2.4 热力学第二定律 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

2.4 热力学第二定律 同步练习 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 一、单项选择题 1 (2025南通海门阶段测试)关于热力学定律和能量守恒定律，下列说法正确的是(　　) A. 热力学第二定律是热力学第一定律的推论 B. 从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，可以使温度降低到－300 ℃ C. 第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律 D. 热力学第二定律可表述为不可能使热量由低温物体传递到高温物体 2 (2024南通海门阶段测试)半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温(800到1 250摄氏度)状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面．下列说法中正确的是(　　) A. 这种渗透过程是自发可逆的 B. 这种渗透过程是外界作用引起的 C. 温度越高越容易掺杂 D. 温度升高后，掺杂源物质所有分子的热运动速率都增加 3 (2025宿迁模拟)“覆水难收”意指泼出去的水不能自发回到原来的状态，其蕴含的物理规律是(　　) A. 热平衡定律 B. 热力学第一定律 C. 热力学第二定律 D. 机械能守恒定律 4 (2023徐州期中)共享单车一般采用电子锁，车锁内集成了GPS模块与物联网模块等，这些模块工作时需要电能．如图所示，单车车筐底部的太阳能电池板在晴天时产生电能．关于太阳能电池板工作时的能量转化方式，下列说法正确的是(　　) A. 电池板把光能转化为电能 B. 电池板把电能转化为光能 C. 电池板把机械能转化为电能 D. 电池板把电能转化为机械能 5 (2025南通一中阶段测试)能源是当今社会快速发展面临的一大难题．由此，人们想到了永动机，关于第二类永动机，甲、乙、丙、丁4名同学争论不休． 甲：第二类永动机不违反能量守恒定律，应该可以制造成功． 乙：虽然内能不可能全部转化为机械能，但在转化过程中可以不引起其他变化． 丙：摩擦、漏气等因素导致能量损失，第二类永动机也因此才不能制成． 丁：内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因． 你认为以上说法正确的是(　　) A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁 6 (2024扬州期末)海底火山活跃的海域，火山附近的海水会受到加热形成水蒸气从而产生气泡．当气泡浮上水面的过程中温度下降，压强减小，体积减小．该过程中水蒸气可视作理想气体．下列关于该过程说法正确的是(　　) A. 水蒸气上升过程中吸收热量 B. 水蒸气分子的平均动能增大 C. 水蒸气放出的热量大于其减小的内能 D. 该过程违反了热力学第二定律 7 (2023徐州阶段练习)一定质量的理想气体从状态A开始依次经过状态B再到状态C再回到状态A，其V- 图像如图所示，其中CA曲线为双曲线的一部分．下列说法正确的是(　　) A. 在B到C过程中，分子的速率分布曲线不发生变化 B. 从C到A的过程中，器壁单位面积上受到气体分子平均碰撞力不变 C. 从A到B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 D. 从C到A的过程与从A到B过程中外界对气体做功总和为零 8 (2025南通海门抽测)生活中，在特定的时间，人们会燃放“礼花”，表达人们的祝福与喜悦．礼花喷射器原理如图所示，通过扣动气阀A可释放气罐B内压缩气体，对纸管C里填充的礼花彩条产生冲击，喷向高处，在喷出礼花彩条的瞬间，下列说法正确的是(　　) A. 该过程将机械能转化为内能 B. 气体分子冲向纸管后能全部自发回到罐内 C. 气体通过做功方式改变了自身的内能 D. 气体温度可能不变 9 (2025扬州阶段测试)如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触是光滑的，但不漏气，现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过活塞对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是(　　) A. 气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律 B. 气体是从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律 C. 气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律 D. 