新课标高中同步辅导配人教版物理必修课时作业15-第10章-4 热力学第二定律

4 热力学第二定律考点一宏观过程的方向性1．(多选)下列哪个过程具有方向性()A．热传导过程B．机械能向内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中的膨胀答案ABCD解析这四个过程都是与热现象有关的宏观过程，它们都具有方向性．2．(多选)下列说法正确的是()A．热量能自发地从高温物体传给低温物体B．热量不能从低温物体传到高温物体C．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能D．气体向真空中膨胀的过程是有方向性的答案ACD解析如果是自发地进行，热量只能从高温物体传到低温物体，但这并不是说热量不能从低温物体传到高温物体，只是不能自发地进行，在外界条件的帮助下，热量也能从低温物体传到高温物体，A正确，B错误；机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体克服摩擦力做功且最终停止运动时，机械能全部转化为内能)，在一定条件下，内能也可以全部转化为机械能，如理想气体在等温膨胀过程中，将吸收来的热量全部用来做功，故C正确；气体向真空中膨胀的过程也是不可逆的，具有方向性的，D正确．考点二对热力学第二定律的理解3．下列过程中可能发生的是()A．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开答案 C解析根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些物理手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，故D项错误．4．(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是()A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中，而经过一段时间大米、小米不会自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会将内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%答案BCD解析热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象，A不符合题意；由热力学第二定律可知B、C、D符合题意．5．(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．一切不违背能量守恒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．6．(多选)用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，如图1所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是()图1A．这一实验过程不违反热力学第二定律B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能答案AB解析温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，热水温度降低，冷水温度升高，故选项A、B正确，C、D错误．考点三综合应用7．(多选)(2019·湛江市调研)下列说法正确的是()A．气体的内能是所有分子热运动的动能和分子间的势能之和B．一定量的理想气体在等温膨胀过程中，一定吸收热量C．第一类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律D．凡是符合能量守恒定律的宏观过程一定自发地发生而不引起其他变化答案ABC解析气体的内能是气体内所有分子热运动的动能和分子间势能之和，故A正确；一定量的理想气体在等温膨胀过程中，气体对外做功，而内能不变，根据热力学第一定律，气体一定从外界吸收热量，故B正确；第一类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，故C正确；满足能量守恒定律的宏观过程不一定可以自发进行，比如热量就不能自发地从低温物体传到高温物体，故D错误．8．(多选)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．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体答案AC解析由ΔU＝W＋Q可知做功和热传递是改变内能的两种途径，它们具有等效性，故A正确，B错误；由热力学第二定律可知，可以从单一热库吸收热量，使之全部变为功，但会产生其他影响，故C正确；热量只是不能自发地从低温物体传向高温物体，故D错误．9．(多选)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．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答案BD解析气体内能的改变ΔU＝Q＋W，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，W<0，由理想气体状态方程pV＝C，p不变，V增大，气体温度升高，内能增大，ΔU>0，T由ΔU＝Q＋W，知Q>0，气体一定吸热，C选项错误；根据热平衡可知，D选项正确．10．(2019·格尔木市调研)根据你学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是() A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293℃D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来答案 A解析机械能可以全部转化为内能，而内能在引起其他变化时也可以全部转化为机械能，A 正确；凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，也能从低温物体传递给高温物体，但必须借助外界的帮助，B错误；尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也不能使温度降到－293℃，只能无限接近－273.15℃，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，D错误．11．(多选)(2018·龙岩市一模)关于气体的内能和热力学定律，下列说法正确的是() A．只有对气体做功才可以改变其内能B．质量和温度都相同的气体，内能一定相同C．热量可以从低温物体传到高温物体D．一定量的理想气体，温度越高，气体分子运动越剧烈，气体内能越大答案CD解析做功和热传递在改变内能上是等效的，都可以使内能发生变化，A错误；温度相同，则分子平均动能相同；质量相同，若为不同的气体则分子数目不同，内能不一定相同，B错误；热量可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他变化，不是自发过程，C正确；一定量的理想气体内能只与温度有关，温度越高，气体分子运动越剧烈，分子平均动能越大，气体内能越大，D正确．12．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0KB．物体从单一热库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解析绝对零度只能无限接近，永远无法达到，A错误；物体从单一热库吸收的热量可以全部用来对外做功，只不过会引起其他变化，B正确；内能的变化决定于做功和热传递两个方面，C、D错误．。

课时作业(十五)[全员参与·基础练]1．(多选)下列说法正确的是()A．力的分解是力的合成的逆运算B．把一个力分解为两个分力，这两个分力共同作用的效果应当与该力作用的效果相同C．力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则D．部分小于全体，分力肯定小于合力【解析】力的合成是求几个力的合力，而力的分解是求一个力的分力，且都满足平行四边形定则，因此，A、C均正确；合力与分力有等效替代关系．所以合力的作用效果与分力的共同作用效果肯定相同，B正确，分力可以大于合力，如两力大小相等方向相反时，合力为零，所以D错误．【答案】ABC2．(多选)(2022·扬州高一检测)已知两个共点力的合力F＝50N，分力F1的方向与合力F的方向成30°角，分力F2的大小为60N，则()图3－5－18A．F1的大小只有一个可能B．F2的方向是唯一的C．F2有两个可能的方向D．F2可取任意方向【解析】因F2＞F，故F1的大小只有一个解，F2也只有一个解，方向是唯一的，故A、B正确．【答案】AB3．如图3－5－19所示，重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上，将重力G分解为垂直斜面对下的力F1和平行斜面对下的力F2，那么()图3－5－19A．F1就是物体对斜面的压力B．物体对斜面的压力方向与F1方向相同，大小为G cos αC．F2就是物体受到的静摩擦力D．物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用【解析】重力G是物体受的力，其两个分力F1和F2作用在物体上，故A项错误；F2与物体受到的静摩擦力等大反向，并不是物体受到的静摩擦力，C项错误；F1、F2不能与物体的重力G同时作为物体受到的力，D项错误；物体对斜面的压力的大小等于重力G的分力F1＝G cos α，方向与F1方向相同，B项正确．【答案】 B4．下图中的四幅图呈现了某同学做引体向上运动前的四种抓杠姿势，其中手臂受力最小的是()A B C D【解析】人体的重力可沿两手臂向下分解为使手臂张紧的两分力．由平行四边形定则可知，两分力的夹角越大，分力就越大，要省力的话，两臂需平行，故B正确．【答案】 B5．(多选)将质量为m的长方形木块放在水平桌面上，用与水平方向成α角的斜向右上方的力F拉木块，如图3－5－20所示，则()图3－5－20A．力F的水平分力为F cos αB．力F的竖直分力为F sin α，它使物体m对桌面的压力比mg小C．力F的竖直分力为F sin α，它不影响物体对桌面的压力D．力F与木块重力mg的合力方向可以竖直向上【解析】如图所示，将F分解为水平方向和竖直方向的两个分力F1＝F cos α，F2＝F sin α，F2有竖直方向提拉作用，故物体对平面的压力减小了．故正确答案为A、B.【答案】AB6．(2022·浙江高考)如图3－5－21所示，与水平面夹角为30°的固定斜面上有一质量m＝1.0 kg的物体．细绳的一端与物体相连，另一端经摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连．物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为4.9 N．关于物体受力的推断(取g＝9.8 m/s2)，下列说法正确的是()图3－5－21A．斜面对物体的摩擦力大小为零B．斜面对物体的摩擦力大小为4.9 N，方向沿斜面对上C．斜面对物体的支持力大小为4.9 3 N，方向竖直向上D．斜面对物体的支持力大小为4.9 N，方向垂直斜面对上【解析】物体重力在斜面方向上的分力：G x＝mg sin 30°＝4.9 N，由此可推断f＝0，即A 正确，B错误．物体重力在垂直斜面方向上的分力：G y＝mg cos 30°＝4.9 3 N，方向垂直斜面对下，故C、D均错误．【答案】 A7．(多选)(2022·温州高一检测)如图3－5－22所示，建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石加竖直向上大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，则磨石受到的摩擦力是()图3－5－22A．(F－mg)cosθB．μ(F－mg)sinθC．μ(F－mg)cos θD．μ(F－mg)【解析】对磨石进行受力分析，由平衡条件，沿斜壁：(F－mg)cosθ＝F f，A对；垂直于斜壁：压力F N ＝(F－mg)sinθ，故摩擦力F f＝μF N＝μ(F－mg)sinθ，选项B正确．【答案】AB8．如图3－5－23所示，用两根承受的最大拉力相等，长度不等的细线AO、BO(AO＞BO)悬挂一个中空铁球，当在球内不断注入铁砂时，则()图3－5－23A．AO先被拉断B．BO先被拉断C．AO、BO同时被拉断D．条件不足，无法推断【解析】依据力的作用效果将重力分解如图所示，据图可知：F B＞F A.又由于两绳承受力量相同，故当在球内不断注入铁砂时，BO绳先断，选项B正确．【答案】 B[超越自我·提升练]9．(2021·武汉一中高一检测)如图3－5－24所示，将绳子的一端系在汽车上，另一端系在等高的树干上，两端点间绳长为10 m．用300 N的拉力把水平绳子的中点往下拉离原位置0.5 m，不考虑绳子的重力和绳子的伸长量，则绳子作用在汽车上的力的大小为()图3－5－24A．1 500 N B．6 000 NC．300 N D．1 500 3 N【解析】对作用点作受力分析，受到作用力F和两个绳子等大的拉力．由题目可知绳子与水平方向的夹角正弦值为sin α＝0.55＝0.1，所以绳子的作用力为F绳＝F2sin α＝1 500 N，A项正确，B、C、D项错误．【答案】 A图3－5－2510．(多选)(2021·绍兴高一检测)如图3－5－25所示，细绳OA和OB的结点O下面挂了一盏灯，细绳OB水平．现在使灯离墙壁更近一些，而细绳OB仍保持水平方向，如图中虚线所示，则()A．细绳OA的拉力变大B．细绳OA的拉力变小C．细绳OB的拉力变大D．细绳OB的拉力变小【解析】细绳结点O的受力如图所示：将O点所受三力的示意图首尾连接，构造出矢量三角形如图甲所示：甲乙将灯渐渐移近墙壁的过程中，绳OA上的拉力F2与水平方向的夹角渐渐减小，依据矢量三角形图可知两绳子拉力均渐渐增大，A、C正确．【答案】AC11．(2022·太原高一检测)如图3－5－26所示，重物G＝200 N，搁放在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上，受一个与水平面成37°角斜向上的拉力作用，沿水平面运动，若这一外力F＝100 N，求物体受到的合力．(g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图3－5－26【解析】对物体受力分析如图所示：正交分解得，竖直方向F N＋F sin 37°－G＝0水平方向F合＝F cos 37°－F f，且F f＝μF N联立得F合＝F cos 37°－μ(G－F sin 37°)代入数据得F合＝52 N方向水平向右．【答案】52 N，方向水平向右12．(2021·成都高一检测)两质量分别为M和m的物体用跨过光滑定滑轮的轻绳相连，如图3－5－27所示放置，OA、OB与水平面的夹角分别为30°和60°，M重20N，m静止在水平面上．求：图3－5－27(1)OA绳和OB绳的拉力大小；(2)m受到的摩擦力．【解析】(1)结点O的受力如图所示．依据平衡条件得，竖直方向上F TA cos60°＋F TB cos30°－Mg＝0水平方向上F TA sin60°－F TB sin30°＝0解得F TA＝10N ，F TB＝10 3 N＝17.3 N.(2)由于m也处于平衡状态，故在水平方向上F TB－F TA－F f＝0所以摩擦力大小F f＝F TB－F TA＝7.3N方向水平向左．【答案】(1)10 N17.3 N(2)7.3 N方向水平向左。

