2022-2023学年鲁科版选择性必修第三册 3.4熵 作业

3.4熵练习一、单选题下列关于熵的有关说法错误的是(A.熵是系统内分子运动无序性的量度

B.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小

C.热力学第二定律也叫做熵减小原理

D.熵值越大，代表系统内分子运动越无序下列说法中不正确的是(A.自发的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

B.民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入火罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸”在皮肤上。其原因是火罐内的气体体积不变时，温度降低，压强减小

C.空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下，热传递可以逆向

D.相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等太阳能发电是我国近几年重点开发的新型发电方式，人们利用太阳能发电系统进行发电，太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池QUOTE(组QUOTE)组成，已知太阳与地球之间的平均距离约为1.5×1011m，太阳每秒辐射能量约为3.86×1026J，有一户太阳能发电用户在自家楼顶装了面积为120 m2的太阳能发电板，太阳能转化电能的效率为5％，如果每天的平均日照时间为QUOTE6 h，以下说法止确的是QUOTE(

QUOTE)A.这家用户一天的太阳能发电约为5 kW·h

B.太阳每秒照到每平方米的太阳能发电板上的能量约为136.6 J

C.发电时可供20关于能量和能源，下列说法正确的是(A.由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源

B.人类在不断地开发新能源，所以能量可以被创造

C.能量的转化和转移没有方向性

D.能量可以从一种形式转化为另一种形式下列对能量转化的描述，正确的是(A.电暖器工作时，电能转化为动能

B.雨滴下落过程中，部分动能转化为重力势能

C.汽油发动机运转时，电能转化为化学能

D.水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能木箱静止于水平地面上，现在用一个80 N的水平推力推动木箱前进10 m，木箱受到的摩擦力为60 N，则转化为木箱与地面系统的内能QUOTE∪和转化为木箱的动能Ek分别是A.∪=200 J，Ek=600 J B.∪=600 J，E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风力是清洁能源，我国的风力发电技术已经走在世界的前列。华锐风电科技QUOTE(集团QUOTE)股份独立研发并制造的SL5000风力发电机，单机设计功率为5000 kW，叶片长度为64 m，已知空气的密度为1.29 kg/m3，如果该风力发电机利用风的动能转化为电能的效率约为20%，则该风力发电机正常工作时，风速值应接近A.8 m/s B.10 m/s二、多选题以下说法正确的有A.饱和蒸汽在等温变化的过程中，当其体积减小时压强不变

B.气体放出热量，其分子平均动能减小

C.晶体熔化吸热，分子平均动能增大

D.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功

E.自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的关于功和能，下列说法中正确的是A.重力势能是物体单独具有的能量

B.合力对物体所做的功等于物体动能的改变量

C.弹簧的弹性势能随弹簧的长度增加而增加

D.能量的耗散反映出自然界中能量转化是有方向性的下列说法正确的是A.完全失重状态下的水滴成球形，是液体表面张力作用的结果

B.物体对外做功，其内能一定减少

C.气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但系统的熵是增加的

D.制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反热力学第二定律关于热力学定律，下列说法正确的是A.熵的大小可以反映物体内分子运动的无序程度

B.量子技术可以使物体的最低温度达到绝对零度

C.一个热力学系统的内能不可能完全转化为机械能，而不引起其它变化

D.能量耗散虽不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低

E.系统对外界放出热量，且同时对外做功，则系统的内能可能增加关于热力学定律，下列说法正确的是(A.第一类永动机制不成，是因为它违反了能量守恒定律

B.热力学第二定律是从另一个侧面阐述能量守恒定律

C.从微观意义上讲，热力学第二定律是一个统计规律

D.熵是系统内分子运动无序性的量度，一个孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展倒一杯热水，然后加入适当的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯子底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是A.溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的

B.溶解过程是有序向无序转变的过程

C.结晶过程是有序向无序转变的过程

D.结晶过程不是自发的，因为有外界的影响三、计算题物理学中把一定质量0℃的冰全部熔化为0℃的水吸收的热量与其质量的比值叫做冰的熔化热，用字母QUOTEλ表示。500 g的初温为-10℃的冰刚好全部熔化为0℃的水需要吸收(1)500 g的冰从-10(2)冰的熔化热λ冰(3)若冰吸收的2.16×105J热量是由煤油炉提供，共燃烧了12某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36km，用时0.5h，车的总质量为3×103kg(1)该汽车牵引力所做的功；(2)已知这一过程消耗燃油1.5×10-2m3，则热机在这一过程中消耗的总能量QUOTE(假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×10(3)该汽车发动机的效率；

