2024高中物理刷题首秧第十章课时4热力学第二定律热力学第二定律的微观解释对点练+巩固练含解析新人教版选修3-2

PAGEPAGE8课时4热力学其次定律热力学其次定律的微观说明[对点训练]学问点一·热力学其次定律1．隔板将绝热的汽缸分为A、B两部分，A内充有气体，B内为真空(如图甲)。现把隔板抽去，A中的气体自动充溢整个容器(如图乙)，这个过程称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是()A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分答案C解析自由膨胀时，气体并不对外做功，绝热容器又没有热量交换，所以内能不变，则气体的温度保持不变。故选C。2．下列说法中，正确的是()A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不行能由低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性答案C解析热力学其次定律反映的全部与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是否还产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。3．(多选)以下说法正确的是()A．电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明在肯定条件下热传导也可以由低温物体向高温物体进行B．内能可以转化为机械能C．能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律D．能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性答案BD解析热量从低温物体向高温物体传递，必需得通过做功等物理过程，电冰箱制冷的过程电流做功，故A错误；在肯定条件下，内能可以转化为机械能，B正确；能量的耗散正说明白能量的转化与守恒，耗散的能量转化为物体的内能，这个过程有方向性，故C错误，D正确。4．下列说法正确的是()A．热量只能从内能高的物体传递给内能低的物体，而不能从内能低的物体传递给内能高的物体B．热机的效率之所以小于100%，是因为设计、制造得不够好C．因为能量守恒，所以不会存在能源危机D．以上说法均不正确答案D解析能发生热传递的条件是存在温度差，而不是内能差，与物体内能的大小无关，内能与温度是两个完全不同的概念，内能大的物体温度不肯定高，故A错误；依据热机的原理，任何热机都不行能把它得到的内能完全转化为机械能，它工作时，总要向低温热源(冷凝器等)放热，故热机的效率总小于100%，与设计制造的好坏无关，故B错误；能源是供应能量的资源，如煤、石油等，在人们利用能源的过程中，从能源物质中获得的能量一部分转化为人们须要的机械能，一部分以热量形式向外界放出，这些损失掉的能量无法回收再利用，又由于宏观现象的不行逆性，即使宇宙间的总能量守恒，最终也会造成可利用的资源越来越少，人类面临能源危机，故C错误，D正确。5．其次类永动机________(“可能”或“不行能”)制成，这种永动机________(“违反”或“不违反”)能量守恒定律，但机械能和内能的转化过程具有________，机械能________(“可以”或“不行以”)全部转化成内能，内能________(“可以”或“不行以”)全部转化成机械能，而不引起其他影响。答案不行能不违反方向性可以不行以解析其次类永动机违反热力学其次定律，不违反能量守恒定律。6．热力学其次定律常见的表述有以下两种：第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体；其次种表述：不行能从单一热源汲取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变更。图甲是依据热力学其次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。请你依据其次种表述完成示意图乙。依据你的理解，热力学其次定律的实质是__________________________。答案如图所示一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性解析从高温物体向低温物体传递热量是通过热机的做功来完成的，热机应对外界做功。7．“热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体”这一说法是否正确？为什么？答案这一说法是不正确的，热力学其次定律是说热量不能自发地从低温物体传向高温物体。此说法中略去了“自发地”，通过外力做功可以把热量从低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制冷。学问点二·热力学其次定律的微观说明8．(多选)下列关于熵的观点中，正确的是()A．熵越大，代表系统分子运动越无序B．熵较大的宏观状态就是无序程度很小的宏观状态，也就是出现概率较小的宏观状态C．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵削减的方向进行D．热力学其次定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学其次定律又叫熵增加原理答案AD解析熵是分子运动无序程度的量度，分子运动无序程度越大，熵越大，故A正确；熵是物体内分子运动无序程度的量度，则熵较大的宏观状态就是无序程度较大的宏观状态，也就是出现概率较大的宏观状态，故B错误；在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵增加的方向进行，总熵不会减小，故C错误；热力学其次定律的微观实质是：孤立系统中的熵总是不会削减的，故D正确。故选A、D。9．(多选)关于有序和无序，下列说法正确的是()A．有序和无序不是肯定的B．一个“宏观态”可能对应着很多的“微观态”C．一个“宏观态”对应着唯一的“微观态”D．无序意味着各处一样、平均、没有差别答案ABD解析无序意味着各处都一样，平均、没有差别，有序则相反。有序和无序是相对的。系统的宏观状态对应的微观态的多少表现为宏观态无序程度的大小，一个“宏观态”可能对应着很多的“微观态”。故A、B、D正确。10．下面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．在自然过程中熵总是增加的C．热力学其次定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表着越为无序答案C解析假如过程是可逆的，则熵不变；假如不行逆，则熵是增加的，而且一切自然过程都是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，C错误。11．(多选)依据对熵的理解，下列说法正确的是()A．一个玻璃杯破裂后，玻璃渣混乱地散落一地，此时无序性增加，我们也说熵增加B．一滴红墨水滴到一杯清水中，红墨水分子快速扩散，直至匀称，此时无序性增加，我们也说熵增加了C．下课铃响了，同学们纷纷走出教室来到操场，进行课外活动，此时无序性增加，我们也说熵增加了D．植物生长是通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖，明显是更为有序了，但熵还是增加了答案ABC解析玻璃杯起先是完整的，显得很有序，但当玻璃杯破裂后，玻璃渣混乱地散落一地，此时无序性增加了，依据热力学其次定律的微观说明可知玻璃杯的无序性增加了，也称玻璃杯这个系统的熵增加了，故A正确，同理可知B、C正确；植物生长是通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖，明显是更为有序了，熵是减小了，故D错误。12．如图所示，质量、温度相同的水，分别处于固态、液态和气态三种状态下，它们的熵的大小有什么关系？为什么？答案气态熵最大，液态次之，固态熵最小缘由见解析解析依据大量分子运动对系统无序程度的影响，热力学其次定律又有一种表述：由大量分子组成的系统自发变更时，总是向着无序程度增大的方向发展，至少无序程度不会削减。这也就是说，任何一个系统自发变更时，系统的熵要么增加，要么不变，但不会削减。质量相同、温度相同的水，可以由固态自发地向液态、气态转化，所以，气态时的熵最大，其次是液态，固态时的熵最小。[提升训练]一、选择题1．关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．其次类永动机不行能制成是因为违反了热力学第肯定律B．第一类永动机不行能制成是因为违反了热力学其次定律C．由热力学第肯定律可知做功不肯定变更内能，热传递也不肯定变更内能，但同时做功和热传递肯定会变更内能D．由热力学其次定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库汲取热量，完全变胜利也是可能的答案D解析第一类永动机违反能量守恒定律，其次类永动机违反热力学其次定律，A、B错误；由热力学第肯定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；由热力学其次定律可知D中现象是可能的，但不引起其他变更是不行能的，D正确。2．(多选)依据热力学其次定律，下列推断正确的是()A．热机中燃气的内能不行能全部变成机械能B．电流的能不行能全部变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不行能全部变成电能D．在热传导中，热量不行能自发地从低温物体传递给高温物体答案ACD解析凡是与热现象有关的宏观现象都具有方向性，无论采纳任何设备和手段进行能量转化，总遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能”的规律，故A正确；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热，燃气的内能不能全部变成电能，C正确；热量从低温物体传给高温物体不能自发地进行，必需有外界做功，结果会带来其他影响，故D正确；由电流热效应的焦耳定律可知，电功可全部转化为内能，故B错误。3．(多选)关于热力学其次定律的微观意义，下列说法正确的是()A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行答案CD解析分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，依据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，故选C、D。4．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，能源成为困扰世界经济发展的重大难题之一，下列有关能量转化的说法中正确的是()A．不行能从单一热源汲取热量并把它全部用来做功，而不引起其他变更B．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能C．满意能量守恒定律的物理过程都能自发地进行D．外界对物体做功，物体的内能必定增加答案A解析由热力学其次定律的开尔文表述可知A正确；热机效率总低于100%，故B错误；满意能量守恒定律的过程未必能自发进行，故C错误；由热力学第肯定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不肯定大于0，即内能不肯定增加，故D错误。5．(多选)对“覆水难收”的叙述正确的是()A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆的因素，对应的微观态数目较少，较为有序B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆的因素，对应的微观态数目较多，较为无序C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序答案AC解析一切自然过程总是从有序转化成无序，因此盆中的水是有序的，泼出去的水是无序的，故选项A、C正确。6．(多选)下列关于“永动机”的说法中正确的是()A．不消耗任何燃料，却能源源不断地对外做功的机器是肯定不能制造胜利的，因为它违反了能量的转化和守恒定律B．只要不违反能量的转化和能量守恒定律的机器总是能够制造胜利的C．只从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器是可以制造出来的D．热效率是百分之百的热机是肯定不行能制造出来的答案AD解析依据热力学第肯定律，不消耗任何燃料，却能源源不断地对外做功的机器是肯定不能制造胜利的，因为它违反了能量的转化和能量守恒定律，故A正确；依据热力学其次定律，不违反能量的转化和能量守恒定律，但是只从单一热源汲取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器是不行能制造出来的，故B、C错误；依据热力学其次定律，热效率是百分之百的热机是肯定不行能制造出来的，故D正确。7．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．我们可以利用高科技手段，将流散到四周环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变更B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度上升时，物体中每个分子的运动速率都将增大答案B解析由热力学其次定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距的关系可知，C错误；温度上升时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，D错误。8．(多选)下列关于晶体熔化的说法中正确的是()A．在晶体熔化的过程中，温度不变，分子热运动的平均速率不变，则无序程度不变B．晶体熔化时，分子的平衡位置由在空间的较为规则排列，变为分子的平衡位置的较为无序排列，则无序度增大C．在晶体熔化的过程中，熵将保持不变D．在晶体熔化的过程中，熵将增加答案BD解析在晶体熔化的过程中，分子的平衡位置由较有规则变为无规则，无序度增大，熵将增加，故B、D正确。二、非选择题9．热量会自发地从________传给________，但不会自发地从________传给________，这说明：热传导的过程是有________的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向不能________地进行，要实现相反方向的过程，必需有_________，因而产生__________或引起________。答案高温物体低温物体低温物体高温物体方向性自发'外力帮助影响能量的消耗解析由热力学其次定律内容可知，热量不能自发地从低温物体传到