高中物理学习材料桑水制作1．关于弹性势能，下列说法正确的是( )A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳【解析】发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用，都具有弹性势能，A正确；其他物体在发生弹性形变时也具有弹性势能，B错；弹性势能可以与其他形式的能相互转化，C正确；所有能在国际单位制中的单位都是焦耳，D正确．【答案】ACD2．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是( )A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能是弹簧本身具有的能量B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．重力势能和弹性势能都是相对的D．重力势能和弹性势能都是状态量【解析】重力势能具有系统性，弹性势能是弹簧本身具有的能量，故A 正确；重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D正确．【答案】ACD3．如果取弹簧伸长Δx时弹性势能为0，则下列说法中正确的是( ) A．弹簧处于原长时，弹簧弹性势能为正值B．弹簧处于原长时，弹簧弹性势能为负值C．当弹簧的压缩量为Δx时，弹性势能的值为0D．只要弹簧被压缩，弹性势能均为负值【解析】弹簧处于自然长度时，弹性势能最小，伸长Δx时规定为0，得原长时为负值，选项A错误、B正确；压缩Δx与伸长Δx势能相同，选项C正确；压缩量大于Δx时弹性势能大于0，选项D错误．【答案】BC4. 如图7－5－6所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( )图7－5－6A．重力势能减少，弹性势能增大B．重力势能增大，弹性势能减少C．重力势能减少，弹性势能减少D．重力势能不变，弹性势能增大【解析】弹簧向下压缩的过程中，弹簧压缩量增大，弹性势能增加；下降中，重力做正功，重力势能减少．【答案】 A5．(2013·六安高一质检)如图7－5－7所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是( )图7－5－7A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等C．弹力做正功，弹簧的弹性势能减小D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加【解析】由功的计算公式W＝Fl cos θ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力F＝kl，所以A不正确；弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也小，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的位移弹力做的功多，故B正确；物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C 错误，D正确．故正确答案为B、D.【答案】BD6．一根弹簧的弹力—位移图象如图7－5－8所示，那么弹簧由伸长量8 cm 到伸长量4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为( )图7－5－8A．3.6 J，－3.6 JB．－3.6 J,3.6 JC．1.8 J，－1.8 JD．－1.8 J,1.8 J【解析】弹簧在拉伸状态下变短时，弹力做正功，且做的功等于F－x图象与x坐标轴围成的面积，故W＝12×(30＋60)×0.04 J＝1.8 J，据W＝－ΔE p知，弹簧弹性势能的变化量ΔE p＝－1.8 J，C项正确．【答案】 C7．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧上端的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图7－5－9所示．经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则( )图7－5－9A．h越大，弹簧在A点的压缩量越大B．弹簧在A点的压缩量与h无关C．h越大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能越大D．小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大【解析】最终小球静止在A点时，小球受重力与弹簧的弹力相等，故由弹力公式得mg＝kx，即可得出弹簧在A点的压缩量x＝mgk，与下落时的高度h无关，A错，B对；对同一弹簧，它的弹性势能大小仅与弹簧的形变量有关，小球静止在A点或经过A点时，弹簧的弹性势能相同，C、D错．【答案】 B8．如图7－5－10所示，质量为m的物体静止在水平地面上，物体上面连一根轻质弹簧，用手拉着弹簧上端将物体缓慢提高h，则人做的功( )图7－5－10A．等于mgh B．大于mghC．小于mgh D．无法确定【解析】手拉着弹簧向上运动，物体提高h时，由于弹簧要伸长，因而不仅是物体重力势能增加了mgh，弹性势能也增加了，因此人做的功一定大于mgh.【答案】 B9．如图7－5－11所示，质量不计的弹簧一端固定在地面上，弹簧竖直放置，将一小球从距弹簧自由端高度分别为h1、h2的地方先后由静止释放，h1>h2，小球触到弹簧后向下运动压缩弹簧，从开始释放小球到获得最大速度的过程中，小球重力势能的减少量ΔE1、ΔE2的关系及弹簧弹性势能的增加量ΔE p1、ΔE p2的关系中，正确的一组是( )图7－5－11A．ΔE1＝ΔE2，ΔE p1＝ΔE p2B．ΔE1>ΔE2，ΔE p1＝ΔE p2C．ΔE1＝ΔE2，ΔE p1>ΔE p2D．ΔE1>ΔE2，ΔE p1>ΔE p2【解析】关于小球重力势能的变化：两种情况下，小球速度最大时到达同一位置，由于h1＞h2，第一种情况下小球下降的距离大，重力势能减少得多，即ΔE1＞ΔE2.关于弹簧弹性势能的变化：两种情况下弹簧发生的形变量相同，弹性势能的增加量相等，即ΔE p1＝ΔE p2.【答案】 B10．某缓冲装置可抽象成图7－5－12所示的简单模型．图中k1、k2为原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧．下列表述正确的是( )图7－5－12A．缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B．垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C．垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D．垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变【解析】弹簧劲度系数k越大向右压缩单位长度弹力越大，物体减速越快，缓冲效果越好，A错；由牛顿第三定律可知两弹簧弹力总是大小相等，B对；由于k1x1＝k2x2，k1≠k2，所以x1≠x2，又因原长相等，故压缩后两弹簧的长度不相等，C错；弹簧形变量越来越大，弹性势能越来越大，D对．【答案】BD11．如图7－5－13所示，质量相等的A、B两物体之间连接一轻弹簧，竖直放在水平地面上，今用力F缓慢向上拉A，直到B刚要离开地面，设开始时弹簧的弹性势能为E p1，B刚要离开地面时弹簧的弹性势能为E p2，试比较E p1、E p2的大小．图7－5－13【解析】对于同一弹簧，其弹性势能的大小取决于它的形变量．开始时，弹簧处于压缩状态，与原长相比，它的压缩量为Δl1＝mAgk.当B刚要离开地面时，弹簧处于拉伸状态，与原长相比，它的伸长量为Δl2＝mBgk.因为m A＝m B，所以Δl1＝Δl2，故E p1＝E p2.【答案】E p1＝E p212．(2013·泰州高一检测)通过探究得到弹性势能的表达式为E p＝12kx2，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度，请利用弹性势能表达式计算下列问题．放在地面上的物体上端系在劲度系数k＝400 N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图7－5－14所示．手拉绳子的另一端，从轻绳处于张紧状态开始，当往下拉0.1 m物体开始离开地面时，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h＝0.5 m高处．如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，求整个过程拉力所做的功以及弹性势能的最大值．图7－5－14【解析】由题意知弹簧的最大伸长量x＝0.1 m弹性势能E p＝12kx2＝12×400×0.12 J＝2 J此过程中拉力做的功与弹力做的功数值相等，则有W1＝W弹＝ΔE p＝2 J刚好离开地面时G＝F＝kx＝400×0.1 N＝40 N 物体缓慢升高，F＝40 N物体上升h＝0.5 m时拉力克服重力做功W2＝Fh＝40×0.5 J＝20 J拉力共做功W＝W1＋W2＝(2＋20) J＝22 J. 【答案】22 J 2 J。

