课时分层检测(14)热力学第二定律-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

5解析由周示缘可知，AB过程为等压变化，有片-已知 由益8萨无定休物片-兰 TA=(27十273)K=300K,代入数据解得TB=900K,A正确：B→ 解得T,=300K C过程为等容变化，有=二，代入数据解得T。=300K,B正确： 因为T?=T1=300K,所以初状态与未状态气体内能相等，由热力 Ta Te 学第一定律 A→C过程，T4=300K,Tc=300K,所以A、C两状态温度相同，内 △U=Q十W知，Q=-w 能相同，则内能变化△U=0,C错误：从状态A变化到快态B过程 即Q=p△V=1600J。 理想气体温度升高，内能增大，体积变大，气体对外做功，由热力学： 答案(1)250K(2)1600J 第一定律△U=Q十W得，理想气体一定吸热，D错误。 课时分层检测（十四） 答案AB :1.解析热力学第一、第二定律是热力学的基本定律，对所有涉及热 6.解析(1)密闭气体的压强p=p十4cmHg=76cmHg十4cmHg! 现象的宏观过程都成立，选项D正确。 =80cmHg。 答案D (2)设玻璃管内横裁面积为S,玻璃管水平放置时，密闭气体的长度，2.解析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 为1 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， 由玻意耳定律有：80cmHg×19cm·S=76cmHg·lS,解得l= 故C项正确：内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错 20 cm 误：气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，D项 该过程中，气体温度不变，内能不变，体积膨胀，对外做功， 昔误 由热力学第一定律△U=W十Q知，△U=0,W<0,Q>0,则气体！ 答案C 吸热。 !3,解析能量守恒定律是自然界普遍存在的规律，但由于能量耗散， 答案(1)80cmHg(2)吸热 所以仍存在能源危机问题 7,解析(1)气体从状态A到状态B的过程，根据一定质量的理想气 答案 B 体状态方程得 !4.解析由热力学第二定律的物理意义知，A、C正确，D错误：不违背 PAVA PuV n 能量守恒定律的物理过程，如果违背热力学第二定律，也是无法实 TA 现的，故B错误。 即1.5×105×2.0×10_0.5×105×4.0×103 答案 AC 300 !5.解析要想将热量从低温物体向高温物体传递，必须要由外界对其 解得TB=200K 做功才可以完成，A、B选项均是这样的应用实例，且空调从室内吸 收的热量小于向室外放出的热量，A、B正确：内燃机将燃料的化学 (2)由图像可知，图线AB的方程为b=2.5X105一5×10V,则bV 能转化为内能再转化为机械能，不可能成为单一热库的热机，C选 2.5×105V-5×10V2 项违背了热力学第二定律，C错误；由能量守恒定律可知，能源的消 由数学知识可知当V=2.5×10-m3时，pV有最大值312.5Pa·m, 耗不会使自然界的能量减少，D错误。 则对应温度最大值1.5×105×2.0×103312.5 答案AB 300 T 6.解析 此现象说明了机械能和内能之间转化的方向性，并不违反能 解得Tm=312.5K。 量守恒定律，因此C正确，A、B、D错误。 (3)该气体沿直线AB从状态A变化到温度最高的状态的过程， 答案 气体对外做功边等子-V图像的面积：w二.5十1.25)×10×057.解析 一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中的热量使得和周国 的空气温度相同，而不可能变得比周围空气更热，选项A错误：由于 ×10-3J=68.75J, 和室外没有热交换，并且压缩机工作时其电路中也会因为有电阻而 则外界对气体做功W'=一68.75J 产生热量，即产生的热量大于制冷量，故室内温度不降反升，选项B 气体内能增加△U=a△T=2×(312.5-300)J=25J 错误：热机的效率不可能达到100%，但是对蒸汽机不断苹新，可以 由热力学第一定律△U=W十Q可知，气体吸收的热量Q=△U一W' 把蒸汽的内能尽量多地转化成机械能，选项C正确：根据热力学第 =25J-(-68.75J)=93.75J。 二定律，不可能从单一热库吸收热量并转化为功而不引起其他的变 答案(1)200K(2)312.5K(3)93.75J 化，利用降低海水温度放出大量的热量来发电，降低海水温度的过 8.解析当对气体a加热时，气体a的温度升高，压强增大，由于K与！ 程，消耗的能源更多，不能解决能源短缺的问题，选项D错误。 答案C 汽缸壁间的摩擦不计，可以自由移动，所以气体，b的压强始终相 月：款立大由于气你？影胀，气体6被压缩，所以外界对气体6散：8解析 第一类求动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热 功，根据热力学第一定律得，b的温度升高：由于过程中气体膨胀，！ 力学第二定律，A、B错误：由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但 △U=W十Q可以等于0，C错误：由热力学第二定律可知选项D中 气体b被压缩，平衡后p。=V。>V,由T=T可知气体a 的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确。 答案D 的温度较高，加热后气体a的分子热运动比b的分子热运动更剧烈，！9.解析 能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具 内能增加较多。综上分析可知，B,C、D正确，A错误。 有方向性，故A错误：热力学第二定律表明，能量虽然守恒，但可利 答案BCD 用的品质降低了，需要节约能源，故B错误：求动机违背了热力学定 9.