若无大气吸收，在垂直照射时地球上每平方米面积的太阳光入射功率为P0=1.8 kW，已知太阳到地球的距离为r=1.5×1011m，则太阳1 s总共放出多少能量？QUOTE(结果保留一位有效数字QUOTE)答案和解析1.【答案】C

【解析】【分析】熵是物体内分子运动无序程度的量度，在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向增加的方向进行，熵值越大，代表系统分子运动越无序。本题考查了熵的知识，知道在孤立系统中，一个自发的过程熵总是向增加的方向进行。【解答】A.熵是系统内分子运动无序性的量度，故A正确；B.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，故B正确；C.热力学第二定律也叫做熵增加原理，故C错误；D.熵值越大，代表系统内分子运动越无序，故D正确。本题选说法错误的，故选C。

2.【答案】D

【解析】【分析】

根据热力学定律分析气体温度、气体的内能、热传递的方向性等问题；根据气态方程pVT=C分析气体压强的变化；相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等。

解决本题的关键是掌握热力学第二定律，气态方程，影响物体内能的因素。

【解答】

A.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故A正确；

B.当火罐内的气体体积不变时，温度降低，根据气态方程pVT=C分析知，气体的压强减小，这样外界大气压大于火罐内气体的压强，从而使火罐紧紧地被“吸”在皮肤上，故B正确；

C.空调既能制热又能制冷，根据热力学第二定律可知，空调机在不自发的条件下，热传递可以逆向，故C正确；

D.相互间达到热平衡的两物体的温度一定相等，内能不一定相等，与分子数有关，故D错误。

本题选错误的，故选D【解析】【分析】

先计算辐射到地球的太阳能总功率，再计算地面上每平方米面积得到的功率，已知光电转化效率，可求该太阳能电池板发电功率。

本题考查电功率、热量的计算以及体积的应用，关键是公式及其变形的应用，本题还告诉我们利用太阳能的好处，在日常生活中，我们一定要广泛应用太阳能。

【解答】

AB.建立以太阳为中心，太阳与地球间距为半径的球体模型，则球面面积S=4πr2=4×π×(1.5×1011)2m2=2.8×1023m2。

太阳每秒辐射能量约为E=3.86×1026J，面积为S0=120m2的太阳能发电板，太阳能转化电能的效率为5%【解析】【分析】

本题考查了能源的利用与环境保护，题目以基础为主，难度不大，注意理解能量转化与守恒的内涵。

自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少；根据能量守恒定律，能量是不能被创造的；根据热力学第二定律，能量的转化和转移具有方向性；能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量。【解答】

A.自然界的能量守恒，但能直接应用的能源使用后品质降低，不能直接应用，所以可利用能源越来越少，故A错误；B.根据能量守恒定律，能量是不能被创造的，故B错误；C.根据热力学第二定律，能量的转化和转移具有方向性，故C错误；D.能量可以从一种形式转化为另一种形式，力对物体做的功总是在某过程中完成的，所以功是一个过程量，故D正确。故选D。

5.【答案】D

【解析】【分析】

本题通过四个实例考查了能量的转化，在做这类题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。

判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。

【解答】

A、电暖器工作时，电能转化为内能，故A错误。

B、雨滴下落过程中，重力势能减小，部分动能转化为内能，故B错误。

C、汽油发动机运转时，部分化学能转化为机械能，故C错误。

D、水力发电机工作时，水的部分机械能转化为电能，故D正确。

故选：D。

6.【答案】B

【解析】【分析】本题考查了功的计算、能量转化；明确能量的转化是解决本题的关键。知道木箱受到的水平推力和在推力方向上移动的距离，利用W=Fs求推力做的功；过程中，克服摩擦力做功转化为木箱与地面系统的内能QUOTE∪，推力做功，转化为转化为木箱与地面系统的内能QUOTE∪和转化为木箱的动能Ek。【解答】用一个80N的水平推力推动木箱前进10m，推力做功：W=Fs=80×克服摩擦力做功：Wf克服摩擦力做功转化为木箱与地面系统的内能：U=W转化为木箱的动能：Ek故B正确，ACD错误。故选B。

7.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查了热力学第一定律和热力学第二定律，基础题。

热力学第一定律：△U=Q+W。热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；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。

【解答】

A、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AB、热力学第二定律表面，能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；C、永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；D、能量守恒定律是19世纪自然科学的三大发现之一，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，都遵循它，故D正确。故选D。

8.【答案】C

【解析】【分析】

在时间t内通过叶片所在圆区域的空气柱长度x=vt，根据动能定理求出该柱形体积内风的动能，根据该风力发电机发出的电功率P的数学表达式求出风速

【解答】

以叶片长l=64m为半径的圆面积S=πl2，在时间t内通过叶片所在圆区域的空气柱长度x=vt，该柱形体积内风的动能为Ek=12ρSxv2=12ρπl2vt【解析】【分析】

