人教版(2019)选择性必修三 第三章第四节热力学第二定律 课时练习

1．下列说法正确的是A．一定质量的物质，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量一定相等B．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律C．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D．浸润与不浸润是分子力作用的表现2．热力定律表明自然界中进行的热现象的宏观过程A．有的只遵守热力第一定律B．有的只遵守热力第二定律C．有的既不遵守热力第一定律，也不遵守热力第二定律D．所有的都遵守热力第一、第二定律3．下列说法正确的是A．一定质量的物质，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量一定相等B．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律C．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D．浸润与不浸润是分子力作用的表现4．下列关于热机的说法中，正确的是A．热机是把内能转化成机械能的装置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，内燃机也不可能把内能全部转化为机械能5．关于热力第二定律，下列说法正确的是A．热力第二定律是通过实验总结出来的实验定律B．热力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．热力第二定律是物理家从理论推导得出来的结果D．由于热力第二定律没有理论和实验的依据，因此没有实际意义6．下列说法正确的是A．热力第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力第二定律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 J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，使低温物体温度更低，高温物体的温度更高D．将两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开8．如图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。

第三章 4.基础达标练一、选择题1．(多选)下列说法正确的是( AD )A．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律B．一切自发过程总是沿着分子热运动无序性减小的方向进行C．有的自发过程沿着分子热运动无序性增大的方向进行，有的自发过程沿着分子热运动无序性减小的方向进行D．在任何自发过程中，一个孤立系统的总熵不会减小解析：从热力学第二定律的微观本质看，一切不可逆过程总是沿着大量分子热运动无序性增大的方向进行，热力学第二定律是一个统计规律，A正确，B错误。

任何自发过程总是朝着无序程度增大的方向进行，也就是熵增加的方向进行，C错误，D正确。

2．(2022·上海金山中学高二上期末)关于能量的转化，下列说法中正确的是( D )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．空调机既能制热又能制冷，说明传热不存在方向性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解析：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；能量在转化过程中会由高品质能量转化为低品质能量，故可利用性会降低，选项B错误；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，不是自发的过程，传热有方向性，热量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。

3．(多选)(2023·山东夏津一中高二下月考)下列有关热学知识的说法中正确的是( AD )A．热量可以从低温物体传递给高温物体B．不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功C．第二类永动机不可能制成的原因是违反了能量守恒定律D．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解析：根据热力学第二定律，热量可以从低温物体传到高温物体，但是不可能不引起其他变化，故A正确；在外界的影响下，气体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，故B错误；第二类永动机不可能制成的原因是违反了热力学第二定律，故C错误；机械能可以全部转化为内能，如运动的物体只受摩擦力最终停下来，在引起其他变化的情况下，内能也可以全部转化为机械能，故D正确。

第三章热力学定律综合测试一、单选题：1．某同学利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究向自行车内胎打气、打气结束、静置一段时间,突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中气体内能的变化情况,车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示.从图中可获取的信息是 ()A.从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功,内能迅速增大B.从打气结束到拔出气门芯前,由于气体对外做功,内能缓慢减少C.拔掉气门芯后由于气体冲出对外界做功,内能急剧减少D.放气后静置一段时间,由于外界再次对气体做功,气体内能增大2.热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一是：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；其二是：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如右图示意图来表示，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，你认为下列示意图中正确的是( )3.飞机在万米高空飞行时，舱外气温往往在－50 ℃以下。

在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫作气团。

气团直径可达几千米。

由于气团很大，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。

高空气团温度很低的原因可能是( )A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，同时对外放热，使气团自身温度降低B．地面的气团上升到高空的过程中收缩，同时从周围吸收热量，使周围温度降低C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀，气团对外做功，气团内能大量减少，气团温度降低D．地面的气团上升到高空的过程中收缩，外界对气团做功，故周围温度降低4.如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小5.一定质量的理想气体沿p－V坐标图中曲线所示的方向发生变化，其中曲线ADB是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分，则( )A．气体由A经C到B，一定是放热的B．气体由B经C为A，一定是吸热的C．气体由A经C到B再经D到A，吸热多于放热D．气体由A经C到B再经D到A，放热多于吸热6.一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上，气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态，再沿与横轴平行的直线变化到c状态，a、c两点位于与纵轴平行的直线上，以下说法中正确的是( )A．由a状态至b状态过程中，气体放出热量，内能减少B．由b状态至c状态过程中，气体对外做功，内能减少C．c状态与a状态相比，c状态分子平均距离较大，分子平均动能较大D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能相等7.一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。

第三章热力学定律1. 功、热和内能的改变................................................................................................. - 1 -2.热力学第一定律能量守恒定律............................................................................... - 7 -3.热力学第二定律......................................................................................................... - 13 -章末综合测验................................................................................................................ - 18 -1. 功、热和内能的改变1．(多选)下列说法正确的是()A．外界对气体做功，气体的内能一定增大B．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大C．气体温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大D．做功和热传递对改变物体的内能是等效的CD[物体内能的变化与做功和热传递两个因素有关。

外界对气体做功，同时物体有可能向外界放出热量，内能有可能不变甚至减小，故A错误；同理，气体从外界吸收热量，同时也有可能对外界做功，气体的内能不一定增大，故B错误；而温度是物体分子热运动平均动能的标志，气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大，故C、D正确。

]2．(多选)在一个绝热汽缸里，若因气体膨胀，活塞把重物逐渐举高，则在这个过程中，汽缸中的气体(可视为理想气体)()A．温度升高B．温度降低C．内能增加D．内能减少BD[汽缸绝热，封闭气体膨胀对活塞做功，气体的内能减少。

第三章2、3A组·基础达标1．在一个与外界没有热交换的房间内打开冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内的温度将()A．降低B．升高C．不变D．无法确定【答案】B【解析】取房间内气体及电冰箱(有散热装置)为系统，冰箱消耗电能，对系统做功，系统总内能增加，房间内温度升高，B正确．2．压力锅结构如图所示，盖好锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热，锅内气体对压力阀及外界做功1.5 J，并向外界释放了2.5 J的热量，则下列说法中正确的是()A．锅内原有气体的内能没有发生变化B．锅内原有气体的内能增加了3 JC．锅内原有气体的内能减少了3 JD．锅内原有气体的内能减少了4 J【答案】D【解析】由于锅内气体对外界做功1.5 J，则W＝－1.5 J，并向外界释放了2.5 J的热量，则Q＝－2.5 J，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，故内能ΔU＝－1.5 J＋(－2.5 J)＝－4 J，故气体的内能减少4 J，D正确．3．(多选)下列过程可能发生的是()A．物体吸收热量，同时对外做功，内能增加B．物体吸收热量，同时对外做功，内能减少C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加【答案】ABD【解析】当物体吸收的热量多于物体对外做的功时，物体的内能就增加，A正确；当物体吸收的热量少于物体对外做的功时，物体的内能就减少，B正确；外界对物体做功，同时物体吸热，由热力学第一定律可知物体的内能必增加，C错误；当物体放出的热量少于外界对物体做的功时，物体的内能增加，D正确．4．如图所示，容器中A、B部分各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下是水，上为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流动，最后达到平衡．在这个过程中，下面说法正确的是()A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加【答案】D【解析】由W＝p·S·Δh＝p·ΔV可知大气压力对A、B两管中水做功的代数和为零，但由于水的重心下降，重力势能减小，由能量守恒定律可知水的内能增加，D正确．5．恒温的水池中，有一气泡缓慢上升，在此过程中，气泡的体积会逐渐增大，不考虑气泡内气体分子势能的变化，下列说法中正确的是()A．气泡内的气体对外界做功B．气泡内的气体内能增加C．气泡内的气体与外界没有热传递D．气泡内气体分子的平均动能减小【答案】A【解析】气泡体积增大，对外做功，由于温度不变，因此分子平均动能不变，气体的内能不变，根据ΔU＝W＋Q可知，气体吸收热量，A正确，B、C、D错误．6．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中()A．外界对气体做功，气体内能增大B ．外界对气体做功，气体内能减小C ．气体对外界做功，气体内能增大D ．气体对外界做功，气体内能减小【答案】A【解析】本题考查了热力学第一定律，理解做功和热传递可以改变物体的内能．筒内气体不与外界发生热交换，M 向下滑动的过程中，外界对气体做功，由热力学第一定律可知气体内能增大，A 正确．7．(多选)如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦．现用外力作用在活塞上，使其缓慢上升．环境温度保持不变，大气压不变，系统始终处于平衡状态．在活塞上升过程中( )A ．气体体积逐渐增大，内能增加B ．气体压强逐渐减小，内能不变C ．气体压强逐渐增大，放出热量D ．气体对外界做功，吸收热量【答案】BD【解析】活塞上升，体积逐渐增大，理想气体的内能与温度相关联，温度保持不变，则内能不变，A 错误；根据理想气体状态方程pV T＝C ，可知体积增大，温度不变，故压强减小；因为温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知系统吸热，B 、D 正确，C 错误．8．(多选)景颇族的祖先发明的点火器如图所示，用牛角做套筒，木制推杆前端粘着艾绒，猛推推杆，艾绒即可点燃．对于筒内封闭的气体，在此压缩过程中下列说法不正确的是( )A ．气体温度升高，压强不变B ．气体温度升高，压强变大C ．气体对外界做正功，气体内能增加D ．外界对气体做正功，气体内能减少【答案】ACD【解析】由于套筒内封闭着一定质量的气体，当猛推推杆时推杆迅速压缩气体，外界对气体做正功．由于这一过程进行得很快，可以看成是一个近似的绝热过程，即整个系统来不及向外界传递热量．根据热力学第一定律，这时外力做的功只能用来增加气体的内能，这就使气体分子的运动加剧，引起气体分子平均动能增加，气体温度升高．所以艾绒即刻被点燃．由于被封闭的气体质量不变，温度升高，而体积变小，则由气体状态方程知压强变大．故B 正确，A 、C 、D 错误．9．(多选)(2023年全国卷节选)在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是( )A ．气体的体积不变，温度升高B ．气体的体积减小，温度降低C ．气体的体积减小，温度升高D ．气体的体积增大，温度不变【答案】ABD【解析】气体的体积不变温度升高，则气体的内能升高，体积不变气体做功为零，因此气体吸收热量，A 正确；气体的体积减小温度降低，则气体的内能降低，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知气体对外放热，B 正确；气体的体积减小温度升高，则气体的内能升高，体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知Q 可能等于零，即没有热量交换过程，C 错误；气体的体积增大温度不变则气体的内能不变，体积增大气体对外界做功，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，可知Q ＞0即气体吸收热量，D 正确．10．(多选)如图所示，绝热的容器内密闭一定质量的气体(不考虑分子间的作用力)，用电阻丝缓慢对其加热时，绝热活塞无摩擦地上升，下列说法正确的是( )A ．单位时间内气体分子对活塞碰撞的次数减少B ．电流对气体做功，气体对外做功，气体内能可能减少C ．电流对气体做功，气体对外做功，其内能一定增加D ．电流对气体做的功一定大于气体对外做的功【答案】ACD【解析】由题意知，气体压强不变，活塞上升，体积增大，由pV T＝C 知，气体温度升高，内能一定增加，由能的转化和守恒知，电流对气体做功一定大于气体对外做功，B 错误，C 、D 正确．由气体压强的微观解释知温度升高，气体分子与活塞碰一次对活塞的冲击力增大；而压强不变，单位时间内对活塞的冲击力不变，因此单位时间内对活塞的碰撞次数减少，A 正确．B组·能力提升11．一定质量的理想气体由状态a沿abc变化到状态c，吸收了340 J的热量，并对外做功120 J．若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，则这一过程中气体________(填“吸收”或“放出”)__________J热量．【答案】吸收260【解析】对该理想气体由状态a沿abc变化到状态c，由热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W＝340 J－120 J＝220 J，即从a状态到c状态，理想气体的内能增加了220 J；若该气体由状态a沿adc变化到状态c时，对外做功40 J，此过程理想气体的内能增加还是220 J，所以可以判定此过程吸收热量，再根据热力学第一定律可得ΔU＝Q＋W，得Q＝ΔU－W＝220 J ＋40 J＝260 J．12．在一个标准大气压下，水在沸腾时，1 g的水由液态变成同温度的水汽，其体积由1.043 cm3变为1 676 cm3．已知水的汽化热为2 263.8 J/g．求：(1)体积膨胀时气体对外界做的功W；(2)气体吸收的热量Q；(3)气体增加的内能ΔU．解：取1 g水为研究系统，1 g沸腾的水变成同温度的水汽需要吸收热量，同时由于体积膨胀，系统要对外做功，所以有ΔU＜Q吸．(1)气体在等压(大气压)下膨胀做功W＝p(V2－V1)＝1.013×105×(1 676－1.043)×10－6 J＝169.7 J．(2)气体吸热Q＝1×2 263.8 J＝2 263.8 J．(3)根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W＝2 263.8 J＋(－169.7) J＝2 094.1 J．。

4.热力学第二定律A级必备知识基础练1.(多选)下列说法正确的是( )A.热传导过程是可逆的B.机械能向内能的转化过程是不可逆的C.气体的扩散过程是可逆的D.气体向真空中的膨胀是不可逆的2.第二类永动机不可能制成,是因为( )A.违背了能量守恒定律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,而不引起其他变化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.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,内能转化为机械能是有条件的D.以上说法均不正确4.(多选)对于热力学定律,下列说法正确的是( )A.第一类永动机不可能实现,因为违背了能量守恒定律B.热力学第一定律指出,不可能达到绝对零度C.热力学第一定律指出,一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和D.热力学第二定律指出,从单一热源吸收的热量不能全部用来对外做功而不产生其他影响5.下列哪个现象属于能量耗散( )A.利用水流发电变成电能B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能C.电池的化学能转化为电能D.火炉把房子烤暖6.(新疆乌鲁木齐第八中学高二期末)以下现象违背热力学第二定律的有( )A.一杯热茶在打开盖后,茶会自动变凉B.没有漏气、没有摩擦的理想热机,其效率可能是100%C.桶中浑浊的泥水静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离D.在地面上运动的物体逐渐停下来,机械能全部变为内能7.(辽宁大连高二期中)关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,下列说法错误的是( )A.来自太阳辐射的能量B.可再生能源,取之不尽,用之不竭C.污染环境的能源D.不可再生能源,用一点,少一点B级关键能力提升练8.(福建霞浦第一中学高三阶段练习)根据热力学第二定律,下列判断不正确的是( )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变成内能C.在火力发电机中,燃料的内能不可能全部变成电能D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体9.下列过程可能发生的是( )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,其内气体自发溢出后又自发跑进去,恢复原状C.利用一些手段,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,待扩散后它们又自发地完全分开10.(江苏南通高二开学考试)小华提出了下列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B.将屋顶盖上太阳能板,可直接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11.(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。

人教版高中物理选修3-3 10.4热力学第二定律同步练习习题（含答案解析）1．下列说法中正确的是（）A，热量可以自发地从低温物体传给高温物体B，内能不能转化为动能C，摩擦生热是动能向内能的转化D，热机的效率最多可以达到100％2．下列说法正确的是（）A．第二类永动机与第一类永动机一样违背了能量守恒定律B．自然界中的能量是守恒的，所以能量永不枯竭，不必节约能源C．自然界中有的能量便于利用，有的不便于利用D．不可能让热量由低温物体传递给高温物体而不引起其它任何变化3．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方向性4．下列哪些物理过程具有方向性（）A．热传导过程B．机械能和内能的转化过程C．气体的扩散过程D．气体向真空中膨胀的过程5．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，它可以把气体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6关于第二类永动机，下列说法中正确的是（）A.它既不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律B.它既违反了热力学第一定律，也违反了热力学第二定律C.它不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律D.它只违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律7．以下哪些现象能够发生、哪些不能发生？能够发生的现象是否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8．热机效率的含义是，表达式9．试述热力学第一定律和热力学第二定律的区别与联系．10．如图10-4-1所示，气缸内盛有一定质量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气．现通过活塞杆使活塞缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过对外做功，若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是（）杆恒温10-4-1A．气体从单一热源吸热，并全部用来对外做功，因此该过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全部用来对外做功，所以该过程违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，并全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对11．等温膨胀时，理想气体所吸收的热量全部用来做功，这和热力学第二定律是否矛盾？为什么？12．试根据热力学第二定律判断下列两种说法是否正确？(1)功可以全部转换成热，但热不能全部转换为功．(2)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．参考答案:1．C 2．CD 3．C 4．ABCD 5．AD6．C7．AB不能发生CD能够发生但均不违背热力学第二定律．C中系统的势能减少了；D中消耗了电能8．热机对外做的功跟吸收的热量的比值，η9．热力学第一定律指出了在任何热力学过程中能量不会有任何增加或损失，对=QW/自然过程也没有任何限制，而热力学第二定律是解决了哪些过程可以发生。

新教材高中物理新人教版选择性必修第三册：第三章 4A组·基础达标1．(多选)下列说法正确的是( )A．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B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，所以要节约能源【答案】BD【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，但并不违背能量守恒定律，A错误；第二类永动机违背了热力学第二定律，即违背了能量转化的方向性，B正确；自然界中的能量是守恒的，但能够被人类使用的能源不断减少(能源的品质降低)，所以节约能源非常有必要，C错误，D正确．2．如图所示，某厂家声称所生产的空气能热水器能将热量从空气吸收到储水箱．下列说法中正确的是( )A．热量可以自发地从大气传递到储水箱内B．空气能热水器的工作原理违反了能量守恒定律C．空气能热水器的工作原理违反了热力学第二定律D．空气能热水器能够不断地把空气中的热量传到水箱内，但必须消耗电能【答案】D【解析】该热水器将空气中的能量转移到热水中的能量，符合能量守恒定律，但是热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，实质上在产生热水的过程中，必须消耗电能才能实现，因此也符合热力学第二定律，D正确．3．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．质量相等的80 ℃的液态萘和80 ℃的固态萘相比，具有相同的分子势能C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关【答案】D【解析】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；80 ℃的液态萘凝固成80 ℃的固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，B 错误；液体具有流动性是因为液体分子没有固定的平衡位置，C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关，D正确．4．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是( )A．即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机B．物体对外做功，其内能一定减少C．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，违反了热力学第二定律D．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律【答案】AD【解析】即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机，因为这违背热力学第二定律，A正确；物体对外做功，如果物体吸收热量，则其内能可能不会减少，B错误；制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反了热力学第二定律，因为这个过程引起了外界的变化，消耗了电能，C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，D正确．5．(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【答案】AB【解析】温差发电现象中产生电能是因为热水中的内能减少，部分转化为电能，而部分电能又转化为冷水的内能，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，因此热水温度降低，冷水温度升高，故A、B正确，C、D错误．6．人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是( )A．空调风速越大，室内空气的分子动能也越大B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．空调制热使得室内温度上升，则速率小的空气分子比例减小【答案】D【解析】室内空气的分子动能只与温度有关，与空调风速无关，A错误；空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，B错误．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，C错误；空调制热使得室内温度上升，根据温度是分子平均动能的标志，所以速率小的空气分子比例减小，D正确．7．(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背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律【答案】BC【解析】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．8．如图中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．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．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，所以此过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，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】热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：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．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．9．(多选)根据热力学定律，下列说法正确的是( )A．第二类永动机违反能量守恒定律，因此不可能制成B．效率为100%的热机是不可能制成的C．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D．从单一热源吸收热量，使之完全变为功是提高机械效率的常用手段【答案】BC【解析】第二类永动机不可能制成，是因为它违反了热力学第二定律，A错误；效率为100%的热机是不可能制成的，B正确；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，C正确；从单一热源吸收热量，使之完全变为功是不可能实现的，D错误．10．(多选)下列说法正确的是( )A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能【答案】ACD【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C 正确．B 组·能力提升11．(多选)气闸舱的原理如图所示．座舱A 与气闸舱B 间装有阀门K ，A 中充满空气，B 内为真空．航天员由太空返回到B 后，将B 封闭，打开阀门K ，A 中的空气进入B 中，最终达到平衡．假设此过程中系统保持温度不变，舱内空气可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中( )A ．气体分子对A 舱壁的压强减小B ．气体向外界放出热量C ．气体膨胀对外做功，内能减小D ．一段时间后，B 内空气绝不可能自发地全部回到A 中去【答案】AD【解析】气体温度不变，平均动能不变，但是气体向B 舱扩散时，A 舱中单位体积内分子个数减少，所以气体压强减小，A 正确；气体向真空方向扩散不对外做功，又因为气体的温度不变，内能不变，则气体与外界无热交换，B 、C 错误；由热力学第二定律可知，与热现象有关的物理过程都是不可逆的，则一段时间后，B 内气体不可能自发地全部回到A 中去，D 正确．12．一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW ，每小时耗柴油14 kg ，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/kg)解：发动机每小时做的功 W ＝Pt ＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J ，完全燃烧14 kg 柴油放出的能量Q 总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J ，有用功的能量Q 有＝W ＝2.38×108J ， 所以η＝Q 有Q 总＝2.38×108 J 6.02×108 J×100%＝39.5%， 发动机的效率是39.5%．。

