用，说明 内能是所有分子动能的总和。根据热力学第一定律△U= W+Q,可知内能增加量△U<0,故内能减小，分子平均 动能减小，温度降低。所以只有A正确。 3.B【解析】封闭的气体被推杆压缩过程中，由公 式U=W+Q知，在瞬间，Q-0,W>0,所以内能增加，则 温度升高，气体体积减小，压强增大，综上知B正确。 4.D【解析】根据理想气体的状态方程：D少=C可 知轮胎内的压强增大、体积增大，则温度一定升高。气 体的温度升高，内能一定增大。气体的体积增大的过程 中，对外做功。 5.C【解析】质量一定的气体，体积不变，当温度 升高时，是一个等容变化，据压强的微观解释：温度升 高，气体的平均动能增加；单位时间内撞击单位面积的 器壁的分子数增多，可知压强增大。由于温度升高，所 以分子平均动能增大，物体的内能变大：体积不变，对 内外都不做功，故内能增大只能是因为吸收了外界热 量，故A、B、D错误；C正确。 6.AC【解析】封闭气体中再充人1atm的空气0.1L 后，由于体积不变，所以气体物质的量变大，由理想 参考答案与解析。 气体状态方程：pV=nRT可知，当n变大，则压强p变 大，故A正确；温度是平均动能的标志，温度不变，所 以分子的平均动能不变，故B错误；由公式pV+pV= pV,可知封闭气体压强变为1.2atm,大于大气压强，所 以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，故C正确；膨 胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水， 由p1V+pV=pV,得喷完容器中的水后，容器的气体压强 小于外界气体压强，所以水不能喷完，故D错误。 7.BC【解析】由热力学第二定律知，热量不能自 发地从低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和 帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要 压缩机的帮助并消耗电能，故A错误，B正确；而在这 一过程中，是消耗了电能，而使压缩机做功，故不违反 热力学第一定律，故C正确，D错误。 8.增大不变【解析】对包装袋缓慢地施加压力， 气体的体积减小，压强增大，包装袋内壁单位面积上所 受气体分子撞击的作用力增大。测试时，对包装袋缓慢 地施加压力，说明在实验的过程中，气体的温度不变， 所以实验气体的内能不变。 9.(1)人做的功为5000J(2)人对手柄的作用 力为500N 【解析】(1)根据能量守恒定律，人做的功乘效率 等于重物的重力势能的增加量，放=器-子×410x 10x0.1J=5000J。 (2)D点下降商度为1：本 -h=16h=1.6m; 1 放人手作用点移动距离为上8%=5H=8m: 人做的功等于物体重力势能的增加量，故W=mgh= 4×10×10x0.1J=4000J: 故推力为F-平=4000】=500N。 8 m 一“感知高考 1.A【解析】从状态a变化到c,气体压强增大、 体积增大，由理想气体状态方程少=C可知，气体温度 T 升高，则内能一定增加，故A正确；从状态b变化到c 的过程中，当气体按照从b到a再到c的途径变化状态 时，在从b到a状态过程中，气体体积不变，此过程气 体没有对外做功，故B错误：从状态b变化到a的过程 中，若气体从b状态直接变化到a状态，由于气体体积 不变，此过程气体没有对外做功，故C错误；从状态a 直接变化到b时，气体压强减小、体积不变，由理想气 体状态方程D=C可知，气体温度降低，内能减少，由 T 热力学第一定律△U=W+Q可知，△U<0,W=0,则Q<0。 57N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 4.热力学第二定律 基础练)可 知识点I热力学第二定律及其理解 知识点2热机和第二类永动机 1.下列说法正确的是() 4.下列说法正确的是() A.热量不能由低温物体传递到高温物体 A.第一类永动机不可能制成，因为机械 B.外界对物体做功，物体的内能必定增加 能和内能的转化过程具有方向性 C.