3.4 热力学第二定律 章节练习 -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）

4.4、热力学第二定律一、单选题1．下列能源中属于常规能源的是（）A．石油 B．地热能 C．太阳能 D．核能2．关于热力学温标，下列说法中错误的是（

）．A．热力学温标的零度用摄氏温度表示其数值为B．热力学温标每一度和摄氏温度每一度的温差相等C．绝对零度是低温的极限，实际上是不可能达到的D．随着技术的发展，绝对零度是可能达到的3．下列说法正确的是（）A．布朗运动是液体分子的无规则热运动B．一定质量的理想气体体积不变温度升高时，压强--定增大且内能增加C．可以从单一热源吸收热量并将其完全转化为机械能而不带来其他影响D．在失重状态下，密闭容器内气体对容器壁压强为零4．下列说法正确的是（

）A．温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均速率就相等B．热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”C．在自然界能的总量是守恒的，所以不存在能源危机D．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成5．关于能量的转化下列说法中正确的是（）A．满足能量守恒定律的物理过程都能自发地进行B．不但能量的总量保持不变，而且能量的可利用性在逐步提高C．空调机既能致热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化6．根据热力学定律，下列判断正确的是（）A．我们可以利用高科技手段，使热机的效率达到100%B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，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．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气而不引起其他变化D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行7．下列说法正确的是：A．单晶体和多晶体都有各项异性的物理性质B．夏天荷叶上小水珠呈球状，说明水不浸润荷叶C．能量耗散说明能量在不断减小D．绝对湿度一定的情况下，温度越高相对湿度越大8．下列说法正确的是（）A．能量耗散说明能量在不断减少B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性C．热量不可能从低温物体传给高温物体D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能可以全部转化为电能9．有关热的现象和规律，下列说法正确的是（）A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律B．用打气筒给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力C．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大10．下列说法中正确的是（

）A．甲图中，两个分子从很远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变小后变大B．乙图中，在测量分子直径时，可把油膜厚度视为分子直径C．丙图中，猛推木质推杆，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做功D．丁图中，电冰箱的工作过程表明，热量可以自发的从低温物体向高温物体传递11．在密闭的四壁绝热的房间里，使房里长期没工作的电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，经过一段较长时间之后（）A．房间内的温度将降低 B．房间内的温度将不变C．房间内的温度将升高 D．无法判断房间内温度的变化12．下列说法正确的是A．松香在熔化过程中温度不变B．扩散和布朗运动的实质是相同的，都是分子的无规则运动C．液体的饱和汽压与饱和汽的体积有关D．热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体13．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．热量不可能从低温物体传到高温物体二、多选题14．下列说法正确的是______A．当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力一定减小B．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能C．油膜法测定油酸分子直径时，用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积就可以得到油酸分子的直径D．固体发生形变时产生的弹力，本质上是固体大量分子间作用力的宏观表现E．液体能够流动而固体不能，说明液体分子间作用力小于固体分子间作用力15．下列说法正确的是（

）A．液晶具有流动性，光学性质各向异性B．气体扩散现象表明气体分子间存在斥力C．热量总是自发的从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体D．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E．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16．下列说法正确的是（）A．一切自然过程总是沿着热运动无序性增大的方向进行B．饱和汽的体积越大，饱和汽压越大C．一定质量的气体，体积不变时，温度越高，内能越大D．晶体均具有固定的熔点E．气体能够充满容器的整个空间，是由于气体分子间呈现出斥力的作用三、填空题17．月球和太阳对地球的引力形成了一种能源，叫做____________能．该能源属于____________（选填“可再生”或“不可再生”）能源．18．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有___________；冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这___________（填“违反“或“不违反“）热力学第二定律。19．下列说法正确的是____________(填正确答案标号．)A．一定质量的某种气体体积为V，分子数为N，则气体分子体积为B．分子动理论是热现象微观理论的基础C．布朗运动说明了固体颗粒分子在做无规则运动D．晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化E．一切自发的宏观自然过程总是向熵增加的方向进行20．下列关于热现象的说法正确的是_____________A、用显微镜观察液体中的悬浮微粒的布朗运动，观察到的是微粒中分子的无规则运动B、一定量100°C的水变成100°C的水蒸气，其分子之间的势能增加C、两个分子从无穷远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子力先变大后变小，再变大D、尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-293°CE、露珠呈球状是由于表面张力作用的结果四、解答题21．热力学第一定律确立了能量转化过程中能量是守恒的。当我们使用煤、石油、天然气的时候，能量的总量并没有变化。所以，从能量守恒定律的角度来看，能源危机是不可能发生的。可为什么我们还经常说要节约能源呢？22．我国航天员漫步太空已变成现实．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡．若将此气体近似看成为理想气体，则下列说法正确的是_____．A．气体体积膨胀，对外做功，内能减小B．气体体积变大，气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少C．气体并没有对外做功，气体内能不变D．B中气体不可能自发地全部退回到A中E．气体温度变小，体积增大，压强减小23．回答下列问题：