解析 (1)初始状态时p1=0.9p0,T=(27+273)K=300K 律，是无法制造成功的，故C错误：能量守恒定律是19世纪自然科 活塞附离开B处时：=十零，解得=1,2X105Pa 学的三大发现之一，也是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小 到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都 该过程气体体积不变，根据查理定徐可得只一号 遵循能量守恒定律，故D正确。 答案D 代入数据解得T2=400K。 :10.解析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 (2)假设活塞最终移动到A处V3=V。十△V,T3=(327十273)K= 性的规律，A不属于热现象，故A错：由热力学第二定律可知B、C、 600K D正确。 答案BCD 根据一定质量的理想气体状态方程可得_pV 11.解析 一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热膨胀过程，Q=0,W T T <0,根据△U=W十Q可知，气体的内能减小，故A正确：热力学第 代入数据解得p3=1,5×105Pa 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 因为力>2，所以活塞最终移动到A处的假设成立。 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： (3)全过程中外界对气体做功为W=一(mg十pS)hAB=一p,ShAB! 热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，故C正确： =一p2△V,解得W=一24J 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 根据热力学第一定律得△U=W十Q 物体，而不引起其他变化”，故D错误。 代入数据得Q=304J。 答案 ABC 答案(1)400K(2)1.5×105Pa(3)304J 12.解析 第二类求动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定 10.解析(1)由题意知，活塞位置不变，汽缸内气体做等容变化。 律，但不违背能量守恒定律，选项A错误：热力学第二定律可表述 、 由查型定律可知号一号 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：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：静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，选项D错误。 其中p1=po十pgh1=1,2X10Pa 答案 p2=po=1.0×105Pa !13,解析依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板碰撞后 T1=300K 反禅，从A端流出，而边缘部位热运动速率较高的气体从B端流 解得T2=250K。 出；同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高， (2)解除对活塞的锁定后，活塞可在汽缸内无摩擦滑动，即整个过！ 所以A端为冷端，B端为热端，故A正确；依题意，A端流出的气体 程中气体做等压变化，压强为p。=1.0X105Pa。 分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以 228 从A端流出的气体分子热运动平均速率小于从B端流出的，故B!3.解析入射光的频率不变，则仍然能发生光电效应，A错误：入射光 正确：从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分！ 的强度减弱，单位时间内从金属表面逸出的光电子效目将减少，光 子平均动能，内能的多少还与分子数有关，不能得出从A端流出的 电流减弱，B正确：入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不 气体内能一定大于从B端流出的气体内能，故C错误：该装置将冷 变，C错误：光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，并不 热气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非 影响单个光电子的逸出时间，D错误。 自发进行的，没有违背热力学第二定律：温度较低的从A端流出，· 答案B 温度较高的从B端流出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确。：4，解析A.光的强度增大，则单位时间内逸出的光电子数目增多，根 答案 ABE 据光电效应方程知，光电子的最大初动能不变，故A正确、B错误 14.解析从低温物体向高温物体传递热量是通过制冷机完成的，需！ C,因为紫光的频率大于绿光的频率，一定发生光电效应，故C错误： 要外界对制冷机做功：反过来热量从高温物体传向低温物体，是伴· D.根据光电效应方程Ekem=h)一W。知，光电子的最大初动能增加， 随着热机对外界做功同时发生的。 单位时间内逸出的光电子数目不一定增加，D正确.故选AD。 答案如图所示 一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性 答案AD 高温物体 !5.解析根据Ek=v一W。得金属的裁止频率等于o,纵轴裁距的绝 0i 对值等于金属的逸出功，逸出功等于E,则E=W。=%,故B正确， A错误；根据Ek=2hw一Wo而E-Wo=ho,故Ek'=ho=E,故C 热机 正确：根据光电效应方程Ek=v一W。可知，光电子的最大初动能 与入射光的频率是线性关系，不是成正比，所以若增大一倍，则光 5Q2 电子的最大初动能不是增大一倍，故D错误。 