2024鲁科版高中物理选择性必修第三册同步
第3节 热力学第二定律
第4节 熵——系统无序程度的量度
基础过关练
题组一 对热力学第二定律的理解
1.(2022福建霞浦第一中学月考)根据热力学第二定律,下列判断正确的是 ( )
A.电能不可能全部变为内能
B.在火力发电机中,内能不可能全部变为电能
C.在热机中,内能不可能全部变为机械能
D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
2.(2022湖北安陆第一高级中学期中)能源问题是当今世界最为重要的问题之一,热力学的研究对能源利用率的提高起到了关键作用,为热机的设计与制造提供了足够的理论支持。关于热机和热力学定律,以下表述正确的是 ( )
A.将电冰箱的门打开可以使房间里的温度降低
B.因为能量守恒,随着科技的发展能量可以循环利用,从而解决能源危机问题
C.第二类永动机并没有违背能量守恒定律,但热机的效率不可能达到100%
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”
3.关于热力学定律,下列说法正确的是 ( )
A.气体向真空的自由膨胀是不可逆的
B.理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收的热量全部用于对外做功
C.只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能
D.一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,分子平均动能不变,其分子之间的势能增加
4.热力学第二定律常见的表述有两种。第一种表述: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;第二种表述:不可能从单一热源吸收热量,使之完全用来做功,而不引起其他变化。
如图甲所示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。
(1)请你根据第二种表述完成示意图乙。
(2)根据你的理解,热力学第二定律的实质是 。
题组二 熵增加原理
5.关于孤立系统中发生的实际过程,下列说法中正确的是 ( )
A.系统的总熵只能增大,不可能减小
B.系统的总熵可能增大,可能不变,还可能减小
C.系统逐渐从比较有序的状态向更无序的状态发展
D.系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展
6.下列自发过程熵增加的是 ( )
A.晶体熔化为液体
B.水蒸发成为水蒸气
C.水凝固成冰
D.红墨水滴入到一杯清水中
7.在下列说法中,不正确的是 ( )
A.有序和无序是相对的
B.熵是衡量一个系统无序程度的物理量
C.人之所以能维持低熵水平,因为人是一个封闭系统
D.熵的概念已延伸到物理学以外非常广泛的科学领域
题组三 对两个热力学定律的理解及应用
8.关于热力学第一定律和热力学第二定律,下列论述正确的是 ( )
A.热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化,而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能,故这两条定律是相互矛盾的
B.内能可以全部转化为其他形式的能,只是会产生其他影响,故两条定律并不矛盾
C.两条定律都是有关能量的转化规律,它们不但不矛盾,而且没有本质区别
D.其实,能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律
9.(2021福建福州第二中学期末)如图,导热气缸固定在水平地面上,用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中,气缸的内壁光滑。现用水平外力F作用于活塞杆,使活塞缓慢地向右移动,由状态①变化到状态②,在此过程中,如果环境温度保持不变,下列说法正确的是 ( )
A.气体分子平均动能不变
B.气体内能减少
C.水平外力F逐渐变大
D.气体从单一热源吸热,全部用来对外做功,但此过程不违反热力学第二定律
10.(2021山东烟台期末)用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象的正确说法是 ( )
A.这一实验不违背热力学第二定律
B.在实验过程中,热水温度降低,冷水温度升高
C.在实验过程中,热水的内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能
D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能
11.(2023山东滨州三校联考)图为电冰箱的工作原理示意图。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 ( )
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反热力学第一定律
D.电冰箱的工作原理违反热力学第一定律
第3节 热力学第二定律
第4节 熵——系统无序程度的量度
基础过关练
1.BCD 2.C 3.ABD 5.AC 6.ABD 7.C 8.B