同步精选练习热力学第二定律一夯实基础1.下列说法正确的是()A．热量不能从低温物体传到高温物体B．功可以完全变成热，热不能完全变成功C．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可以达到100%D．气体向真空的自由膨胀是不可逆的答案D解析：在一定条件下热量可以从低温物体传到高温物体，A错；在一定条件下热可以全部变成功，B错；热机的效率在任何条件下都不可能达到100%，C错；一切宏观自然过程的进行都具有方向性，D正确。

2.根据热力学定律，下列判断正确的是()A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖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较高温度的空气，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答案B解析：热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错；由热力学第二定律可知，B正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化，C错；只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的，D错。

3.关于第二类永动机的说法，正确的是()A．第二类永动机不可能制成，因为违反了能量守恒定律B．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化过程具有方向性C．第二类永动机不可能制成，因为同时违反了能量守恒定律和热力学第二定律D．第二类永动机不可能制成，因为没有足够精细的制作工艺【解析】第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，只有B正确。

【答案】B4.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．将地球上所有海水的温度降低0.2 ℃，以放出大量的内能供人类使用B．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则的运动C．在热传递中，热量一定是从内能多的物体传向内能少的物体D．在热传递中，热量自发地从温度高的物体传到温度低的物体答案D解析自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C错误；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，B错误。