第二类永动机不可能制成，是因为违 B.第二类永动机不可能制成，因为它违 反了能量守恒定律 反了能量守恒定律 D.不可能从单一热源吸收热量并把它全 C.热传导的过程是有方向性的 部用来做功，而不引起其他变化 D.热力学第二定律表明，所有物理过程 2.下列说法正确的是() 都具有方向性 A.冰箱能使热量从低温物体传递到高温：5.根据所学的热学中的有关知识，判断下列 物体，因此不遵循热力学第二定律 说法正确的是() B.空调工作时消耗的电能与室内温度降 A.机械能不可能全部转化为内能，内能 低所放出的热量相等 可能全部转化成机械能 C.自发的热传导是不可逆的 B.凡与热现象有关的宏观过程都具有方 D.不可能通过给物体加热而使它运动起 向性，在热传递中，热量只能自发地 来，因为这违背了热力学第一定律 从高温物体传递给低温物体，而不能 3.一辆停在水平地面上的汽车，靠着降低自 自发地从低温物体传递给高温物体 身的温度，把内能自发地转化为机械能， C.尽管技术不断进步，热机的效率仍不 使汽车运动起来。生活中这种现象是不会 能达到100%，制冷机却可以使温度降 发生的，原因是() 到-293℃ A.违反了能量转化与守恒定律 D.第一类永动机违背能量守恒定律，第 B.机械能可以转化为内能，但是内能不 二类永动机不违背能量守恒定律，随 可以转化为机械能 着科技的进步和发展，第二类永动机 C.机械能可以都转化为内能，而内能转 可以制造出来 化为机械能是有条件的 D.以上说法都不对 知识点3热力学第二定律的微观解释。 6.(多选)下列关于自然过程的说法正确的 :是() 42)练 第三章热力学定律 A.对于某个系统而言，各种微观态出现 A.以煤等燃料作为主要生活燃料 的概率是一样的 B.利用太阳能、风能和氢能等能源替代 B.对于某个系统而言，各种宏观态出现 化石能源 的概率是一样的 C.鼓励私人购买和使用普通汽车 C.在一切自然过程中，一个孤立系统的 D.用纯电动汽车代替燃油公交车 总熵一定增大 9.(多选)石油、煤、天然气等是不可再生 D.系统的嫡越大，分子运动的无序性越大 的能源。人类无节制地使用和开采这些能 7.下列关于熵的有关说法错误的是() 源，不但破坏环境，还会导致能源枯竭。 A.嫡是系统内分子运动无序性的量度 下列措施有助于缓解能源危机、保证可持 B.在任何自然过程中，一个孤立系统的 续发展的有( 总熵不会减小 A.用木材代替煤，进行火力发电 C.热力学第二定律也叫作熵减小原理 B.将高能耗企业从发达地区转移到欠发 D.嫡值越大，代表系统内分子运动越无序 达地区 C.少开汽车，多骑自行车或搭乘公共交 知识点④能源和可持续发展 通工具出行 8.下述做法能改善空气质量的是( D.大力开发风力发电，减少火力发电 提 升练 10.我们绝不会看到，一个放在水平地面上 C.自然发生的热传递过程是向着分子热 的物体，靠降低温度，可以把内能自发 运动无序性增大的方向进行的 地转化为动能，使这个物体运动起来。 D.自然界进行的涉及热现象的宏观过程 其原因是() 都具有方向性，是不可逆的 A.这违反了能量守恒定律 12.某校中学生为参加电视台《异想天开》 B.在任何条件下内能都不可能转化成机 节目，提出了下列四个设想方案，从理 械能，只有机械能才会转化为内能 论上讲可行的是() C.机械能和内能的转化过程具有方向 A.制作一个装置从海水中吸收内能全部 性，内能转化成机械能是有条件的 用来做功 D.以上说法均不正确 B.制作一种制冷设备，使温度降至绝对 11.(多选)关于热力学第二定律，下列说 零度以下 法正确的是() C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后 A.空调既能制热又能制冷，说明热传递 严重污染了空气，想办法使它们自发 不存在方向性 分离，既清洁了空气，又变废为宝 B.第二类永动机不可能制成是因为它违 D.将屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳 反了能量守恒定律 能来解决照明和热水问题 练 43