3.4 热力学第二定律 分层作业 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

3.4 热力学第二定律 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．关于热现象，下列说法正确的是（　　） A．热量不能从低温物体传到高温物体 B．两分子间距离增大，分子势能一定增大 C．物体对外界做功时，其内能一定降低 D．布朗运动能够体现液体分子的无规则运动 2．根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A．一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B．空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C．第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 3．（多选）下列有关热学说法正确的是（　　） A．热量能自发地从低温物体传到高温物体 B．液体的表面张力方向总是跟液面相切 C．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积 D．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的 E．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 4．（多选）下列有关热现象的说法正确的是（　　） A．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时，分子势能增加 B．所有晶体都有固定的形状、固定的熔点和沸点 C．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行 D．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，符合热力学第二定律 E．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性 5．汽车内燃机汽缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功，已知在某次对外做功的过程中汽油燃烧释放的化学能为1×103J，因尾气排放、汽缸发热等对外散失的热量为2.5×102J，则： （1）该内燃机对外所做的功为多少? （2）该内燃机的效率为多少? （3）随着科技的进步，不断设法减小热量损失，则内燃机的效率不断提高，效率有可能达到100%吗?为什么? B层 6．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．第二类永动机没有违反能量守恒定律但违背热力学第一定律 D．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 7．如图所示是某款八缸四冲程汽油车的“五挡手动变速箱”的结构示意图，其工作原理是通过挡位控制来改变连接发动机动力轴的主动齿轮和连接动力输出轴的从动齿轮的半径比。当挡位挂到低速挡——“1、2挡”时，最大车速为20~30km/h，当挡位挂到高速挡——“5挡”，汽车才能获得比较大的车速，则（　　） A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大 B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，汽车获得的牵引力瞬间减小 C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，气体对外界做功 D．随着发动机技术的不断发展，将来有可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率达到100% 8．（多选）下列说法正确的是（    ） A．水和酒精混合后体积会变小，是因为水分子和酒精分子间存在引力 B．完全失重的空间实验室中，悬浮液体将呈绝对球形 C．烧水过程中，随水温的升高，每个水分子热运动的速率都将增大 D．大块岩盐是晶体，粉碎后的岩盐小颗粒仍然是晶体 E．夏天空调制冷时，热量能够从温度较低的室内传递到温度较高的室外，这一现象不违背热力学第二定律 9．（多选）北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（　　） A．气体对外做功，内能减小 B．气体等温膨胀，压强减小 C．气体向真空扩散的过程是可逆过程 D．气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少 10．回答下列问题： （1）用简明的语言表述热力学第二定律（只要求写出一种描述）． （2）理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功，这一过程是否违反热力学第二定律？为什么？ （3）已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J，某手扶拖拉机的效率η=30%，耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg，求该手扶拖拉机的牵引力F． C层 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的功 B．在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功 C．热不能全部转变为功 D．热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体 12．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．布朗运动反映的是液体分子的无规则运动 B．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体 C．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的 D．运送沙子的卡车停于水平地面，在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体从外界吸热 E．晶体的物理性质都是各向异性的 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《3.4 热力学第二定律》参考答案 题号 1 2 3 4 6 7 8 9 11 12 答案 D D BDE ACD A A BDE BD B ACD 1．D 【详解】A．热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但通过外界做功，热量能从低温物体传到高温物体，故A错误； B．但分子力体现为斥力时，两分子间距离增大，分子斥力做正功，分子势能减小，故B错误； C．物体对外界做功时，如果同时从外界吸热，其内能不一定降低，故C错误； D．布朗运动能够体现液体分子的无规则运动，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】AD．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，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，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误，D正确； B．空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故B错误； C．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。 故选D。 3．BDE 【详解】A．由热力学第二定律可知，热量能自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误； B．液体的表面张力方向总是跟液面相切，故B正确； C．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需待油酸溶液全部散开，形状稳定之后，描下油膜轮廓，测出油膜面积，故C错误； D．扩散现象是由物质分子无规则运动产生的，故D正确； E.在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，石英熔融后却是非晶体；把晶体硫加热熔化，倒入冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再经一些时间又会转变成晶体硫，故E正确。 故选BDE。 4．ACD 【详解】A．一定质量的0℃的冰融化为0℃的水时需要吸热，而分子平均动能不变，则分子势能增加。故A正确。 B．所有晶体都有固定的熔点和沸点，单晶体具有固定的形状，多晶体没有具体的形状，故B错误； C．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，但蒸发和凝结仍在进行，达到了动态平衡。故C正确； D．由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助，电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是压缩机做功的结果，符合热力学第二定律，故D正确； E．液晶是一种特殊物质形态，像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性。故E错误。 故选ACD。 5．（1）7.5×102J；（2）75%；（3）见解析 【详解】（1）根据热机原理，得 （2）根据热机的热效率的定义，得 （3）效率不可能达到100%，因为无论如何，我们不可能把热量损失减小至零。 6．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．气体压缩可以忽略分子间作用力，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故 D错误； 故选A。 7．A 【详解】A．挡位从“1挡”逐步增加到“5”挡过程中，由题图可知，主动齿轮的半径变大，从动齿轮的半径变小，主动齿轮和从动齿轮的半径比变大，故A正确； B．若保持发动机输出功率不变，从“2挡”突然挂到“3挡”瞬间，车速瞬间不变，根据，可知汽车获得的牵引力瞬间不变，此后速度逐渐增大，牵引力会减小，故B错误； C．发动机工作时经历“吸气—压缩—做功—放气”四个环节，“压缩”气体时，气体体积变小，外界对气体做功，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，即使随着发动机技术的不断发展，将来也不可能实现把发动机的热能全部转化为汽车的机械能，即热机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选A。 8．BDE 【详解】A．水和酒精混合后体积会变小，是因为水分子和酒精分子间存在间隙，故A错误； B．完全失重的空间实验室中，重力对液体没有了影响，在表面张力作用下，悬浮液体将呈绝对球形，故B正确； C．烧水过程中，随水温的升高，分子的平均速率变大，并非每个气体分子运动的速率都增加，故C错误； D．大块岩盐是晶体，由于岩盐颗粒内部的结构没有变化，粉碎后的岩盐小颗粒仍然是晶体，故D正确； E．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，要消耗电能，产生了其它影响，所以制冷机的工作仍遵守热力学第二定律，故E正确。 故选BDE。 9．BD 【详解】A．由于气闸舱B内为真空，可知气体进入B中的过程中不对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律 可知内能不变，故A错误； BD．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知 可知扩散后体积V增大，压强p减小，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间对汽缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故BD正确； C．根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故C错误； 故选BD。 10．（1）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）这一过程不违反热力第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化    （3）1.98×103N 【详解】（1）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）这一过程不违反热力学第二定律．因为这一过程引起了其他变化，如气体的压强和体积发生了变化； （3）该手扶拖拉机转化为机械能的能量为：W=Q•η…① 根据功的公式：W=F•s…② ①、②两式得：…③ 将数据代入得：F=1.98×103N 【点睛】热力学第二定律的内容：①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；②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它影响；③熵增加原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．这三种表述要牢牢记住，方便做题时能熟练应用． 11．B 【详解】A．根据热力学第二定律可知，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，但是会引起其他的变化，故A错误； B．在一个可逆过程中，当工作物质回到初状态时，内能没有发生改变，根据热力学第一定律可得，工作物质净吸热等于对外做的功，故B正确； C．根据热力学第二定律可知，热可以全部转变为功，但是会引起其他的变化，故C错误； D．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，若有外界做功的话，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．ACD 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中得固体颗粒得运动，反映的是液体分子的无规则运动，A正确； B．根据热力学第二定律可知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，B错误； C．气体对容器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞作用产生的，C正确； D．在缓慢卸沙过程中，若车胎不漏气，胎内气体的压强减小，温度不变，根据气态方程分析知气体的体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，胎内气体从外界吸热，D正确； E．晶体有单晶体和多晶体两种，单晶体各向异性，而多晶体各向同性，E错误。 故选ACD。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $