3.4 热力学第二定律专项测试-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（含解析）

3.4、热力学第二定律一、选择题（共17题）1．下列说法中正确的是（

）A．随着科技的发展，永动机是可以制成的B．能量守恒表明，节约能源是无意义的C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性2．下列说法中正确的是（

）A．第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律B．热量不可能由低温物体传给高温物体C．气体的自发扩散过程具有方向性D．实际的宏观过程都会自发地往熵逐渐减少的方向进行3．煤、石油、水能、生物能的共同点是（）A．都是来自太阳辐射的能量 B．都是可再生常规能源C．都是不可再生的能源 D．都是二次能源4．下列叙述正确的是（）A．外界对物体做功，物体的内能一定增加 B．热量不能由低温物体传递到高温物体C．温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大 D．自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性5．设想在一间与外界绝热的房间里，有一台正在工作的电冰箱，如果电冰箱的门是开着的，那么室内温度将（

）A．降低 B．升高 C．不变 D．上述三种情况都有可能6．下列说法正确的是（）A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定减少C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系7．下列关于热力学第二定律微观意义的说法正确的是()A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自然过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自然过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自然过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵会减小8．如图所示，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，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象。关于一现象，下列说法中正确的是（）A．这一实验过程违反了热力学第二定律B．在实验过程中，热水和冷水的温差可以保持不变C．在实验过程中，热水减少的内能等于冷水增加的内能D．在实验过程中，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能9．下列说法正确的是（）A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能10．下列说法正确的是（）A．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力B．液晶具有流动性，光学性质各向同性C．机械能不可能全部转化为内能，内能也无法全部用来做功以转化成机械能D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力11．关于热学的下列说法正确的是

（

）A．当一定质量的理想气体吸热时，其内能可能减小B．当两个分子之间的距离靠近的过程中，分子间的作用力将增大C．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．D．物体的速度增大时，物体的内能增大．12．下列关于能量转化或转移过程的说法中正确的是()A．摩擦生热的过程是不可逆过程B．所有能量守恒的过程都能自发地发生C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机13．下列关于热现象的说法正确的是（）A．某固体物质的摩尔体积为V，若该物体每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为B．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小C．热量不能从低温物体传到高温物体D．对于一定质量的理想气体，压强不变时，若单位体积内的分子数增大，则气体分子的平均动能一定增大14．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想将海水放出的热量完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是（）A．内能不能转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热库吸收热量并完全转化成机械能而不产生其他影响的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确15．下列说法正确的是（

）A．对一定质量的理想气体做正功，其内能不一定增大B．理想气体放出热量，其分子的平均动能一定减小C．非晶体没有规则的外形，玻璃，松香，沥青等是非晶体D．随着科技的不断进步，热机的效率可以达到100%E．对一定质量的理想气体，当它的压强、体积都增大时，其内能一定增大16．下列说法正确的是（