9.ACD 10.AB 11.BC
1.BCD 根据热力学第二定律可知,凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性,电能可能全部变为内能(由焦耳定律可知),而内能不可能全部变成电能,而不产生其他影响,故A错误;火力发电机发电时,能量转化的过程为内能→机械能→电能,因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量,燃气内能不可能全部变为电能,故B正确;在热机中,内能不可能全部变成机械能,故C正确;在热传导中,热量只能自发地从高温物体传递给低温物体,而不能自发地从低温物体传递给高温物体,故D正确。
2.C 打开冰箱门不仅不能使房间的温度下降,还会使房间温度上升,因为电冰箱的制冷机工作后,冰箱冷冻室内的蒸发器温度降低,吸收空气的热量,与此同时,冰箱内部的冷凝器温度升高,将热量传给空气,室内空气的热量只是被冰箱吸收后又被放出,所以室温不会降低,反而,电动机工作时,会将一部分电能转化为内能,故室内温度会有少许升高,故A错误;虽然能量守恒,但由于使用后能量的品质降低,可利用的能源会越来越少,能源危机仍然存在,我们在日常的生产生活中要养成节约能源的习惯,故B错误;第二类永动机并没有违背能量守恒定律,但热机的效率不可能达到100%,故C正确;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而不引起其他变化”,故D错误。
3.ABD 根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的,故A正确。理想气体在等温膨胀过程中气体的内能没有变,所以气体吸收的热量全部用于对外做功,故B正确。根据热力学第二定律可知,热机的效率不可能达到100%,即使对内燃机不断改进,也不可能把内燃机得到的内能全部转化为机械能,故C错误。温度是分子平均动能的标志,一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,吸收热量,温度不变,其分子的平均动能不变,吸收的热量增加了分子之间的势能,故D正确。
4.答案 (1)示意图如图所示。
(2)一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性
解析 (1)热机是能够从热源吸收热量,把内能转化为机械能的装置。由热力学第二定律知热机的效率不可能达到100%,即热机工作时必定存在向低温物体的散热。
(2)热力学第二定律的实质是一切与热现象有关的宏观自然过程都具有方向性。
5.AC 在孤立系统中发生的实际过程,系统的总熵总是增加的,不可能减小,故A正确,B错误;根据熵增加原理,孤立系统只能是从比较有序的状态向更无序的状态发展,故C正确,D错误。
6.ABD 水凝固成冰的过程中,分子的无序程度减小,也就是熵减小,故C错;晶体熔化为液体,水蒸发成为水蒸气,红墨水滴入到一杯清水中,分子无序程度均增加,故A、B、D正确。
7.C 有序和无序不是绝对的,而是相对的,故A对;熵是衡量一个系统无序程度的物理量,故B对;熵越高代表这个系统的混乱程度越高,人是低熵体是因为我们需要通过各种手段保持我们自身系统的熵维持在一个比较低的程度,比如我们要通过取暖或者吹风扇让体温保持在37摄氏度左右,因此要求人自身不能成为一个封闭系统,故C错;熵的概念已延伸到物理学以外非常广泛的科学领域,故D对。
8.B 热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系,是能量守恒定律在热学中的具体体现。热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性,二者表述的角度不同,本质不同,相互补充,并不矛盾,故选项C、D错误,选项B正确;内能在一定条件下可以全部转化为机械能,热量也可以由低温物体传递到高温物体,但是会引起其他变化,如电冰箱制冷机工作还要消耗电能,故选项A错误。
9.ACD 活塞缓慢移动的过程中,因为气缸导热,所以内部气体温度不变,分子内能不变,分子平均动能也不变,A正确,B错误;气体等温膨胀,内部压强减小,内外压强差增大,故水平外力逐渐增大,C正确;气体从单一热源吸热,全部用来对外做功,但因为有外力参与,故不违反热力学第二定律,D正确。故选A、C、D。
10.AB 自然界中的任何自然现象或过程都不违反热力学定律,本实验现象也不违反热力学第二定律,A正确。整个过程中能量守恒且热传递有方向性,B正确。在实验过程中,热水中的内能除了转化为电能外,还使金属丝的温度升高,内能不能全部转化为电能;电能除转化为冷水的内能外,还使金属丝的温度升高,电能不能全部转化为冷水的内能,故C、D错误。
11.BC 热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律,是能量守恒定律的具体表现,适用于所有的热现象,故C正确,D错误;根据热力学第二定律,热量不能自发地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。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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