气体不是从单一热源吸热，且并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律 10 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　) A. 能量耗散现象是指能量在周围环境中消失了 B. 能量耗散不符合热力学第二定律 C. 能量耗散过程中能量仍守恒 D. 使用清洁的能源可以减少能量耗散 1. C　热力学第二定律和热力学第一定律是两个不同的定律，分别解释不同方面的热力学的规律，A错误；绝对零度0 K＝－273 ℃是低温的极限，只能接近，无法达到，B错误；第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功，违背了能量守恒定律，所以不可能制成，C正确；热力学第二定律的内容可以表述为热量不能自发地由低温物体传到高温物体而不产生其他影响，即只要产生其他影响，热量就能从低温物体传到高温物体，D错误． 2. C　掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，A、B错误；温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均速率增大，但并不是所有分子的热运动速率都增加，C正确，D错误． 3. C　“覆水难收”蕴含的物理规律是熵增加原理，即热力学第二定律．C正确． 4. A　太阳能电池板把光能转化为电能．故A正确． 5. D　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，甲同学说法错误；内能在转化为机械能的过程中要生热，所以要引起其他变化，乙同学说法错误；第二类永动机不能制成的原因是违反了热力学第二定律，丙同学说法错误；内能与机械能之间的转化具有方向性才是第二类永动机不可能制成的原因，丁同学说法正确．故D正确． 6. C　根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，气体温度下降，故内能减小，即ΔU<0，体积减小可以判断外界对气体做功，故W>0，因此Q必须为负，故水蒸气上升过程中放出热量，A错误；水蒸气的温度下降，故分子平均动能减小，B错误；根据热力学第一定律，因外界对气体做功，故水蒸气放出的热量大于其减小的内能，C正确；该过程不单是从热源吸热并用于做功，同时也引起了海水重力势能变化，故没有违反热力学第二定律，D错误． 7. B　根据图像可知，在B到C过程中， 减小，则气体温度升高，速率大的分子数占总分子数的百分比增大，可知，分子的速率分布曲线发生变化，故A错误；由于CA曲线为双曲线的一部分，则从C到A的过程中，体积与温度的倒数成反比，则体积与温度成正比，根据pV＝CT，变形有 V＝T，可知从C到A的过程中，气体压强不变，则从C到A的过程中，器壁单位面积上受到气体分子平均碰撞力不变，故B正确；从A到B过程中，气体温度不变，气体的内能不变，体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热并全部用来对外做功，这是一种理想化的模型，因此，并不违反热力学第二定律，故C错误；根据上述可知，A到B过程中为等温变化，B到C过程为等容变化，C到A的过程为等压变化，作出p-V图像如图所示．P-V 图像中图像与横轴所围几何图形的面积表示功，根据图像可知C到A过程，体积减小，外界对气体做功，A到B过程，体积增大，气体对外界做功，C到A过程图像与V轴所围几何图形的面积大于A到B过程图像与V轴所围几何图形的面积，可知从C到A的过程外界对气体做的功大于A到B过程中气体对外界做的功，即从C到A的过程与从A到B过程中外界对气体做功总和为正，故D错误． 8. C　该过程是将内能转化为机械能，故A错误；根据热力学第二定律可知，气体分子冲向纸管后不可能全部自发回到罐内，故B错误；在喷出礼花彩条的过程中，罐内的压缩气体对礼花彩条做功，气体的内能转化为礼花彩条的机械能，故C正确；气体对外做功，无热传递，故气体内能减小，温度降低，故D错误． 9. C　汽缸壁是导热的，外界环境温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，气体等温膨胀，所以汽缸内的气体温度不变，内能也不变，该过程气体是从单一热库即外部环境吸收热量，全部用来对外做功才能保证内能不变，此过程既不违背热力学第二定律，也不违背热力学第一定律，此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生．C正确． 10. C　能量守恒定律是自然界无条件成立的普适定律，能量耗散并不是指能量消失了，而是转化为难以回收利用的能量，A错误，C正确；根据热力学第二定律可知能量在转化过程中不可逆，因此能量无法重新收集加以利用，即能量耗散符合热力学第二定律，B错误；清洁能源的使用过程中，同样发生能量耗散，不可避免，D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $