2019-2020学年高中物理 第10章 热力学定律 4 热力学第二定律提能训练（含解析）新人教版选修3-3

热力学第二定律基础达标1关于热力学定律，下列说法正确的是()a为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量b可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化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【答案】a解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方法，故a正确；热力学第二定律可以表示为：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其他变化，故b错误；热量不能自发从低温物体传向高温物体，c错误；热力学第二定律的实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，但功和能是两个不同概念，功是不可能转化为能的，故d错误2热力学第二定律说明了()a高温物体与低温物体接触时，热量只能由高温物体传给低温物体b不管采用什么方法，热量都不可由低温物体传给高温物体c自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性d能量不断地减少，不守恒【答案】c解析：热量可从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，如冰箱制冷，所以a、b错；热力学第二定律并不否定能量守恒，故d错3(2019南京名校模拟)下列对能的转化和守恒定律的认识错误的是()a某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加b某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加c不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成的d石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了【答案】d解析：根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大，故a正确某个物体的总能量减少，根据能量守恒定律得知，必然有其他物体的能量增加，故b正确不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，故c正确石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子及周围物体的内能，能量并没有消失，故d错误本题选错误的，故选d4(2019松江二模)关于能量转化与守恒的理解，下列说法中正确的是()a凡是能量守恒的过程就一定会发生b摩擦生热的过程是不可逆过程c热传递的过程不存在方向性d由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机【答案】b解析：各种物理过程能量是守恒的，但是自然界的宏观过程具有方向性，故a错误；摩擦生热的过程是不可逆的例如钻木取火，不能用火得到木头，故b正确；热传递是有方向性的，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分，故c错误；由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但还是会产生能源危机，故d错误5关于热现象和热学规律，下列说法正确的是()a随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%b热量是不可能从低温物体传递给高温物体的c第二类永动机遵守能量守恒定律故能制成d用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0105 j，同时空气向外界放出热量1.5105 j，则空气的内能增加了0.5105 j【答案】d解析：绝对零度不可能达到，a错误；由热力学第二定律知，b、c错误；由热力学第一定律知，d正确6(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一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的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【答案】ac解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的，a对；第二类永动机不违背能量守恒定律，但是不能实现，b错；在热传递的过程中，能量可以自发地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自发地进行，c对，d错能力提升7(2019闵行一模)下列关于热学规律的说法中正确的是()a温度低的物体内能小b物体吸收热量，其温度一定升高c自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性d悬浮在液体中的固体颗粒越大，周围液体分子撞击的机会越多，布朗运动越明显【答案】c解析：内能取决于温度、体积以及物质的量，温度低的物体内能不一定小，故a错误；物体吸收热量的同时如果对外做功，则内能可能减小，温度也可能减小，故b错误；根据热力学第二定律可知，自然界中自发进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，故c正确；悬浮在液体中的固体颗粒越小，周围液体分子撞击越不平衡，布朗运动越明显，故d错误8(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是()a没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机b第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成c第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能d第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【答案】ad解析：根据第二类永动机的定义可知a选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以b选项错误机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，c选项错误，d选项正确所以，该题的正确答案是ad917世纪70年代，英国赛斯特城的主教约翰维尔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，当球运动到p孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到q，由于这时球具有速度可以对外做功然后又被磁铁吸引回到上端，到p处又漏下对于这个设计，下列判断中正确的是()a满足能量转化和守恒定律，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【答案】d解析：该装置违背了能量守恒定律，故不可行10关于热力学定律，下列说法正确的是()a在一定条件下物体的温度可以降到0 kb物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功c吸收了热量的物体，其内能一定增加d压缩气体总能使气体的温度升高【答案】b解析：热力学零度，即我们所说的273.15 ，这个温度只能无限接近而不能达到，a错误；由热力学第二定律知，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，换句话说，在引起其他变化的情况下，物体可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以b正确；根据热力学第一定律，uwq知，改变物体内能的方式是做功和热传递，所以物体吸收了热量或对物体做功，其内能都不一定增加，故c、d错误11(2019揭阳一模)下列说法正确的是_a分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小b布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动c食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性d做功和热传递在改变系统内能方面是不等价的e第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但也是不可能制成的【答案】ace解析：根据分子动理论的内容可知，分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故a正确；布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，不是分子的运动，故b错误；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，故c正确；做功和热传递在改变系统内能方面是等价的，故d错误；第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但是违反了热力学第二定律，也是不可能制成的，故e正确故选ace12(1)关于热力学定律，下列说法正确的是_a气体吸热后温度一定升高b对气体做功可以改变其内能c理想气体等压膨胀过程一定放热d热量不可能自发地从低温物体传到高温物体e如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强，两压强差p与气泡半径r之间的关系为p，其中0.070 n/m.现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升已知大气压强p01.0105 pa，水的密度1.0103 kg/m3，重力加速度大小g10 m/s2求在水下10 m处气泡内外的压强差；忽略水温随水深的变化，在气泡上升到十分接近水面时，求气泡的半径与其原来半径之比的近似值【答案】(1)bde(2)28 pa1.3解析：(1)气体内能的改变uqw，故对气体做功可改变气体内能，b选项正确；气体吸热为q，但不确定外界做功w的情况，故不能确定气体温度变化，a选项错误；理想气体等压膨胀，w0，由理想气体状态方程pvnrt，p不变，v增大，气体温度升高，内能增大由uqw，此过程中一定吸热，c选项错误；由热力学第二定律，d选项正确；根据平衡性质，e选项正确(2)由公式p得，p pa2