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．关于热力学第二定律，下列说法正确的是（　　） A．物体可以从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化 B．热传导是有方向性的 C．不可能使热量由低温物体传到高温物体 D．以上说法都不对 2．如图所示，左边表示高温物体中的分子，右边表示低温物体中的分子，两物体接触后，热量从高温物体向低温物体传递，导致高温物体中的分子运动减慢，低温物体中的分子运动加快，直到两物体达到相同的中间温度为止。这个过程中整个系统的无序程度（　　） A．不变 B．变大 C．变小 D．无法判断 3．（多选）根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是（　　） A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化 B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的 C．不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 D．如果没有摩擦、漏气等，热机效率可以达到100% 4．（多选）一物理实验爱好者用形状记忆合金研究“永动机”。形状记忆合金具有形状记忆效应，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。如图所示，“永动机”转轮由九根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片。轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动，离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（　　） A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，要维持转轮转动需要外力做功 B．维持转轮较长时间转动的能量来自热水 C．转动的叶片不断搅动热水过程，水温升高 D．转轮的叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量 5．已知某台汽油机的效率是，如果这台汽油机用来做有用功的能量是，则这段时间里汽油机消耗了多少汽油？已知汽油的热值为，且汽油完全燃烧。 6．下列过程能自发地逆向进行吗？为什么？ （1）热量从高温物体传递到低温物体； （2）把不同温度的两种液体在绝热容器里进行混合； （3）两种不同的气体通过扩散成为一种均匀的混合气体； （4）在一绝热的容器里盛有某种液体，不停地晃动液体，使液体的温度升高。 B层 7．关于热力学定律，下列说法正确的是（　　） A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加 B．质量一定的某种理想气体吸收热量后温度一定升高 C．不可能使热量从低温物体传向高温物体 D．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 8．（多选）如图所示，是一个固定在水平面上的绝热容器AB，缸壁足够长，面积为的绝热活塞B被锁定。隔板A左右两部分体积均为，隔板A左侧为真空，右侧中有一定质量的理想气体处于温度、压强的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，气体内能增加54.5J。已知大气压强，隔板厚度不计。以下说法正确的是（　　） A．气体从状态1到状态2是可逆过程 B．气体从状态1到状态2分子平均动能不变 C．水平恒力F大小为10N D．电阻丝放出的热量大小为80J 9．某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1个夏季节约多少吨标准煤？（结果均保留两位有效数字） C层 10．热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象。所谓能量耗散是指在能量转化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．能量耗散说明能量不守恒 B．能量耗散现象告诉我们内能可以全部转化为其他形式的能 C．能量耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性 D．待科技发达到一定程度可消除能量耗散现象，就可以制造成这样的机器 11．（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 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B B AC ABD D BCD C ACD 1．B 【详解】A．热力学第二定律的一种表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响，故A错误； BD．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故B正确，D错误； C．热量不能自发的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，故C错误。 故选B。 2．B 【详解】热传递是一个不可逆的过程，因此在这个过程中无序程度增加了。 A． 不变与分析不符，故A错误； B． 变大与分析相符，故B正确； C． 变小与分析不符，故C错误； D． 无法判断与分析不符，故D错误； 故选：B。 3．AC 【详解】A．根据热力学第二定律的开尔文表述，不可能从单一热源吸收热量并全部转化为功而不引起其他变化。故A正确。 B．若热机仅从单一热库吸热并全部做功，这违反了开尔文表述（第二类永动机不可能实现），即使没有冷凝器也无法实现，故B错误； C．根据克劳修斯表述，热量不能自发从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。若需实现此过程（如制冷机），必须外界做功（引起其他变化），故C正确； D．热机必须将部分热量排放到低温热源（如环境），以维持循环过程。不可能将吸收的热量全部转化为功，否则违反热力学第二定律（开尔文表述）。故D错误。 故选AC。 4．ABD 【详解】A．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，选项A正确； B．该永动机叶片进入水中，吸收热量而伸展划水，推动转轮转动，离开水面后向空气中放热，叶片形状迅速恢复，所以转动的能量来自热水，选项B正确； C．转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，选项C错误； D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，选项D正确。 故选ABD。 5．10g 【详解】热机的效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比 消耗的汽油质量 6．（1）不可以自发逆向进行，见解析；（2）不可以自发逆向进行，见解析；（3）不可以自发逆向进行，见解析；（4）不可以自发逆向进行，见解析 【详解】（1）根据热力学第二定律热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，但不可以自发地从低温物体传递到高温物体。 （2）把不同温度的两种液体在绝热容器里可以自发地进行混合，但不可以自发地又分开，因为其该宏观现象具有方向性。 （3）两种不同的气体通过可以自发地扩散成为一种均匀的混合气体，但不可以自发地从一种均匀的混合气体分离成两种气体，因为其该宏观现象具有方向性。 （4）在一绝热的容器里盛有某种液体，不停地晃动液体，使液体的温度升高，但是不可以自发地逆向进行，因为其该宏观现象具有方向性。 7．D 【详解】A．内能变化由做功和热传递共同决定。外界对某物体做功，热传递情况不确定，内能变化也确定不了，A错误； B．理想气体吸收热量，功不确定，内能变化各种可能都有，B错误； C．热量可以从低温物体传向高温物体，但需外界做功（如制冷机），C错误； D．根据热力学第二定律，功转化为热的过程是自发且不可逆的，D正确。 故选D。 8．BCD 【详解】A．气体向真空的自由扩散是自发的宏观过程，根据热力学第二定律，一切自发的宏观过程都是不可逆的，因此该过程不是可逆过程，故A错误； B．气体从状态1到状态2，容器绝热，因此；气体向真空膨胀，不需要克服外力做功，因此外界对气体做功。根据热力学第一定律，得，气体内能不变。 理想气体内能仅与温度有关，因此温度不变；分子平均动能仅由温度决定，所以分子平均动能不变，故B正确； C．状态1到状态2，气体温度不变，由玻意耳定律 得状态2压强 对静止的活塞受力分析，受力平衡 解得，故C正确； D．状态2到状态3，活塞保持受力平衡，气体做等压变化，由盖-吕萨克定律 解得 体积变化 气体对外做功 根据热力学第一定律（为气体对外做功），得气体吸收的热量（等于电阻丝放出的热量），故D正确。 故选BCD。 9．；2400吨 【详解】设可节省的电能为E，则E=8×6%×60×20×104 kW•h=5.76×106 kW•h≈2.1×1013J； 设可节约标准煤质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg×m×30%=E 解得m≈2.4×106kg=2400t 10．C 【详解】AC．能量耗散的过程是能量向品质低的大气内能转变过程，但总的能量是守恒的，不能凭空产生，也不能凭空消失，只是能量的转化有方向性。故A错，C对； B．根据热力学第二定律知，内能不可能全部转化为其他形式的能而不发生其他改变，故B错； D．这类机器违背了热力学第二定律，不可能制造成，故D错。 故选C。 11．ACD 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的运动，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 $