第3章 第4节 热力学第二定律-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业（人教版）

世物理 空 物课时 间 第四节 理 纠错空间 作业 [基础达标练丁 1.(多选)下列哪些过程具有方向性( ................... A.热传导过程 B.动能向势能的转化过程 C.气体的扩散过程 D.气体向真空中的膨胀过程 2.(多选)煤是重要的能源和化工原料，直 接燃烧既浪费资源又污染环境.最近， 某企业利用“煤粉加压气化制备合成气 新技术”让煤变成合成气（一氧化碳及 氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”. 方法总结 下列有关说法正确的是 ( A.煤粉加压气化制备合成气过程涉及 化学变化和物理变化 B.煤粉加压气化制备合成气过程涉及 化学变化但没有物理变化 C.该技术实现了煤的清洁利用 D.该技术实现了煤的高效利用 3.我们绝不会看到：一个放在水平地面上 的物体，靠降低温度，可以把内能自发 地转化为动能，使这个物体运动起来， 其原因是 ( A.违反了能量守恒定律 B.在任何条件下内能不可能转化成机 械能，只有机械能才能转化成内能 C.机械能和内能的转化过程具有方向 性，内能转化成机械能是有条件的 D.以上说法均不正确 ·210 选择性必修第三册 热力学第二定律 4.下列过程，可能发生的是 ( A.某工作物质从高温热源吸收20kJ 的热量，全部转化为机械能，而没有 产生其他任何影响 B.打开一高压密闭容器，其内气体自发 溢出后又自发跑进去，恢复原状 C.利用其他手段，使低温物体温度更 低，高温物体的温度更高 D.将两瓶不同液体自发混合，然后又自 发地各自分开 5.下列关于第二类永动机的说法，正确 的是 ( A.第二类永动机不可能制成，因为违反 了能量守恒定律 B.第二类永动机不可能制成，因为机械 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，因为同时 违反了能量守恒定律和热力学第二 定律 D.第二类永动机不可能制成，因为没有 足够精细的制作工艺 6.(多选)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 箱体 干燥过滤器 冷凝器 蒸发器 压缩机 第三章热力学定律 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背热力学第 一定律 D.电冰箱的工作原理违背热力学第一 定律 7.(多选)下列关于热机的说法，正确的是 ( ) A.热机是把内能转化成机械能的装置 B.热机是把机械能转化为内能的装置 C.只要对内燃机不断进行革新，它可以 把燃料燃烧释放的内能全部转化为 机械能 D.即使没有漏气，也没有摩擦等能量损 失，内燃机也不可能把内能全部转化 为机械能 8.(多选)下列宏观过程能用热力学第二 定律解释的是 A.大米和小米混合后小米能自发地填 充到大米空隙中而经过一段时间大 米、小米不会自动分开 B.将一滴红墨水滴入一杯清水中，红墨 水会均匀扩散到整杯水中，经过一段 时间，墨水和清水不会自动分开 C.冬季的夜晚，放在室外的物体随气温 的降低，不会由内能自发地转化为机 械能而动起来 D.随着节能减排措施的不断完善，最终也 不会使汽车热机的效率达到100% ·2 课时作业乡 [能力提升练] 9.(多选)关于空调机，下列说法正确的是 空 间 纠错空间 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 10.（多选)根据热力学第二定律，可知下 列说法正确的是 ( A.热量能够从高温物体传到低温物 体，但不能从低温物体传到高温 方法总结 物体 B.热量能够从高温物体传到低温物 体，也可能从低温物体传到高温 物体 C.机械能可以全部转化为热能，但热 能不可能全部转化为机械能 D.机械能可以全部转化为热能，热能 也可能全部转化为机械能 11.17世纪70年代，Mp 英国赛斯特城的 主教约翰·维尔 轨道 0 金斯设计了一种磁力“永动机”，其结 构如图所示，在斜面顶端放一块强磁 铁M,斜面上、下端各有一个小孔P、 Q,斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨 道.维尔金斯认为：如果在斜坡底放一 个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁 球会沿斜面向上运动，当铁球运动到P 世物理 孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回 空 到Q,由于这时铁球具有速度所以可 间 以对外做功，然后铁球又被磁铁吸引 纠错空间 回到上端，到P处又漏下…对于这 个设计，下列判断正确的是( A.满足能量守恒定律，所以可行 B.不满足热力学第二定律，所以不 可行 C.不满足机械能守恒定律，所以不 可行 D.不满足能量守恒定律，所以不可行 12.某地的平均风速为5m/s,已知空气密 度是1.2kg/m3,有一风车，它的车叶 转动时可形成半径为12m的圆面，如 果这个风车能将此圆内10%的气流的 动能转变为电能，则该风车带动的发 方法总结 电机功率是多少？ [创新应用练] 13.抽水蓄能电站结构如图所示.抽水蓄 能电站有两种工作模式，一种为抽水 蓄能模式：居民用电低谷时（如深夜）， 电站利用居民电网多余电能把水从下水 库抽到上水库.另一种为放水发电模式： 居民用电高峰时，将上水库中的水放到 下水库进行发电，将产生的电能输送到 居民电网供居民使用.一抽一放起到了 44年4444444444+444+4 均衡电网负荷的作用.关于抽水蓄能电 站，下列说法正确的是 ·212 选择性必修第三册 上水库 上水库 电 下水库 下水库 蓄能 发电 A.抽水蓄能的过程中，能量守恒 B.放水发电的过程中，机械能守恒 C.抽水蓄能电站建成之后，可以使能 量增多 D.抽水蓄能电站建成之后，就不会再 有能源危机问题了 14.目前，共享单车作为绿色出行的交通 工具，成为时尚.甲、乙两种共享单车 都采用了电子锁，车锁内集成了导航 定位模块与联机模块等，这些模块工 作时需要电能.这两种共享单车采用 了不同的方式获取电能：甲车靠小型 发电机—踩动单车时，线圈在磁场 中转动，产生电能，如图1所示；乙车 靠车筐底部的太阳能电池板一有光 照时，产生电能，如图2所示， 线圈 地板 图1 图2 这两种共享单车获取电能时，都是把 其他形式的能转化为电能.关于它们 的能量转化，下列说法正确的是 A.都是把机械能转化为电能 B.都是把光能转化为电能 C.甲车把机械能转化为电能，乙车把 光能转化为电能 D.甲车把光能转化为电能，乙车把机 械能转化为电能参考答案 12.解析：(1)根据盖一吕萨克定律，有元= -V1_V2 代入数据可得T2=480K; (2)知内气体压强D=p0十号 根据热力学第一定律有△U=W十Q 其中W=-p△V 代入数据解得Q=289J. 答案：(1)480K(2)289J 13.解析：取顶部水槽中流出的水为研究对象，在其从顶 部水槽中流出至底部水槽的过程中，它的重力势能 一部分转化为自身的动能，一部分转化为水轮机、抽 水机、砂轮的动能，一部分转化为砂轮和工件的内 能，还有一部分转化为抽水机抽上去的水的重力势 能.由能的转化和守恒定律知，抽水机抽上去的水的 重力势能必然小于流下的水的重力势能，如果上抽 的水管的横截面积大于或等于下流的水管的横截面 积，则根本不可能将底部水槽中的水抽至顶部水槽， 即使上抽水管的横截面积小于下流水管的横截面积 也不一定能将水抽上去，如果上抽水管比下流水管 细很多且能够将底部水槽中的水抽至顶部水槽，则 相等时间里抽上去的水也要比流下的水的质量小得 多，最后顶部水槽中的水很快就会流光. 答案：见解析 14.解析：(1)壶中原来空气的体积V1=0.5L 由玻意耳定律得p1(nVo十V1)=p2V 解得n=10次 最多喷射的液体△V=V。=0.5 (2)外界对气体做功w=P十严AV=一75J 2 由热力学第一定律有△U=W十Q=0 解得Q=75J 答案：(1)10次0.5L(2)75J 第四节热力学第二定律 1.ACD[传热、气体的扩散和气体在真空中的膨胀都 是与热现象有关的宏观自然过程，由热力学第二定律 可知，它们都是不可逆的，具有方向性，故A、C、D正 确：动能向势能的转化与热现象无关，是可逆的，不具 有方向性，故B错误.] ·26 课时作业马 2.ACD[煤粉加压气化制备合成气过程中既有物理变 化，又有化学变化，A正确，B错误：该技术使煤得以良 好利用又环保，C、D正确.门 3.C[机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实 现，故C对.] 4.C[根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自 发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一 些物理过程是可以实现的，故C正确；内能自发地全 部转化为机械能是不可能的，故A错误；气体膨胀具 有方向性，故B错误；扩散现象也有方向性，D错误.] 5.B[第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热 源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化，这种设 想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律， 故B正确. 6.BC[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，A错误，B正确.热力学第一定律适用于所 有的热学过程，C正确，D错误.] 7.AD[由热机的定义可知A正确，B错误；内燃机工 作时内能的损失有多种途径，内燃机不可能把燃料燃 烧释放的内能全部转化为机械能，故D正确，C 错误.] 8.BCD[热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏 观过程的方向性，A不属于热现象，故A错误；由热力 学第二定律可知B、C、D正确.] 9.AC[制暖空调机工作时，热量既可以从高温物体传 到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体：制冷 空调机只可以把热量从低温物体传到高温物体；冷暖 空调机工作时，热量既可以从高温物体传到低温物 体，也可以从低温物体传到高温物体.