与液体处于动态平衡的蒸气叫饱和蒸气；反之，称为不饱和蒸气。饱和蒸气压强与饱和蒸气体积无关；在一定温度下，饱和蒸气的分子数密度是一定的，因而其压强也是一定的，这个压强叫做饱和蒸气压强。同温下未饱和蒸气压强小于饱和蒸气压强；温度是分子平均动能的标志，改变物体内能的方式有做功和热传递。热力学第二定律的内容：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；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；

能量的转化具有方向性，不但要遵循能量转化和守恒定律，也要遵循热力学第二定律；热量只能自发的从高温物体传向低温物体；根据熵增加原理或者热力学第二定律，即可分析求解。

【解答】

A.温度不变时，饱和汽压不变，与饱和汽体积无关，所以饱和蒸汽在等温变化的过程中，当其体积减小时压强不变，故A正确；

B.气体放出热量，温度不一定减小。做功不明确，故内能变化不明确，故其分子平均动能不一定减小，故B错误；

C.晶体熔化时吸热，温度不变，而温度就是代表分子平均动能的，所以分子平均动能不变，当全部融化时，开始升温，分子平均动能增大；故C错误；

D.根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化。在引起其他变化的情况下，是可以将从单一热源吸收的热量全部用于做功的，故D正确；

E.根据热力学第二定律可知，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确；

故选ADE。

10.【答案】BD

【解析】【分析】功是能量转化的量度：总功是动能变化的量度；重力功是重力势能变化的量度．重力势能是物体和地球共有的．

本题考查了功能关系的几种不同形式，关键要明确哪种能的变化与哪种功相对应．【解答】A.重力势能是物体和地球组成的系统共有的，故A错误；

B.根据动能定理可知，合力对物体所做的功等于物体动能的改变量，故B正确；

C.弹簧的弹性势能随弹簧的长度增加不一定增加，关键是判断弹簧弹力做正功还是负功，故C错误；

D.能量的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D正确。

故选BD。

11.【答案】ACD

【解析】A.表面张力有使液体的表面收缩到最小的趋势，完全失重状态下的水滴成球形，是液体表面张力作用的结果，故A正确；

B.物体对外做功同时从外界吸热，其内能可能增加，故B错误；

C.气体向真空膨胀时虽然不对外做功，但符合熵增加原理，系统的熵是增加的，故C正确；

D.制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，热量从低温物体传到高温物体不是自发进行的，所以没有违反热力学第二定律；故D正确。

故选ACD。

本题考查了液体表面张力、热力学第一定律、热力学第二定律、熵增加原理等内容，知识点多，记住基础知识是关键．

12.【答案】ACD

【解析】【分析】

熵是热力学系统内分子运动无序程度的量度；绝对零度无法达到；热量能够自发从高温物体传到低温物体，机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，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；充分理解热力学第二定律，正确理解能量耗散和能量的转化与守恒；改变物体内能的方式：做功和热传递；它们在改变物体的内能上是等效的；结合热力学第一定律公式△U=W+Q"id="MathJax-Element-1157-Frame"role="presentation"style="box-sizing:content-box;-webkit-tap-highlight-color:rgba(0,0,0,0);margin:0px;padding:5px2px;display:inline-block;;word-wrap:normal;white-space:nowrap;float:none;direction:ltr;max-width:none;max-height:none;min-width:0px;min-height:0px;border:0px;position:relative;"tabindex="0">QUOTE△UQUOTE=WQUOTE+QQUOTE△UQUOTE=WQUOTE+Q进行判断。

解决本题的关键是理解并掌握热力学第一、第二、第三定律。

【解析】

A.熵是热力学系统内分子运动无序程度的量度，故A正确；

B.绝对零度无法达到，故B不正确；

C.机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化，反过来则不行，故C正确；

D.能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，虽然总能量没有变化，但是可利用的能源的品质降低了，故D正确；

E.根据热力学第一定律，系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和，故E不正确。

故选ACD。

13.【答案】ACD

【解析】【分析】

明确热力学第一定律基本内容；热力学第二定律说明了热学现象的方向性；知道熵增大原理。

本题考查热力学第一定律以及热力第二定律的应用，同时理解熵增加原理。

【解答】

A.第一类永动机制不成，是因为它违反了能量守恒定律，故A正确；

B.热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，并不是从另一个侧面阐述能量守恒定律，故B错误；

C.微观意义上讲，热力学第二定律是一个统计规律，故C正确；

D.熵是系统内分子运动无序性的量度，从微观角度看，一个孤立的系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，故