（1）用简明的语言表述热力学第二定律（只要求写出一种描述）．

（2）理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功，这一过程是否违反热力学第二定律？为什么？

（3）已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J，某手扶拖拉机的效率η=30%，耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg，求该手扶拖拉机的牵引力F．参考答案：1．A【解析】【详解】常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源，故石油是常规能源；太阳能和地热能、核能还没有大规模使用，是新能源；故A正确，BCD错误；故选A。【点睛】常规能源是已能大规模生产和广泛利用的一次能源．又称传统能源。如煤炭、石油、天然气、水力，是促进社会进步和文明的主要能源。新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等，与常规能源相比，新能源生产规模较小，使用范围较窄。2．D【解析】【详解】A.根据，热力学温标的0度用摄氏温标表示为，热力学温标每一度和摄氏温度每一度的温差相等，A、B正确；CD.由热力学第三定律可知，绝对0度不可能达到，C正确，D错误；故选D。3．B【解析】【详解】A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则热运动的表现，选项A错误；B．根据，一定质量的理想气体体积不变温度升高时，压强一定增大，且内能增加，选项B正确；C．根据热力学第二定律可知，不可以从单一热源吸收热量并将其完全转化为机械能而不带来其他影响，选项C错误；D．气体的压强是大量气体分子单位时间作用在器壁上单位面积上的压力，在完全失重状态下，依然存在碰撞，依然产生气体压强，故D错误。故选B。4．D【解析】【详解】温度是分子平均动能的宏观标志，所以两个物体只要温度相等，那么它们分子的平均动能就相等，但是由于分子质量不同，分子的平均速率不同，选项A错误；热力学第二定律可描述为：“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他的变化”，选项B错误；在自然界能的总量是守恒的，但是能源利用之后，短期不能再生，或被重复利用，故肆意浪费能源必然造成能源危机，故C错误．热力学第一定律也可表述为第一类永动机不可能制成，选项D正确；故选D.5．D【解析】【分析】热力学第二定律反映了自然界的宏观过程具有方向性，虽然总能量守恒，但能量可以利用的品质降低了．【详解】根据热力学第二定律，满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发地进行，选项A错误；能量在转化过程会由高品质能源转化为低品质的能源，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能致热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律，热量不可能由低温物体传给高温物体而不发生其他变化，选项D正确；故选D.6．B【解析】【详解】A．根据热力学第二定律可知，利用高科技手段，也不可能使热机的效率达到100%，故A错误；B．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的，故B正确；C．制冷系统通过做功的方式将冰箱内的热量传给外界温度较高的空气，同时消耗了电能，故C错误；D．满足能量守恒定律之外还需要满足热力学第二定律和第三定律，故D错误。故选：B。7．B【解析】【详解】试题分析：单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体是各向同性的，故A错误；夏天荷叶上小水珠呈球状，说明水不浸润荷叶，选项B正确；根据能量守恒定律可知，能量虽然耗散，但是总能量仍然是守恒的，只是从一种形式转化为其他形式，选项C错误；在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，饱和湿度增加，故相对湿度一定减小，故D错误；故选B．考点：晶体与非晶体；浸润与不浸润；能量守恒；相对湿度8．B【解析】【详解】A．能量耗散是指能量的可利用率越来越低，由于能量守恒，故能量不会减少，A错误；B．根据热力学定律可知，与热现象有关的宏观自然过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，B正确；C．根据热力学第二定律可知，能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但可以借助其他办法实现，C错误；D．火力发电机发电时，能量转化的过程为化学能—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，故燃气的内能必然不能全部变为电能，D错误。故选B。9．D【解析】【分析】【详解】A．电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外消耗了电能，没有违背热力学第二定律，故A错误；B．用打气简给自行车打气，越来越费劲是因为自行车轮胎内气体的压强在逐渐增大，而不是体分子间的斥力造成的；故B错误；C．气体的温度升高，分子的平均动能增大，并不是每个气体分子运动的速率都增大，故C错误；D．一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，根据热力学第一定律可知气体的内能增加，分子的平均动能增大，故D正确。故选D。10．B【解析】【详解】A．甲图中两个分子从很远处逐渐靠近的过程中，分子引力和斥力都增大，但引力大于斥力，分子力表现为引力并且分子力先增大后减小，当减小到零后，随两分子靠近，分子力表现为斥力，并且逐渐增大，故A错误；B．图乙中是单分子油膜，因此油膜厚度就可以视为分子直径，故B正确；C．丙图中，猛推木质推杆，由于速度快，热传递没来得及进行，只有外界对气体做功，内能增大，压强变大，温度升高，故C错误；D．根据热力学第二定律热量不能自发地从低温物体转移到高温物体，故D错误。故选B。11．C【解析】【详解】冰箱只是把冰箱内的热量移到外面，但在绝热的密封舱中，冰箱门打开，整个房间内的热量应该是不变的，由于整个过程中只有电在做功，产生焦耳热，电能转化为内能，根据能量守恒可知室内温度升高了．故ABD错误，C正确，故选C．12．D【解析】【详解】只有晶体在熔化过程中吸收的热量全部用来破坏分子结构，增加分子势能，而熔化过程中温度不变，而松香是非晶体，松香在熔化过程中温度升高，故A错误；扩散运动是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，则实质是不相同的，选项B错误；液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关，只与温度有关，选项C错误；由热力学第二定律可知，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体，选项D正确．13．B【解析】【详解】根据热量学第一定律，气体吸热的同时如果还对外界做功，其内能即温度不一定增大，A错误；对气体做功可以改变其内能，B正确；根据可知P不变V增大，则T增大，需要吸热，C错误；在外界做功的情况下热量可以从低温物体传递到高温物体，D错误．14．BDE【解析】【详解】A．分子势能与分子力的大小无关，当两个分子间的分子势能增大时，分子间作用力可能减小，也可能增大．故A错误；B．人类利用能源时，是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．所以可利用的能源会逐渐减小，故B正确；C．油膜法测定油酸分子直径时，是用一滴纯油酸的体积除以油膜的面积得到油酸分子的直径，故C错误；D．分子间距离发生变化时，固体体积发生变化，物体发生形变，因此固体发生形变时产生的弹力，本质上是固体大量分子间作用力的宏观表现，故D正确；E．液体能够流动而固体不能，是由于液体能够流动而固体不能，故E正确。故选BDE。15．ACE【解析】【详解】A．液晶具有流动性，但液晶的光学性质各向异性，A正确；B．气体扩散现象表明气体分子在做永不停息的无规则运动，B错误；C．根据热力学第二定律，热量能自发的从高温物体传递到高温物体，C正确；D．根据热力学第二定律，机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部用来做功以转化成机械能，而不产生其他的影响，D错误；E．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，E正确。故选ACE。16．ACD【解析】【详解】A．根据热力学第二定律，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，故A正确；B．饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与气体的体积无关，故B错误；C．体积不变，说明气体对外没有做功，故温度越高，气体内能越大，故C正确；D．晶体具有固定的熔点，这是由晶体分子的排列有序性决定的，故D正确；E．气体能够充满容器的整个空间，是由于气体分子在永不停息的做无规则运动，与分子间的斥力无关，故E错误。故选ACD。17．