故A、C正确， B、D错误.] 10.BD[热量可以自发地从高温物体传到低温物体，当 外界对系统做功时，热量也可以从低温物体传到高 温物体，冰箱就是这样的装置，故A错误，B正确.机 械能可以全部转化为内能，如在水平地面上运动的 物体，克服摩擦阻力做功，最终静止，这个过程中机 械能全部转化为内能，当外界条件发生变化时，内能 1 巴物理 也可以全部转化为机械能，如在等温膨胀过程中，系 统吸收的热量全部转化为对外界做的功，故C错误， D正确.] 11.D[该装置可以持续不断地对外做功，违背了能量 守恒定律，故不可行，D正确.] 12.解析：在时间t内作用于风车的气流质量为m =πr2vtp, 这些气流的动能为2mv, 转变的电能为E=2mv2×10%, 故风车带动电动机功率为 p-是-w2w2X10%. 代入数据解得P≈3.4kW」 答案：3.4kW 13.A[抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，故A 正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为电 能，机械能不守恒，故B错误：抽水蓄能、放水发电过 程，总的能量保持不变，并不能使能量增多，故C错 误：抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷 期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面 临着能源危机，还需节约能源，故D错误.] 14.C[甲车是把人踩动单车的机械能转化为电能；乙 车是把照射时的光能转化为电能，C正确.] 重难点训练（二） 热力学定律的综合应用 1.D[根据热力学第一定律，气体吸热后如果同时对外 做功，温度不一定升高，故A错误；改变气体内能的方 式有两种，一种是传热，一种是微功，故B错误：由义 =C知，一定质量理想气体在等压膨胀过程中温度升 高，内能增大，气体一定吸收热量，故C错误；根据热 力学第二定律，热量不可能自发的从低温物体传到高 温物体，故D正确.] 2.B[热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物 体；任何热机效率都不可能达到100%；泥水分离是机 械能（重力势能）向内能的转化；物体因摩擦力而停下 来，是机械能（动能）向内能的转化，是自发过程.故B 正确. ·26 选择性必修第三册 3.B[做功是通过能量转化的方式改变系统的内能，传 热是通过能量转移的方式改变系统的内能，故A错 误：温度是表示热运动的物理量，传热过程中达到热 平衡时，温度相同，故B正确：单个分子的运动是无规 则的，大量分子的运动表现出统计规律，故C错误：由 热力学第二定律知，热量不可能从低温物体传到高温 物体而不产生其他影响，空调机作为制冷机使用时， 消耗电能，将热量从温度较低的室内送到温度较高的 室外，故D错误.] 4.D[第一类永动机违背能量守恒定律，故A错误：能 量耗散过程中能量也是守恒的，故B错误；电冰箱不 违背热力学第二定律，故C错误；能量耗散反映了能 量转化的方向性，故D正确.] 5.BCD[相互间达到热平衡的两物体的温度相同，内 能不一定相等，故A错误：火罐内气体压强小于大气 压强，所以火罐能“吸”在皮肤上，故B正确；根据热力 学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传递到 高温物体，但在一定外界条件影响下可以实现，故C 正确：根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递 过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故 D正确.] 6.B[活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功， 而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律 △U=W十Q=0知，Q>0,即吸收热量，故B正确.] 7.AD[由状态A变到状态B过程中，温度升温，内能 增加，体积不变，做功为零，由热力学第一定律可知， 气体要吸收热量，故A正确；由状态B变到状态C过 程中，温度不变，内能不变，体积膨胀，气体对外界做 功，由热力学第一定律可知，要吸收热量，故B错误； 由C状态到D状态过程是等容降温，由pV=RT,可 知C状态气体的压强大于D状态气体的压强，故C错 误：由图可看出气体在D状态时的体积大于在A状态 时的体积，所以D状态时单位时间内与器壁单位面积 碰撞的分子数比A状态少，故D正确.] 8.ABD[在过程ab中，体积不变，气体对外界不做功， 压强增大，温度升高，内能增加，故A正确，C错误：在 过程Ca中，气体的体积缩小，外界对气体做功，故B 2