答案BC 低温物体 课时分层检测（十五） :6.解析()紫光光子的能量e=加=h分=4,42X10”J。 1,解析普朗克提出的能量量子化理论可以正确解释黑体辐射的实！ 验规律，故B正确 (2)紫光频率= 9≈6.67X1011Hz 答案 B 因为>，所以能发生光电效应 2.解析 七种色光中红光的频率最小，由s=v可知A正确。 光电子的最大初动能为 答案 A Ekm=hv-Wo=h(y-ye)≈1.36X10-18J。 3.解析 由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能！ 答案 (1)4.42×10-J(2)能1.36×10-19J 是某一最小能量值的整数倍，A,D错误，B正确：能量子=，与电7.解析碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A错误； 磁波的频率y成正比，C正确。 光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即>，再由 答案BC c=入1v=入2y,得到入1<入2，B错误，C、D正确。 4.解 黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体各种波长的辐· 答案CD 射强度就越大，且随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长8，解析 由W。=hy可知≈5.5×101Hz,故A正确：由爱因斯坦 较短的方向移动，故B正确，A、C、D错误。 答案 光电效应方程Ek=y一W。,可知入射光频率加倍，光电子的最大初 5.解析随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，所以T1>T2, 动能大于3.00eV,故B错误：入射光频率加倍，电流变大，但不是加 故A正确，B错误；随温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短 停的关系，故C错误；由爱因斯坦光电效应方程Ek二v一W。,可知 的方向移动，故C错误；黑体的最大辐射强度随温度升高而增大，故： 入射光频率加倍，则Ek1=2hv一W。,又最大初动能与强止电压的关 D正确。 系Ek1=eU,解得U.=5,25V,故D正确。 答案 AD 答案AD 6,解析因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以察觉！9.解析 当其他条件不变，滑片P向右滑动时，加在光电管两端的电 压增加，光电子运动更快，电流表示效变大，若电流达到饱和电流 到绿光所接收的最小功率P= ，式中E=6e,又e=hv=h六，可 则电流表示数不再继续增大，故A错误：只调换电源的极性，移动滑 解得P=6×6.63X101×3X10w=2.3×10-1sw。 片P,电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有U。= 530×10-” 答案A 2m0,那么电压表示数为遏止电压U。的数值，故B正确：因为光 电效应的发生是瞬时的，故阴极K不需要预热，故C错误：只增大入 7.解析 设日地距离为，太阳辐射电磁波的功幸为P,则P。一4： 射光束强度时，单位时间内产生的光电子敦变多，电流表示数变大， 设人服看到最远的与太阳辐射电磁波功率相同的恒星与地球的距 故D正确。 答案BD 离为R,则人眼能看到最远的与太阳辐射电磁波功率相同的恒星辐10.解析根据爱因斯担光电效应方程Ek=y一W。可知，当入射光 射地球表面的电磁波功率为P1= 4πR2 频2率增大为原来的2倍时，产生光电子的最大初动能大于原来 的2倍，光电流的强度与光照时间无关，故A,B错误：根据爱因斯 叉P1·St=5hc 0 担光电效应方程得E=v一W。-死一W。,当入射光波长增大为 联立解得 P。 原来的2停时，光电子的最大初动能减小，故C错误：当入射光强 r P PS≈9×107，故B正确，A,CD 5hc 度增大为原来的2倍时，单位时间内照射到金属表面的光子数是 错误。 原来的2倍，所以单位时问内产生的光电子数目也增大为原来的2 答案B 倍，故D正确。 8解析人体表面的温度为 答案D T=2.90X10-3 9.4X106K≈309K :11.解析由e=知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子的 频率之比为2：I,故A错误；EA=ya一W。,EB=hvB-W。,解得 t=T-273℃=36℃ 人体辐射的能量子的值为 E_化≠名，W。=EA-2EB,故B错误，C正确：该金属的 EB hvB-Wo =hv=无=2.12X10J W。EA一2E,故D错误。 裁止频率为一五 h 答案36℃2.12×10-20J 答案C 课时分层检测（十六） :12.解析(1)光电流达到饱和时，阴极K发射的光电子全部到达阳极 1,解析·光既有波动性又有粒子性，不能说有的光是波，有的光是粒 A,根据电流定义式可知q=I△1=，则阴极K每秒发射的光电子 子，故A错误：光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性 的个数为 越显著，故B正确：光子不带电，没有静止质量，而电子带负电，有静 n 10.64×10$×1(个)=4.0×1012（个）。 止质量，故C错误：个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光 1.6×1019 子的作用效采往往表现为波动性，故D正确。 答案BD 根据光电效应方程有E=加-W,=h分-九无≈0.6X10”J: 2.解析单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数，说明发生 : (2)如果照射光的频率不变，光强加倍，则阴极K每秒发射的光电 了光电效应，因此入射的单色光的频率一定大于阴极材料的裁止频 子数加倍，即n'=2n=8.0×1012(个)。 