第4节 热力学第二定律1.了解热传递、扩散现象、机械能与内能的转化等都具有方向性．知道具有方向性的过程为不可逆的．2.了解热力学第二定律的两种表述，并能用热力学第二定律解释第二类永动机不能制造成功的原因．3.能用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移及方向性问题．4.尝试运用热力学第二定律解决一些实际问题．一、热力学第二定律的一种表述1．热传导的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．2．克劳修斯表述：德国物理学家克劳修斯在1850年提出：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．热力学第二定律的克劳修斯表述，阐述的是传热的方向性．1．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．( )(2)热量不会从低温物体传给高温物体．( )(3)由冰箱能自发地把热量从低温物体传给高温物体．( )提示：(1)√ (2)× (3)×二、热力学第二定律的另一种表述1．热机(1)热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能．第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．(2)热机的效率：热机输出的机械功W 与燃料产生的热量Q 的比值．用公式表示为η＝W Q． 2．开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)3．热力学第二定律的其他描述(1)一切宏观自然过程的进行都具有方向性．(2)气体向真空的自由膨胀是不可逆的．(3)第二类永动机是不可能制成的．4．第二类永动机(1)定义：只从单一热库吸收热量，使之完全变为功而不引起其他变化的热机．(2)第二类永动机不可能制成的原因：虽然第二类永动机不违反能量守恒定律，但大量的事实证明，在任何情况下，热机都不可能只有一个热库，热机要不断地把吸取的热量变为有用的功，就不可避免地将一部分热量传给低温热库．2．(1)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．( )(2)第二类永动机违背了能量守恒定律．( )(3)第二类永动机违背了热力学第二定律．( )提示：(1)√ (2)× (3)√知识点一对热力学第二定律的理解在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不可能”“不产生其他影响”的涵义1．“自发地”是指热量从高温物体“自发地”传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或不需借助其他物体提供能量等．2．关于“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环终了时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何曲折复杂的办法都不可能加以消除．3．“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等.(2016·永州高二检测)下列说法正确的是()A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式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．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的[解析]机械能可以全部转化为内能，故A错；第二类永动机不可能制造成功是因为它违背了热力学第二定律，故B错；热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但如果不是自发地，是可以进行的，故C错；从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化，是不可能的，但如果是从单一热源吸收热量全部变为功的同时也引起了其他的变化，是可能的，故D项对．[答案] D对热力学第二定律理解的两个误区(1)误认为热量只能由高温物体传到低温物体，不能由低温物体传到高温物体．热量可以由高温物体传到低温物体，也可以由低温物体传到高温物体；但是，前者可以自发完成，而后者则必须有外界参与．(2)误认为机械能可以完全转化为内能，而内能不能完全转化为机械能．机械能可以完全转化为内能，内能也可以完全转化为机械能；但是，前者可以不产生其他影响，而后者一定会产生其他影响．1.(多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了()A．热量能自发地从低温物体传给高温物体B．在一定条件下，热量可以从低温物体传给高温物体C．热量的传递过程不具有方向性D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性解析：选BD.一切自发过程都有方向性，如热传递，热量总是由高温物体自发地传向低温物体；又如扩散，气体总是自发地由密度大的地方向密度小的地方扩散．如果在外界帮助下气体可以由密度小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体——冷冻食品传向高温物体——周围的大气．所以在解答热力学过程的方向性问题时，要区分是自发过程还是非自发过程，电冰箱内热量传递的过程是有外界参与的．知识点二热力学第一定律与热力学第二定律的比较1．两个定律的区别：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体表现形式，在转化的过程中，总的能量保持不变．热力学第二定律是指在有限的时间和空间内，一切和热现象有关的物理过程具有不可逆性．2．两个定律的联系：两定律都是热力学基本定律，分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律．二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是() A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量的转化规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一定律和热力学第二定律[解析]热力学第一定律揭示了内能与其他形式能量之间的转化关系，是能量守恒定律在热力学中的具体体现．热力学第二定律则进一步阐明了内能与其他形式能量转化时的方向性，二者表述的角度不同，本质不同，相互补充，并不矛盾，故C、D错误，B正确．内能在一定条件下可以全部转化为机械能，热量也可以由低温物体传递到高温物体，但是要引起其他变化，如电冰箱制冷机工作要消耗电能，故A错误．[答案] B2.(多选)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．热力学第一定律和热力学第二定律是相互独立的B．热力学第二定律的两种表述是等效的C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的解析：选ABD.热力学第二定律有几种不同的表述形式，但它们是等价的，它与热力学第一定律是各自独立的，故A、B正确．由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W ＋Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知D中现象是可能的，但不引起其他变化是不可能的，D正确．典型问题——热机和永动机的比较1．热机(1)热机是把内能转化成机械能的一种装置．例如：蒸汽机把水蒸气的内能转化为机械能；内燃机是把燃烧后的高温高压气体的内能转化为机械能．(2)热机的工作原理：工作物质从热源吸收热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到冷凝器中．根据能量守恒有Q1＝W＋Q2.(3)热机的效率：η＝WQ1因为Q1＝W＋Q2，所以Q1>W，η<1.这说明热机不可能把吸收的热能全部转化为机械能，总有一部分要散失到冷凝器中．热机的效率不可能达到100%.2．第一类永动机(1)第一类永动机：不消耗能量，能源源不断地对外做功的一种机器．(2)第一类永动机不可能制成的原因是违背能量守恒定律．3．第二类永动机(1)第二类永动机：只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机，效率为100%.(2)第二类永动机不违背能量守恒定律，它不可能制成是因为违背热力学第二定律．(2016·济南高二检测)热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：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；其二：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．第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为图乙示意图中正确的是()[解析]由题图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，故B正确，A、C、D错误．[答案] B(多选)关于热机和永动机，下列说法中正确的是()A．效率为100%的热机是不可能制成的B．第二类永动机可以制成C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的D．能把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是可以实现的解析：选AC.热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100%，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错．[随堂达标]1．(2016·烟台高二检测)热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程()A．都具有方向性B．只是部分具有方向性C．没有方向性D．无法确定解析：选A.一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性．2．下列说法正确的是()A．物体放出热量，温度一定降低B．物体内能增加，温度一定升高C．热量能自发地从低温物体传给高温物体D．热量能自发地从高温物体传给低温物体解析：选D.热量和内能之间没有必然的联系，A错；内能和宏观的温度和体积有关，所以B错；热量能自发地从高温物体传给低温物体，不能自发地从低温物体传给高温物体，所以C错D对．3．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来，其原因是()A．违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能不可能转化为机械能，只有机械能才能转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确解析：选C.机械能和内能的相互转化，必须通过做功来实现．机械能可以自发地转化为内能，但内能不能自发地转化为机械能．4．(多选)根据热力学第二定律，下列说法正确的是()A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电流的能不可能全部转变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转变成电能D．在传热中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析：选ACD.任何热机效率都不可能是100%，故A正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可以全部转化为内能，故B错误；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出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确；热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，故D正确．故选ACD.5．下列说法正确的是()A．热量不能由低温物体传递到高温物体B．外界对物体做功，物体的内能必定增加C．第二类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律D．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响解析：选D.根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但在外界帮助下，热量可以从低温物体传到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物体，所以选项A错误；外界对物体做功的同时，物体可能放热，物体的内能不一定增加，所以选项B错误；第二类永动机不可能制成，虽不违背能量守恒定律，但它违背了热力学第二定律，因此它不可能制成，所以选项C错误；而D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式，所以选项D正确．[课时作业] [学生用书P103(单独成册)]一、单项选择题1．关于热力学第二定律，下列说法正确的是()A．热力学第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力学第二定律是通过大量自然现象的不可逆性总结出来的经验定律C．热力学第二定律是物理学家从理论推导出来的结果D．由于热力学第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义解析：选B.热力学第二定律是物理学家通过对大量自然现象的分析，又总结了生产和生活经验得到的结论，是一个经验定律，它并不能通过理论推导出来和实验来证明，但它符合客观事实，因此是正确的．它揭示了与热有关的宏观过程的方向性，使人们认识到第二类永动机不可制成，对我们认识自然和利用自然有着重要的指导意义．2．热力学定律表明自然界中与热现象有关的宏观过程是()A．有的只遵守热力学第一定律B．有的只遵守热力学第二定律C．有的既不遵守热力学第一定律，也不遵守热力学第二定律D．所有的都遵守热力学第一、第二定律解析：选D.热力学第一、第二定律是热力学的基本定律，对所有涉及热现象的宏观过程都成立，选项D正确，选项A、B、C错误．3．(2016·海口高二检测)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．热量不可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解析：选C.热力学第二定律反映的所有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，关键是能否还产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确．故选C.4．根据热力学定律，下列判断正确的是()A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖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较高温度的空气，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解析：选B.热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能说把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A错；由热力学第二定律可知，B对；热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化，C错；只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的，D错．5．下列说法正确的是()A．冰箱能使热量从低温物体传递给高温物体，因此不遵从热力学第二定律B．空调工作时消耗的电能与室内温度降低所放出的热量可以相等C．自发的热传导是不可逆的D．不可能通过给物体加热而使它运动起来，因为违背热力学第一定律解析：选C.有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传递到高温物体，空调消耗的电能必须大于室内温度降低所放出的热量．不可能通过给物体加热而使它运动起来，违背了热力学第二定律．6.如图所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑，但不漏气，现将活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功．已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是()A．气体是从单一热库吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热库吸热，但并未全用来对外做功，因此此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不正确解析：选C.由于气体始终通过汽缸壁与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变．要保持其内能不变，该过程气体是从单一热源即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律．此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力F对活塞做功，此过程不可能发生．7．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开解析：选C.根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但通过一些物理过程是可以实现的，故C项正确；内能自发地全部转化为机械能是不可能的，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，D项也错误．8．下列有关能量转化的说法中正确的是()A．不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响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．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行D．外界对物体做功，物体的内能必然增加解析：选A.由热力学第二定律的开尔文表述可知，选项A正确．热机效率总低于100%，选项B错误．满足能量守恒的过程未必能自发进行，任何热力学过程一定都满足热力学第二定律，则选项C错误．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，W>0，ΔU不一定大于0，即内能不一定增加，选项D错误．二、多项选择题9．下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律()A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热B．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体解析：选CD.A、B都违背了热力学第二定律，都不能发生．C中系统的势能减少了，D中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，均能发生．10．下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是()A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%解析：选BCD.热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A 不属于热现象，A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确．11．如图为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第一定律解析：选BC.热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C.12．根据热力学第二定律，下列说法正确的是()A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成能源危机解析：选AB.热力学第二定律有两种表述：第一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发热传递具有方向性，选项A中热量从低温物体传到高温物体是电冰箱工作的结果，选项A正确；第二是不可能从单一热库吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他影响，即第二类永动机不存在，选项B正确，选项C错误；由能量守恒定律知，能量总是守恒的，只是存在的形式不同，选项D错误．13．下列说法正确的是()A．热传导过程是有方向性的B．第二类永动机不可能制成，因为它违反能量守恒定律C．第二类永动机不可能制成，因为机械能和内能的转化具有方向性D．热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性解析：选AC.根据热力学第二定律和实验事实都说明，热传导的过程是有方向性的，热量可以从高温物体自发地传给低温物体，却不能自发地由低温物体传给高温物体，所以A 正确；第二类永动机是一种热机，它希望能够从单一热源吸热全部用来做功而不引起其他任何变化，这种设想并不违反能量守恒定律，但违反热力学第二定律，所以B错误，C正确；热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性，并不是所有的物理过程都具有方向性，因此D错误．故选AC.14.用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，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是()A．这一实验过程不违反热力学第二定律B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能解析：选AB.温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少，一部分转化为电能，一部分传递给冷水，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律．热水温度降低，冷水温度升高，故A、B正确，C、D错误．。

2025高考物理步步高同步练习选修3第三章热力学定律4热力学第二定律[学习目标] 1.通过自然界中客观过程的方向性，了解热力学第二定律.2.了解热力学第二定律的两种不同表述，以及两种表述的物理实质.3.能运用热力学第二定律解释自然界中的能量转化、转移以及宏观自然过程的方向性问题.4.认识能量耗散，知道能源是有限的．一、热力学第二定律1．定义：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律．2．热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(该表述阐述的是传热的方向性)3．热力学第二定律的开尔文表述：(1)热机①热机工作的两个阶段：第一个阶段是燃烧燃料，把燃料中的化学能变成工作物质的内能；第二个阶段是工作物质对外做功，把自己的内能变成机械能．②热机用于做功的热量一定小于它从高温热库吸收的热量，即W<Q.(2)热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．(该表述阐述了机械能与内能转化的方向性)4．热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文表述是等价(选填“等价”或“不等价”)的．二、能源是有限的1．能源：具有高品质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自动聚集起来驱动机器做功，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守恒，但能量的品质下降了，能源减少了．1．判断下列说法的正误．(1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．(√)(2)机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能．(×)(3)可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功．(√)(4)只要对内燃机不断地改进，内燃机得到的内能可以全部转化为机械能．(×)(5)能量耗散会导致总能量减少，也会导致能量品质降低．(×)2．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明传热过程具有________．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．答案方向性不违反一、对热力学第二定律的理解导学探究1．传热的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？答案不能．两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能．2．如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：(1)制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？(2)热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？答案(1)不是(2)不能知识深化1．自然过程的方向性(1)热传导具有方向性两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自发地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化．(2)气体的扩散现象具有方向性两种不同的气体可以自发地进入对方，最后成为均匀的混合气体，但这种均匀的混合气体，决不会自发地分开，成为两种不同的气体．(3)机械能和内能的转化过程具有方向性物体在地面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来．(4)气体向真空膨胀具有方向性气体可自发地向真空容器内膨胀，但绝不可能出现气体自发地从容器中流出，使容器内变为真空．2．在热力学第二定律的表述中，“自发地”“不产生其他影响”“单一热库”“不可能”的含义(1)“自发地”是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性．在传递过程中不会对其他物体产生影响或借助其他物体提供能量等．(2)“不产生其他影响”的含义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．(3)“单一热库”：指温度均匀并且恒定不变的系统．若一系统各部分温度不相同或者温度不稳定，则构成机器的工作物质可以在不同温度的两部分之间工作，从而可以对外做功．据报道，有些国家已在研究利用海水上下层温度不同来发电．(4)“不可能”：实际上热机或制冷机系统循环时，除了从单一热库吸收热量对外做功，以及热量从低温热库传到高温热库以外，过程所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除．特别提醒(1)热力学第二定律的两种表述是等价的．(2)热力学第二定律的实质：热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．例1下列过程中可能发生的是()A．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发逸出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体的温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体混合，然后它们又自发地各自分开答案 C解析根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体，而不引起其他的影响，但通过一些其他手段是可以实现的，故C项正确；内能转化为机械能不可能自发地进行，要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化，故A项错误；气体膨胀具有方向性，故B项错误；扩散现象也有方向性，故D项错误．例2根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是()A．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B．没有冷凝器，只有单一的热库，能将从单一热库吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中，而不引起其他变化D．如果没有摩擦漏气，热机效率可以达到100%答案 A解析热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外部的帮助，即会引起其他变化，A选项正确，B选项错误；传热过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但是热量要从低温物体传到高温物体，必然要引起其他变化(外界对系统做功)，C选项错误；热机效率无法达到100%，D选项错误．1．一切物理过程均遵循能量守恒定律，但遵循能量守恒定律的物理过程不一定均能实现．2．热力学第二定律的两种表述分别对应着一种“不可能”，但都有一个前提条件“自发地”或“不产生其他影响”，如果去掉这种前提条件，就都是有可能的．例如电冰箱的作用就是使热量从低温物体传到高温物体，等温膨胀就是从单一热库吸收热量，使之完全用来做功，但不是自发地或是产生了其他影响．二、热力学第一定律和热力学第二定律的比较1．两定律的比较热力学第一定律热力学第二定律区别是能量守恒定律在热力学中的表现，否定了创造能量和消灭能量的可能性，从而否定了第一类永动机是关于在有限空间和时间内，一切和热现象有关的物理过程、化学过程具有不可逆性的经验总结，从而否定了第二类永动机联系两定律分别从不同角度揭示了与热现象有关的物理过程所遵循的规律，二者既相互独立，又相互补充，都是热力学的理论基础2.两类永动机的比较第一类永动机第二类永动机设计要求不消耗任何能量，可以不断做功(或只给予很少的能量启动后，可以永远运动下去)将内能全部转化为机械能，而不引起其他变化(或只有一个热库，实现内能向机械能的转化)不可能制违背了能量守恒定律违背了热力学第二定律成的原因例3对于热力学第一定律和热力学第二定律的理解，下列说法正确的是()A．一定质量的气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收120 J 热量，则它的内能增加20 J B．物体从外界吸收热量，其内能一定增加，物体对外界做功，其内能一定减少C．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律D．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在传热中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体答案 A解析根据热力学第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J，说明内能增加了20 J，故A正确；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU的大小由W、Q共同决定，说明物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能不一定减少，故B错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，不能制成是因为它违背了热力学第二定律，故C错误；通过做功的方式可以使热量从低温物体传递给高温物体，如电冰箱制冷时热量从低温物体传递给高温物体，故D错误．例4(2020·全国卷)下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有________，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有____．(填正确答案标号)A．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热B．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响D．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内答案B C解析A项符合热力学第一、第二定律．冷水和杯子温度不可能都变低，只能是一个升高一个降低，或温度都不变，B项描述违背了热力学第一定律．C项描述虽然不违背热力学第一定律，但违背了热力学第二定律．D项中冰箱消耗电能从而可以从低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，不违背热力学第二定律．三、能源与能量耗散导学探究1．流动的水带动水磨做功，由于磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．可见，内能与机械能相比，哪种能量的品质低？答案内能．2．如图所示是两幅宣传节约能源的图片．请问：既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源？答案能量是守恒的，但能量耗散却导致能量品质的降低，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的能量．知识深化能量与能源的区别1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少．2．能源是具有高品质的容易利用的储能物质．3．能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源．例5(2021·河北巨鹿中学高二期中)关于能量和能源，下列说法正确的是()A．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造B．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源C．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性D．能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质提升了答案 C解析根据能量守恒定律，能量是不能被创造的，选项A错误；在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，选项B错误；根据热力学第二定律可知，自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项C正确；能量耗散现象说明：在能量转化的过程中，虽然能量的总量并不减少，但能量品质降低了，选项D错误．考点一对热力学第二定律的理解1．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是()A．摩擦生热的过程是可逆的B．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的C．涉及热现象的宏观自然过程都具有“单向性”或“不可逆性”D．空调机既能制冷又能制热，说明传热不存在方向性答案 C2．把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明() A．扩散现象没有方向B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性答案 B解析由题意可知，两者混合时是自动发生的，但两者分离时，要先加热后冷却，也就是说，向分离与向混合这两个方向的发展是可以通过过程是否自动完成、是否需要外加其他手段才能完成来区分的，因此，可以证明扩散是有方向性的，B正确，A、C、D错误．3．如图所示为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法中正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律D．电冰箱的工作原理违背了热力学第一定律答案 B4．(2022·南通市高二开学考试)小华为参加电视台《异想天开》节目，提出了下列4个设想方案，从理论上讲可行的是()A．制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响B．将屋顶盖上太阳能板，可用太阳能来解决照明和热水问题C．制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发分离，既清洁了空气，又变废为宝答案 B解析根据热力学第二定律知，在不产生其他影响时，内能不能全部转化为机械能，因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响是不可能实现的，故A错误；利用太阳能最有前途的领域是通过太阳能电池将太阳能直接转化为电能再加以利用，解决照明和热水问题，故B正确；绝对零度是温度的极值，是不能达到的，故C错误；根据热力学第二定律可知，汽车尾气中各类有害气体不能自发分离，要在排气管上安装催化转化器，故D错误．5．(2021·盐城实验高中高二期中)关于两类永动机和热力学两大定律，下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为违背了热力学第一定律B．第一类永动机不可能制成是因为违背了热力学第二定律C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，传热也不一定改变内能，但同时做功和传热一定会改变内能D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热库吸收热量，完全变成功也是可能的答案 D解析第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热力学第二定律，A、B错误；由热力学第一定律可知W≠0，Q≠0，但ΔU＝W＋Q可以等于0，C错误；由热力学第二定律可知选项D中的现象是可能的，但会产生其他影响，D正确．考点二能源与能量耗散6．(2022·江苏省高二学业考试)关于能量和能源，下列说法中正确的是()A．能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加B．能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少C．能量在转化和转移过程中总量保持不变，故节约能源没有必要D．能量的转化和转移具有方向性．且现有可利用的能源有限，故必须节约能源答案 D解析能量在转化和转移过程中，总量是守恒的，但品质降低了，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源，选项D正确．7．(2021·江苏宜兴市张渚高级中学高二期中)热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象．所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是()A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散使能量的总量减少D．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答案 D解析能量耗散是指能量在转化和转移的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来，满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了．能量耗散反应了涉及热运动的宏观过程都具有方向性，所以A、B、C错误，D正确．8.如图所示，汽缸内装有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，汽缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气．现将活塞与杆连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，所以此过程违反了热力学第二定律B．气体是从单一热库吸热，但并未全部用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对答案 C解析此过程虽然是气体从单一热库吸热，全部用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律，故选C.9.如图所示，用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在一杯热水中，接触点2插在一杯冷水中，此时灵敏电流计的指针会发生偏转，这就是温差发电现象，根据这一现象，下列说法中正确的是()A ．这一过程违反了热力学第二定律B ．这一过程违反了热力学第一定律C ．热水和冷水的温度将发生变化D ．这一过程违反了能量守恒定律答案 C解析 任何宏观的实际热现象都符合热力学第二定律，故A 错误；吸放热和做功均会改变内能，该过程没有违反热力学第一定律，故B 错误；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，热水一定会降温，冷水一定会升温，故C 正确；能量守恒定律是普适定律，在实验过程中，热水的内能部分转化成电能，电能也部分转化成冷水的内能，符合能量守恒定律，故D 错误．本章知识网络构建⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 内能⎩⎨⎧ 功与内能：在绝热情况下，功是内能变化的量度热与内能：只发生传热时，热量是内能变化的量度做功和传热在改变内能上是等价的热力学第一定律⎩⎨⎧ 内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所 做的功的和表达式：ΔU ＝W ＋Q 能量守恒定律⎩⎨⎧ 能量守恒定律第一类永动机不能制成的原因：违背能量守恒定律热力学第二定律⎩⎪⎨⎪⎧ 克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他 影响第二类永动机不能制成的原因：违背了热力学第二定律能源是有限的热力学第一定律与气体实验定律的综合应用1.(2021·江苏东台创新高级中学高二月考)为做好新冠肺炎疫情防控，学校用如图所示的压缩式喷雾器对教室走廊等场所进行消杀工作．给储液罐打足气，打开开关就可以让药液喷洒出来．若罐内气体温度保持不变，随着药液的不断喷出，则罐内气体( )A ．内能不断减小B ．压强不断减小C ．外界对气体做功D ．气体对外放热答案 B解析 由于罐内气体温度保持不变，故内能保持不变，A 错误；随着药液的不断喷出，气体的体积增大，由理想气体状态方程可知，压强不断减小，B 正确；气体的体积增大，气体对外做功，而气体的内能不变，由热力学第一定律可知，气体吸收热量，C 、D 错误．2．(2021·江苏南京市第十三中学高二期末)如图所示，一定质量理想气体的体积V 与温度T 关系图像，它由状态A 经等温过程到状态B ，再经等容过程到状态C .则下列说法中正确的是( )A ．在A 、B 、C 三个状态中B 对应的压强最大B ．在A 、B 、C 三个状态中C 对应的压强最大C ．AB 过程中外界对气体做功，内能增加D ．BC 过程中气体吸收热量，内能不变答案 B解析 由题图图像知，状态C 的温度最高、体积最小，则由pV T＝C 知，状态C 对应的压强最大，A 错误，B 正确；AB 过程中，体积减小，外界对气体做功，温度不变，故内能不变，C 错误；BC 过程中，体积不变，外界对气体不做功，温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，D 错误．3．(2021·盐城市高二期末)如图所示，一定质量的理想气体从状态A 开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态B 和C .两条虚线分别表示状态A 或C 的等温线．下列说法正确的是( )A ．气体在状态A 的内能最大B ．气体在状态C 的分子平均速率最大C ．AB 过程中，气体对外界做功，内能增加D ．BC 过程中，外界对气体做功，内能减小答案 C解析 由题图图像可知，气体在状态B 的温度最高，则气体在状态B 的内能最大，气体在状态B 的分子平均速率最大，选项A 、B 错误；AB 过程中，气体体积变大，气体对外界做功，温度升高，则内能增加，选项C 正确；BC 过程中，气体体积不变，则外界对气体不做功，气体温度降低，则内能减小，选项D 错误．4．(2021·南京市高二期末)一定质量的某种理想气体，从状态A 变化到状态B ，再变化到状态C ，其状态变化过程的p －V 图像如图所示. 已知气体处于状态A 时的温度为300 K ，则下列判断正确的是( )A ．气体处于状态C 时的温度是100 KB ．在A 、B 和C 三个状态中，状态B 的分子平均动能最大C ．从状态B 变化到状态C 过程中气体吸热D ．从状态A 变化到状态C 过程中气体内能先减小后增大答案 B解析 由题意可知T A ＝300 K ，由于A →B 的过程为等压变化，则由V A T A ＝V B T B，代入数据解得T B ＝900 K ，B →C 过程是等容变化，则由p B T B ＝p C T C，代入数据解得T C ＝300 K ，在A 、B 和C。

高中同步练习册及答案物理人教版# 高中同步练习册及答案物理人教版## 第一章力学基础### 1.1 力的概念力是物体间相互作用的一种表现，可以改变物体的运动状态。

力的三要素包括大小、方向和作用点。

练习题1：请描述力的三要素，并给出一个实际生活中的例子。

### 1.2 牛顿运动定律牛顿运动定律包括三个定律：惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。

练习题2：解释牛顿第一定律，并给出一个生活中的例子。

### 1.3 力的合成与分解力的合成与分解是解决物理问题的基本方法之一。

合力和分力遵循矢量运算的规则。

练习题3：给定两个力F1和F2，它们之间的夹角为60度，求它们的合力大小。

## 第二章物体的运动### 2.1 直线运动直线运动包括匀速直线运动和变速直线运动。

练习题4：一个物体以匀速v运动了时间t，求物体的位移。

### 2.2 曲线运动曲线运动中，物体的速度方向和加速度方向不在同一直线上。

练习题5：描述平抛运动的特点，并给出一个实验验证的方法。

## 第三章能量守恒定律### 3.1 能量守恒定律能量守恒定律是自然界最基本的定律之一，表明能量既不能被创造也不能被消灭。

练习题6：一个物体从高度h自由落下，求落地时的动能。

### 3.2 机械能守恒在没有非保守力做功的情况下，系统的机械能保持不变。

练习题7：描述机械能守恒的条件，并给出一个应用场景。

## 第四章流体力学### 4.1 流体静力学流体静力学研究静止流体的性质，如压强和浮力。

练习题8：一个容器内装满水，求容器底部受到的水压。

### 4.2 流体动力学流体动力学研究流体的运动规律，包括伯努利方程和连续性方程。

练习题9：描述伯努利方程，并给出一个应用实例。

## 第五章热力学### 5.1 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热力学过程中的体现。

练习题10：一个气缸内有一定质量的气体，求气体在等压膨胀过程中吸收的热量。

### 5.2 热力学第二定律热力学第二定律揭示了能量转换的方向性。

第3节热力学第一定律、能量守恒定律[对点训练]考点1 热力学第一定律的应用1.一个气泡从恒温水槽的底部缓慢向上浮起，(若不计气泡内空气分子势能的变化)则( )A.气泡内空气对外做功，内能不变，同时放热B.气泡内空气对外做功，内能不变，同时吸热C.气泡内空气内能减少，同时放热D.气泡内空气内能不变，不吸热也不放热答案 B解析气泡上升过程中，由于水对气泡的压强减小，气泡的体积增大，故气泡内空气对外做功，缓慢上升指有时间发生热传递，可认为气泡内空气温度是不变的。

不计气泡内空气分子势能的变化，内能不变，故须从外界吸收热量，且吸收的热量等于对外界所做的功。

答案为B。

2.在一个大气压下， 1 kg 100 ℃的水变为 1 kg 100 ℃的水蒸气的过程，下列说法中正确的是( )A.内能不变，对外界做功，一定是吸热过程B.内能增加，吸收的热量等于内能的增加C.内能不变，吸收的热量等于对外界做的功D.内能增加，从外界吸热，吸收的热量等于对外界做的功和增加的内能答案 D解析水变成同温度的水蒸气时，分子间距从r0增大到约10r0，体积要扩大约1000倍，故需克服大气压力对外做功，同时克服分子力做功，分子势能增加，内能增加，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，则Q＝ΔU－W，其中W为负值，故选项D正确。

3.如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热Q、气体内能增量为ΔU，则( )A.ΔU＝Q B．ΔU<QC.ΔU>Q D．无法比较答案 B解析两部分气体混合后，因B的密度大，重心升高，重力做负功，由热力学第一定律W＋Q＝ΔU，得ΔU<Q，故选B。

4.(多选)以下过程不可能发生的是( )A.对物体做功，同时物体放热，物体的温度不变B.对物体做功，同时物体吸热，物体的温度不变C.物体对外做功，同时放热，物体的内能不变D.物体对外做功，同时吸热，物体的内能不变答案BC解析依据热力学第一定律W＋Q＝ΔU可知，对A：W>0，Q<0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以A有可能，不符合题意；对B：W>0、Q>0，只能出现ΔU>0，不可能出现ΔU ＝0，即B不可能，B符合题意；对C：W<0，Q<0，只能出现ΔU<0，不可能出现ΔU＝0，即C不可能，C符合题意；对D: W<0，Q>0，可能出现ΔU>0、ΔU<0或ΔU＝0，所以D有可能，不符合题意。

4热力学其次定律[全员参加·基础练]1．(多选)关于热传递的说法正确的是( )A．热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能从低温物体传递到高温物体B．热量只能从低温物体传递到高温物体，而不能从高温物体传递到低温物体C．热量既可以从高温物体传递到低温物体，又可以从低温物体传递到高温物体D．热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到高温物体【解析】热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体，若从低温物体传到高温物体，势必会引起其他变更，选项C、D正确．【答案】CD2．(多选)下列关于热机的说法中，正确的是( )A．热机是把内能转化为机械能的装置B．热机是把机械能转化为内能的装置C．只要对内燃机不断进行革新，它可以把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能D．即使没有漏气，也没有摩擦等能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能【解析】由热机的定义可知A正确，B错误．内燃机工作时内能的损失有多种途径，所以内燃机不行能把燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能，故D选项正确，C选项错误．【答案】AD3．(2015·西安检测)关于永动机和热力学定律的探讨，下列叙述正确的是( ) A．其次类永动机违反能量守恒定律B．假如物体从外界汲取了热量，则物体的内能肯定增加C．外界对物体做功，则物体的内能肯定增加D．做功和热传递都可以变更物体的内能，但从能量转化或转移的观点来看这两种变更方式是有区分的【解析】其次类永动机违反热力学其次定律，并不是违反能量守恒定律，故A错．据热力学第肯定律ΔU＝Q＋W知内能的变更由做功W和热传递Q两个方面共同确定，只知道做功状况或只知道热传递状况无法确定内能的变更状况，故B、C项错误．做功和热传递都可变更物体内能，但做功是不同形式能的转化，而热传递是同种形式能间的转移，这两种方式是有区分的，故D正确．【答案】 D4．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．随着低温技术的发展，我们可以使温度渐渐降低，并达到肯定零度，最终实现热机效率100%B．热量是不行能从低温物体传递给高温物体的C．其次类永动机遵从能量守恒故能做成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J【解析】由热力学其次定律知B、C错；肯定零度不行达到，A错；由热力学第肯定律知D正确．【答案】 D5．(2014·潍坊高二检测)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来．其缘由是( ) A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不行能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确【解析】机械能和内能可以相互转化，但必需通过做功来实现．由热力学其次定律可知，内能不行能全部转化成机械能，同时不引起其他变更．【答案】 C6. (多选)如图10­4­2所示，为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化汲取箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )图10­4­2A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第肯定律D．电冰箱的工作原理违反热力学第肯定律【解析】热力学第肯定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的详细表现，适用于全部的热学过程，故C正确，D错误；再依据热力学其次定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必需借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C.【答案】BC7．关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是( )A．将地球上全部海水的温度降低0.2 ℃，以产生大量的内能供人类运用B．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则的运动C．在热传递中，热量肯定是从内能多的物体传向内能少的物体D．在热传递中，热量肯定是从温度高的物体流向温度低的物体【解析】自然界一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、C错；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，B错．故只有选项D正确．【答案】 D8．制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使肯定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，试分析这是否可以降低室内的平均温度，为什么？【答案】不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断上升．[超越自我·提升练]9．(多选)(2013·全国大纲卷)依据热力学定律，下列说法中正确的是( )A．电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递B．空调机在制冷过程中，从室内汲取的热量少于向室外放出的热量C．科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D．对能源的过度消耗将使自然界的能量不断削减，形成“能源危机”【解析】热力学其次定律有两种表述：第一是热量不能自发地从低温物体传到高温物体，即自发热传递具有方向性，选项A中热量从低温物体传到高温物体是电冰箱工作的结果，选项A正确；其次是不行能从单一热源汲取热量，使之完全变为功，而不产生其他影响，即其次类永动机不存在，选项B正确，选项C错误；由能量守恒定律知，能量总是守恒的，只是存在的形式不同，选项D错误．【答案】AB10．(多选)热机是一种把内能转化为机械能的装置，以内燃机为例，汽缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，则下列说法正确的是( )A．由能量守恒定律知Q1＝W＋Q2B ．该热机的效率为η＝W Q 1C ．志向热机效率可达到100%D ．内能可以全部转化为机械能而不引起其他变更【解析】 由能量守恒有Q 1＝W ＋Q 2，A 正确；η＝W Q为热机效率公式，B 正确；依据热机效率总小于100%可知，C 错误；机械能和内能的转化过程具有方向性，D 错误．【答案】 AB11．(2013·青岛模拟)有以下说法：图10­4­3A ．气体的温度越高，分子的平均动能越大B ．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是特别小的C ．对物体做功不行能使物体的温度上升D ．假如气体分子间的相互作用力小到可以忽视不计，则气体的内能只与温度有关E ．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有肯定质量的温度为T 的气体，乙室为真空，如图10­4­4所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为TF ．空调机作为制冷机运用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学其次定律的G ．对于肯定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加H ．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不行能的其中正确的是________．【答案】 ABEG12．热力学其次定律常见的表述有以下两种：第一种表述：不行能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变更；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10­4­4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10­4­4乙．依据你的理解，热力学其次定律的实质是___________________.甲乙图10­4­4【答案】如图所示．实质：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性．。

第十章热力学定律第4课时热力学第二定律一、多选题1．下列说法正确的是（）A．一个热力学系统吸收了热量，其内能不一定增加B．绝热情况下，外界对物体做了正功，物体的内能也不一定增加C．根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%D．第二类永动机是不可能制造出来的，因为它不仅违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律2．下列说法正确的是（）A．布朗运动就是分子的无规则运动B．热力学温度是国际单位制中7个基本物理量之一C．热量能够自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地从低温物体传到高温物体D．做功和热传递都是通过能量转化的方式改变系统内能的3．下列关于热力学第二定律的说法正确的是（）A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不带来其他影响D．气体向真空的自由膨胀是可逆的4．下列说法正确的是__________。

A．两张纸潮湿后很难分开说明分子间存在引力B．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算阿伏伽德罗常数C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关D．多晶体内部沿不同方向的等长线段上微粒的个数通常是不相等的E.根据热力学第二定律可知，低温物体不能传递热量给高温物体5．以下说法正确的是（）A．扩散现象和布朗运动可证明分子在做永不停息的无规则运动B．当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大C．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D．液晶既有液体的流动性，又具有单晶体的各向异性E.从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：一个是气体分子的最大速率，一个是分子的数目6．关于热现象和热学规律，下列说法正确的是（）A．布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动B．两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小C．热量可以从低温物体传递到高温物体D．物体的摄氏温度变化了1，其热力学温度变化了273KE.两个分子的间距从极近逐渐增大到10r0的过程中，它们的分子势能先减小后增大二、填空题7．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。

"【成才之路】2014-2015学年高中物理第10章第4节热力学第二定律随堂课时作业新人教版选修3-2 "基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)1．第二类永动机不可能制成，是因为( )A．违背了能量的守恒定律B．热量总是从高温物体传递到低温物体C．机械能不能全部转化为内能D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化答案：D解析：第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律，但却违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律。

故选项A错；在引起其他变化的情况下，热量可由低温物体非自发地传递到高温物体。

故B错。

机械能可以全部转化为内能。

2．(厦门市2013～2014学年高二下学期期末)卡诺循环是由法国工程师卡诺于1824年提出的，它可用以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩，气缸内气体可认为是理想气体，下列相关说法中正确的是( ) A．随着设备的改进和技术的提高，热机效率可能达到100%B．绝热膨胀和绝热压缩过程中，气缸内气体的内能保持不变C．等温压缩过程中，因外界对气体做功，故气缸内气体内能增大D．等温膨胀过程中，单位时间内在单位面积上碰撞气缸壁的分子数减少答案：D3．我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。

其原因是( )A．这违反了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．以上说法均不正确答案：C解析：机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。

由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化成机械能，同时不引起其他变化。

4．随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，近期油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，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错误的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化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．满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行D．外界对物体做功，物体的内能必然增加答案：BCD解析：由热力学第二定律的开尔文表述可知A对。

课时评价作业(十)能量守恒定律及其应用热力学第二定律A级基础巩固1．(多选)关于能量和能量守恒，下列表述正确的是( )A．能量可以从一种形式转化为另一种形式B．能量可以从一个物体转移到另一个物体C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．满足能量守恒定律的物理过程一定能自发进行E．第一类永动机不可能制成是因为违背了能量守恒定律解析：根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体，A、B正确；能量与能源不同，能量是守恒的，但随着能量的耗散，能量可以利用的品质会下降，则依然要节约能源，C错误；自然界的宏观热现象的过程都有方向性，满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，D错误；第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，E正确．故选ABE.答案：ABE2．(多选)下列说法正确的是( )A．随着科技的发展，永动机是可以制成的B．在低速运动时，宏观物体的运动遵守牛顿运动定律C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不对的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生解析：永动机违反能量守恒定律，即使随着科技的发展，永动机也是不可以制成的，A错误；牛顿运动定律适用于宏观低速的物体运动，B正确；能量不可以凭空产生，即“不吃草”则无法“跑”，所以“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不对的，C正确；由能量守恒定律可知，能量是不能凭空产生的，D错误．答案：BC3．(2023·天津模拟预测)(多选)根据热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是( ) A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能B．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C．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 ℃D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以被制造出来解析：机械能可以全部转化为内能，而内能也可以全部转化为机械能，只是在这个过程中会引起其他变化，A正确；根据热力学第二定律可知，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正确；根据热力学第三定律可知，制冷机也不能使温度降到－293 ℃(低于绝对零度)，C错误；第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能被制造出来，D错误．答案：AB4．根据热力学中的有关知识，下列说法正确的是( )A．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－273 ℃B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违背热力学第一定律C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能解析：尽管技术不断进步，发生热传递热机的效率仍不能达到100%，制冷机也无法使温度降到绝对零度(－273 ℃)及以下，A错误；第二类永动机虽不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律，故永不可能制成，B错误；热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，C 正确；由热力学第二定律可知，不管如何改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，也不可能实现内能完全转化为机械能，D错误．答案：C5．(2022·高三课时练习)17世纪70年代，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下．下列关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是( )A．满足能量守恒定律，所以可能实现B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现解析：维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律．铁球上升过程中，磁场力对铁球做正功，使铁球增加了机械能；但铁球下落时，同样也受到磁场力，而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量，所以，维尔金斯“永动机”不可能实现．答案：DB级能力提升6．关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是( )A．制造第一类永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳B．空调机既能制热，又能制冷，说明能量可以创造和消失C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天D．一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒解析：第一类永动机违背能量守恒定律，无论设想看上去多么巧妙，都是一种徒劳，A正确；空调可以制冷也能制热，但是空调只是运输热量，并没有创造能量，故B错误；虽然自然界的能量是守恒的，但存在能量耗散，不同的能量其可利用的品质不同，能源危机不是杞人忧天，C错误；单摆在来回摆动许多次后总会停下来，机械能减少，是由于摩擦等各种因素使动能变成了其他形式的能量，能量是守恒的，D错误．答案：A7．(2022·湖南卷)(多选)利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离．如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成．高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位．气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B 端流出．下列说法正确的是( )A．A端为冷端，B端为热端B．A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的C．A端流出的气体内能一定大于B端流出的D．该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律E．该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律解析：依题意，中心部位为热运动速率较低的气体，与挡板相作用后反弹，从A端流出，而边缘部分热运动速率较高的气体从B端流出；同种气体分子平均热运动速率较大，其对应的温度也就较高，所以A端为冷端、B端为热端，故A正确；依题意，A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，所以从A端流出的气体分子热运动平均速度小于从B端流出的，故B正确；A端流出的气体分子热运动速率较小，B端流出的气体分子热运动速率较大，则从A端流出的气体分子平均动能小于从B端流出的气体分子平均动能，内能的多少还与分子数有关；依题意，不能得出从A端流出的气体内能一定大于从B 端流出的气体内能，故C错误；该装置将冷热不均的气体进行分离，喷嘴处有高压，即通过外界做功而实现的，并非是自发进行的，没有违背热力学第二定律；温度较低的从A端出、较高的从B端出，也符合能量守恒定律，故D错误，E正确．答案：ABE8．(2022·山东枣庄高二统考期末)我国建成后的“天宫”空间站，是“天和核心舱”“问天实验舱”和“梦天实验舱”的三舱组合体，三舱皆有“气闸舱”；航天员出站时，要途经“气闸舱”“减压”后才能出站；从太空返回空间站时要途经“气闸舱”“升压”后才能进站．“气闸舱”的原理如图所示，相通的两容器A、B之间装有阀门K，A内充满气体，B内为真空；打开阀门K后，A内的气体进入B中，达到平衡后，再关闭阀门K；B即为“气闸舱”．若整个系统跟外界没有热交换，气体为理想气体，则( )A．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，对外做了功B．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体膨胀，温度降低C．容器A内的气体进入容器B的过程中，气体分子势能减少D．即使阀门K一直处于打开状态，容器B中气体也不可能自发地全部退回到容器A中解析：当阀门K被打开时，容器A中的气体进入容器B中，由于容器B中为真空，所以气体体积膨胀，对外不做功，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体为理想气体，分子势能不变，则气体的温度也不变，故A、B、C错误；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，容器B中气体不能自发地全部退回到容器A中，故D 正确．答案：D9．(2022·云南文山高二统考期末)(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图，压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列有关说法正确的是( )A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违反热力学第二定律D．电冰箱和常见家用空调虽然都是制冷设备，但制冷原理却完全不相同解析：由热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，除非有外界的影响或帮助．电冰箱把热量从温度较低的内部传到温度较高的外部，需要压缩机的帮助并消耗电能，故A错误，B正确；电冰箱的工作原理没有违反热力学第二定律，两者的制冷原理相同，故D错误，C正确．答案：BCC级拓展创新10．以下是历史上曾经出现的几种永动机的设计方案示意图：图(a)是想利用短杆上的重球产生的作用，使轮子不停地转动；图(b)是想利用像灯芯那样的棉线把水吸到高处，再流下冲击轮子的叶片，使轮子不停地转动；图(c)是想利用重物在水中受浮力作用而上升，带动轮子不停地转动．请仔细分析这些永动机的设想，指出它们不可能实现的原因．几种永动机的设想示意图解析：不消耗能量而能永远对外做功的机器违反了能量守恒定律，永动机在一定时间内能保持转动，但是由于摩擦力的存在，将有一部分能量以热量的形式散失掉，如果不补充散失掉的这部分能量，则机器不能永远运动，即能量是不可能无中生有的，所以自然界中不可能存在永动机，这三种永动机都违背了能量守恒定律．答案：见解析。

课时3.4热力学第二定律--2021-2022学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019选择性必修第三册）一、教学目标1. 了解热力学第二定律的基本内容和意义；2. 掌握热力学第二定律的数学表达式和应用；3. 通过实例分析，理解热力学第二定律对于能量转化的限制和影响。

二、教学内容1. 热力学第二定律的基本概念及物理意义；2. 热力学第二定律的数学表达式及推导；3. 热力学第二定律在自然界中的应用；4. 热力学第二定律的试题分析和解题方法。

三、教学重难点1. 热力学第二定律的数学表达式及推导；2. 热力学第二定律在自然界中的应用。

四、教学方法1. 讲授法：通过讲解、举例等方式让学生理解热力学第二定律的基本概念和数学表达式；2. 实验法：通过演示实验，让学生深入理解热力学第二定律的物理意义和应用；3. 练习法：通过大量练习题，让学生掌握热力学第二定律的解题方法。

五、教学过程1. 导入新知识导入热力学第二定律的概念，引导学生思考：为什么热量不能从低温物体自发流向高温物体？为什么汽车引擎中的能量转化是不完全的？2. 正文（1）热力学第二定律的概念及物理意义讲解热力学第二定律的基本概念和物理意义，阐述热力学第二定律在能量转化和热力学过程中的限制和意义。

（2）热力学第二定律的数学表达式及推导讲解热力学第二定律的数学表达式及推导过程，引导学生理解热力学第二定律的数学基础和表达形式。

（3）热力学第二定律在自然界中的应用通过实例分析，让学生深入理解热力学第二定律在自然界中的应用，如地球上的热交换、恒星的能量转化等。

（4）热力学第二定律的试题分析和解题方法通过讲解典型的热力学第二定律练习题，引导学生理解热力学第二定律的解题方法和应用技巧。

3. 实验通过实验示范，让学生深入理解热力学第二定律的物理意义和应用。

4. 课堂练习针对热力学第二定律的相关知识点，进行课堂练习，检验学生的掌握情况，并针对性地答疑解惑，让学生更好地掌握相关知识。