潮汐

可再生【解析】【详解】[1]由于地球和月球引力形成的能源是潮汐能；[2]潮汐能属于可再生能源。18．

方向性

不违反【解析】【详解】[1]热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有方向性；[2]由热力学第二定律知，热量不能自发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助；电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电；故热量不可以自发地从冰箱内传递到冰箱外，但借助压缩机可以实现热量传到冰箱外，故电冰箱的工作原理没有违反热力学第二定律。19．BDE【解析】【详解】A、一定质量的某种气体体积为V，分子数为N，则气体分子占据体积为，不是气体分子体积，故A错误；B、分子动理论是热现象微观理论的基础，故B正确；C、布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，是由于颗粒周期液体分子撞击引起的，所以布朗运动说明了液体分子不停的做无规则运动，故C错误；D、晶体和非晶体在一定条件下是可以相互转化的，故D正确；E、在一个孤立系统中，一个自发过程中的熵总是向增加的方向进行，即一切自发的宏观自然过程总是向熵增加的方向进行，故E正确；故选BDE．20．BCE【解析】【详解】A项：布朗运动为悬浮微粒的运动，所以观察到的是微粒的无规则运动，故A错误；B项：100°C的水变成100°C的水蒸气要吸收热量，内能增大，但温度不升高，即动能不变，所以分子之间的势能增加，故B正确；C项：开始时由于两分子之间的距离大于r0，分子力表现为引力，并且随距离的减小，先增大后减小；当分子间距小于r0，分子力为斥力，随分子距离的减小而增大，故C正确；D项：绝对零度不可达到，即-273°C不可达到，故D错误；E项：露珠呈球状是由于液体表面张力的作用，故E正确．点晴:液体表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力,热力学第一定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或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，或不