率，选项A正确：增大单色光的强度，则产生的光电流增大，电流表 光电子的最大初动能与照射光的光照强度无关，所以仍然是Ek 的示数增大，选项B正确；当滑片P向左移时，K极的电势比A极 9.6×1020J。 高，光电管上加的是反向电压，故滑片左移的过程中，电流表示数将 答案(1)4.0×1012个9.6×10-20J(2)8.0×1012个9.6× 减小，甚至为零，故选项C错误，D正确。 10-201 答案C ,I3.解析只有当>W。时，光电子才可以从金属中逸出，即产生光 229班级 姓名 课时分层检测（十四） …0基础达标练0… 1.热力学定律表明自然界中进行的热现象的 宏观过程 ( A.有的只遵守热力学第一定律 B.有的只遵守热力学第二定律 C.有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守 热力学第二定律 D.所有的都遵守热力学第一、第二定律 6 2.下列过程中，可能发生的是 A.某工作物质从高温热库吸收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 7 各自分开 3.关于能源的开发和利用，下列观点不正确 的是 ( A.能源是有限的，无节制地利用能源，是一 种盲目的短期行为 B.根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用 之不竭的 C.开发和利用能源的同时必须加强环境 保护 8 D.不断开发新能源，是缓解能源危机、加强 环境保护的主要途径 4.(多选)下列说法中正确的是 A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方 向性 B.一切不违背能量守恒定律的物理过程都 是可以实现的 C.由热力学第二定律可以判断物理过程能： 否自发进行 D.一切物理过程都不可能自发地进行 151 得分 热力学第二定律 (多选)根据热力学定律，下列说法中正确 的是 () A.电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温 物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量 少于向室外放出的热量 C.科技的进步可以使内燃机成为单一热库 的热机 D.能源的消耗会使自然界的能量不断减少 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 能而运动起来。其原因是 ( ) A.这违反了能量守恒定律 B.在任何条件下内能都不可能转化成机械 能，只有机械能才会转化成内能 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 下列说法中，能够发生且不违背热力学定律 的是 A.一杯冷水自然放置，可以通过吸收空气中 的热量变得比周围空气更热 B.将电冰箱放置在密闭的房间内，打开冰箱 门让电冰箱工作，可以降低房间的温度 C.对蒸汽机不断革新，可以把蒸汽的内能尽 量多地转化成机械能 D.利用降低海水温度放出大量的热量来发 电，从而解决能源短缺的问题 关于两类永动机和热力学两大定律，下列说 法正确的是 () A.第二类永动机不可能制成是因为违背了 热力学第一定律 B.第一类永动机不可能制成是因为违背了 热力学第二定律 C.由热力学第一定律可知做功不一定改变 内能，传热也不一定改变内能，但同时做 功和传热一定会改变内能 D.由热力学第二定律可知热量从低温物体 传向高温物体是可能的，从单一热库吸收 热量，完全变成功也是可能的 班级 姓名 9.下列说法正确的是 A.能量的耗散反映出自然界的宏观过程是： 没有方向性的 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.能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律 …0 能力提升练。… 10.(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，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，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% 11.(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.热力学第一定律也可表述为第一类永动： 机不可能制成 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” 12.下列说法正确的是 ( A.第二类永动机不可能制成的原因是违背： 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 …0创新应用练0… 13.(2022·湖南高考)（多选）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 -152 得分 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 () 喷嘴 B端 A端 涡流室 环形管 分离挡板 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.该装置气体进出过程满足能量守恒定 律，但违背了热力学第二定律 E.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 4.热力学第二定律常见的表述有以下两种： 第一种表述：热量不能自发地从低温物体 传到高温物体； 第二种表述：不可能从单一热源吸收热量， 使之完全变成功，而不产生其他影响。 图甲是根据热力学第二定律的第一种表述 画出的示意图，外界对制冷机做功，使热量 从低温物体传递到高温物体。请你根据第 二种表述完成示意图乙。根据你的理解， 热力学第二定律的实质是 高温物体 高温物体 Q W 制冷机 热机 低温物体 低温物体 甲 乙