）A．随着科学技术的不断进步，总有一天能实现热量自发地从低温物体传到高温物体B．气体压强的大小跟气体分子的平均动能，分子的密集程度这两个因素有关C．不具有规则几何形状的物体一定不是晶体D．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越慢E．温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显17．下列说法正确的是A．气体的压强是由气体分子间的吸引和排斥产生的B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的每一个分子的动能都增大C．用活塞压缩气缸里的气体做了2.0×105J的功，若气体向外界放出0.5×105J的热量，则气体内能增加了1.5×105JD．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是可能的二、填空题18．能源是有限的（1）能源：具有_______的容易利用的储能物质。（2）能量耗散：使用的能源转化成内能分散在环境中不能_______起来驱动机器做功，这样的转化过程叫作“能量耗散”。（3）能源的使用过程中虽然能的总量保持不变，但能量的品质下降了，_______减少了。19．下列说法正确的是__________．A．分子间存在的引力和斥力都随着分子间的距离的增大而减小，但是斥力比引力减小的更快B．悬浮在液体中的微粒越小，在某一瞬间跟它相撞的液体分子数越小，布朗运动越不明显C．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性D．不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的E．如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率可以达到100%20．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程___________（填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，做的功W___________（填“大于”“小于”或“等于”）零；分子的势能将___________（填“增大”“不变”或“减小”）。21．对于热现象，下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选铺1个扣3分、最低得分为0分)A气体吸收热量，其温度定升高B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C．温度相同的两种物质，其分子的平均动能一定相同D．第二类永动机不能造成的根本原因是其违反了热力学第二定律E熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行综合题22．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并把它全部用来做功，而不引起其他变化．图甲是根据热力学第二定律的第二种表述画出的示意图：热机从热源吸收热量，一部分用于做功，一部分会传给其周围的低温物体．请你根据第一种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是什么？23．试述热力学第一定律与热力学第二定律的区别24．如图所示，一水平放置的薄壁圆柱形容器内壁光滑，长为，底面直径为。质量一定的理想气体被绝热活塞隔离在容器内，活塞可沿容器内壁自由滑动，其质量、厚度均不计。开始时气体温度为27℃，压强等于大气压，活塞与容器左边底部相距。现对右边气体进行缓慢加热，左边器壁导热良好，问：①右边气体温度多少时，活塞位于正中间？②如果左边底部有个洞，则右边温度缓慢升到127℃过程中，右边气体对活塞做功为多少？（已知大气压强为）参考答案：1．D【详解】永动机违背了能量守恒定律，所以即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，选项A错误；虽然能量是守恒的，但可利用的能源不断减少，节约能量意义重大，故B错误．机械能守恒是有条件，这个定律不是自然界遵循的普遍规律，故C错误．根据热力学第二定律可知，宏观自然过程自发进行是有其方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，故D正确．故选D.2．C【详解】第一类永动机违背力能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，故A错误；在外界做功的情况下热量可以从低温物体传给高温物体，如电冰箱，B错误；气体的自发扩散过程具有方向性，故C正确；实际的宏观过程都会自发地往熵逐渐增大的方向进行，故D错误．3．A【详解】煤、石油、水能、生物能的共同点是都是来自太阳辐射的能量，煤和石油都是不可再生能源，而水能和生物能是可再生能源；从自然界直接获取的能源为一次能源，煤、石油和水能可以从自然界里直接得到，属于一次能源。故选A。4．D【详解】A．根据热力学第一定律可知，影响内能的方式有做功和热传递，外界对物体做功，物体的内能不一定增加，故A错误；B．根据热力学第二定律，热量不能自发由低温物体传递到高温物体，但在一定的条件下，热量可能从低温物体传递到高温物体，如冰箱、空调等，但要消耗其他的能量，故B错误；C．温度是分子的平均动能的标志，温度升高，物体内的分子的平均动能增大，但不是每个分子的热运动速率都增大，故C错误；D．根据热力学第二定律可知，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故D正确；故选D.5．B【详解】电冰箱是利用制冷剂从箱内蒸发器处吸热而汽化后，到箱外冷凝器中放热液化，然后又到蒸发器中吸热汽化，如此循环而制冷的。由于蒸发器温度低，冷凝器温度高，在制冷过程中，是靠压缩机将蒸发器中的制冷剂抽出再压缩到冷凝器中，以实现热量从低温物体传递给高温物体，其中压缩机对制冷剂蒸气做了功，电能转化为内能，所以制冷剂从蒸发器吸收的热量比整台冰箱放出的热量要少，如果电冰箱的门是开着的，房间又是绝热的，由能的转化和守恒定律知，消耗的电能部分转化为房间空气的内能，室内温度将升高，故B正确，ACD错误。故选B。6．D【详解】A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A错误；B．在绝热条件下压缩气体，外界对气体做功，由热力学第一定律知，气体的内能一定增加，B错误；C．布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动，故C错误；D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，D正确。故选D。7．A【详解】从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律，选项A正确；根据熵原理，一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，选项BC错误；根据热力学第二定律可知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减小，故D错误．8．D【详解】A．热力学第二定律由实际热现象总结而来，故任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A错误；BCD．在实验过程中，热水内能减少，一部分转移到低温物体，一部分转化为电能，故热水一定会降温，冷水一定会升温，热水减少的内能部分转化为电能，电能部分转化为冷水的内能,由于有电能产生，则热水减少的内能大于冷水增加的内能，故BC错误，D正确；故选D。9．B【详解】A．第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都貝有方向性，选项B正确；C．能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，C错误；D．静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。故选B。10．D【详解】A、扩散说明分子在做无规则运动，不能说明分子间的斥力；故A错误；B、液晶是一类介于晶体与液体之间的特殊物质，它具有流动性，光学性质各向异性；故B错误；C、根据能量转化的方向可知，机械能可能全部转化为内能；根据热力学第二定律，内能也可以全部用来做功以转化成机械能，只是会引起其他的变化；故C错误；D、液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间的作用力表现为引力，所以液体表面存在表面张力；故D正确11．A【详解】解：A、根据△U=W+Q可知，气体吸收热量，但是做功情况不明确，无法判断内能变化，故A正确；B、当两个分子之间的距离从无穷远处开始相互靠近的过程中，分子之间的作用力先增大后减小再增大，故作用力的变化不是单调的，故B错误；C、热量不可能自发的从低温物体传到高温物体，在引起其它变化，有“第三方”参与的情况下，可以从低温物体传到高温物体，故C错误；D、物体内能是指分子的所有动能和势能之和，与物体的宏观运动无关，故D错误．故选A．12．A【详解】摩擦生热的过程是不可逆过程，属能量的耗散，故A正确；能量的转化或转移具有方向性，故BC错误；能量转化过程中会有一部分能量耗散到自然界中无法收集，故D错误；13．A【详解】A．对于固体物质，每个分子的体积V0可以等于摩尔体积V除以阿伏加德罗常数NA，则有，故A正确；B．当时，分子力表现为斥力，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大，故B错误；C．在自发状态下，热量不能从低温物体传到高温物体；当有外界对物体做功时，热量能从低温物体传到高温物体，故C错误；D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积与温度成正比，若单位体积内的分子数增大，体积降低则温度降低，气体分子的平均动能一定减少，故D错误。故选A。14．C【详解】A．内能可以转化成机械能，如热机，A错误；B．内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，B错误；CD．热力学第二定律告诉我们：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，C正确，D错误。故选C。15．ACE【详解】A．对一定质量的理想气体加热，其内能不一定增大，根据热力第一定律可知，吸热时又对外做功，并且对外做的功又大，则内能不一定增大，所以A正确；B．理想气体放出热量，如果放热时又有外界对气体做功，并且做的功很多，大于放出的热量，由热力学第一定律则内能增大，其分子的平均动能增大，所以B错误；C．非晶体没有规则的外形，玻璃，松香，沥青等是非晶体，所以C正确；D．由热力学第二定律知，科技再进步，热机的效率不可以达到100%，所以D错误；E．对一定质量的理想气体，根据当它的压强、体积都增大时，温度也增大，其内能一定增大，所以E正确。故选ACE。16．BDE【详解】A.根据热力学第二定律知，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；B.气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度都有关，故B正确；C.多晶体没有规则的几何形状，但多晶体也是晶体，故C错误；D.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故D正确；E.温度一定时，悬浮在液体中的固体颗粒越小，同一时刻撞击颗粒的液体分子数越少，撞击作用就越不平衡，布朗运动越明显，故E正确。故选BDE.17．CD【详解】气体压强是由分子频繁撞击所产生的，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度升高，则物体的平均动能会增大，但是并不是每一个分子的动能都增大，故B错误；用活塞压缩气缸里的气体做了2.0×105J的功，若气体向外界放出0.5×105J的热量，根据热力学第一定律，则气体内能增加了1.5×105J，故C正确；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是可能的，故D正确．故选CD．18．

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自动聚集

能源【详解】略19．ACD【详解】分子间存在的引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，但是斥力比引力减小得更快，故A正确；悬浮微粒越小，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少，受力越不平衡，布朗运动越明显，故B错误．在各种晶体中，原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性，故C正确；不需要任何动力或燃料，却能不断对外做功的永动机是不可能制成的，故D正确；如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率也不可以达到100%，故E错误；故选ACD．20．

不违背

小于

增大【详解】热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。制冷剂在蒸发