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第三册3.4热力学第二定律同步课时作业（含解析）1.关于热学现象和热学规律，下列说法中正确的是（）A.可以制造一种热机，将散失到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B.布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子在永不停息地做无规则运动C.在热传递中，热量—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—定是从温度高的物体传向温度低的物体2.下面关于熵的说法错误的是( )A.熵是物体内分子运动无序程度的量度B.在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行C.热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理D.熵值越大，代表系统分子运动越无序3.某校中学生参加电视台“异想天开”节目的活动，他们提出了下列四个设想方案，哪些从理论上是可行的（）A.制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功B.制作一个制冷设备，使温度降至绝对零度以下C.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝D.将房屋顶设计太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题4.用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图甲所示)，现把隔板抽开，A中的气体自动充满整个容器(如图乙所示)，这个过程图甲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5.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6.图中气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。

4 热力学第二定律课后·训练提升基础巩固一、单项选择题1.关于热力学定律,下列说法正确的是( )A.随着高科技的不断发展,绝对零度是可以达到的B.热力学第二定律是热力学第一定律的推论C.因为第二类永动机不违反能量守恒定律,所以它将会被制造出来D.热量能自发地从高温物体传递到低温物体,不能自发地从低温物体传到高温物体答案:D解析:绝对零度是不能达到的,选项A错误;热力学第二定律和热力学第一定律是两个不同的定律,分别解释不同方面的热力学的规律,选项B错误;第二类永动机违反了热力学第二定律,所以它不会被制造出来,选项C错误;热量能够自发地从高温物体传递到低温物体,不能自发地从低温物体传递到高温物体,说明能量的转移具有一定的方向性,选项D正确。

2.关于永动机,下列说法正确的是( )A.随着科技的不断发展,永动机是可以制成的B.第一类永动机违反了热力学第二定律C.第二类永动机违反了热力学第二定律D.永动机指的是在摩擦力趋于零的条件下一直运动的机器,它不需要对外做功答案:C解析:第一类永动机指不需要外界输入能量,能够不断向外输出能量的机器,它违反了能量守恒定律,是不可能制成的,选项B错误;第二类永动机指从单一热库吸收热量全部用来对外做功,不产生其他影响的机器,它违反了热力学第二定律,也是不可能制成的,选项C正确;无论是哪种永动机,要么违反能量守恒定律,要么违反热力学第二定律,因此都不可能制成,选项A错误;无论哪种永动机都需要对外做功,选项D错误。

3.根据热力学第二定律判断,下列说法正确的是( )A.功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功B.热量可以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C.气体向真空的自由膨胀是不可逆的D.随着技术的进步,热机的效率可以达到100%答案:C解析:功可以全部转化为热,根据热力学第二定律的开尔文表述,不可能从单一热库吸收能量,把它全部变为功而不产生其他任何影响,把热全部转换为功并不是不可能,只是需要产生其他影响而已,所以选项A错误;热量可以从高温物体传到低温物体,根据热力学第二定律的克劳修斯表述,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,也就是说热量可以从低温物体传递到高温物体,只是需要产生其他影响,所以选项B 错误;气体向真空自由膨胀遵守热力学第二定律,具有方向性,所以选项C 正确;热机的效率绝对不可能达到100%,一定会有能量损失,所以选项D错误。

第2课时 理想气体、气体实验定律的微观解释考点一 理想气体及理想气体状态方程的理解1．(多选)关于理想气体的性质，下列说法正确的是( ) A ．理想气体是一种假想的物理模型，实际并不存在B ．理想气体的存在是一种人为规定，它是一种严格遵守气体实验定律的气体C ．一定质量的理想气体，平均动能增大，其温度一定升高D ．氦气是液化温度最低的气体，任何情况下均可当作理想气体 〖答 案〗 ABC2．对于一定质量的理想气体，下列状态变化中可能实现的是( ) A ．使气体体积增加而同时温度降低 B ．使气体温度升高，体积不变、压强减小 C ．使气体温度不变，而压强、体积同时增大 D ．使气体温度升高，压强减小，体积减小 〖答 案〗 A〖解 析〗 由理想气体状态方程pVT ＝C 得，A 项中若使压强减小就有可能，故A 项正确；体积不变，温度与压强应同时变大或同时变小，故B 项错误；温度不变，压强与体积成反比，故不能同时增大，故C 项错误；温度升高，压强减小，体积不可能减小，故D 项错误． 考点二 理想气体状态方程的应用3.如图1所示为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定质量的空气．若玻璃管中水柱上升，则外界大气的变化可能是( )图1A ．温度降低，压强增大B ．温度升高，压强不变C ．温度升高，压强减小D ．温度不变，压强减小 〖答 案〗 A〖解 析〗 由题意可知，封闭空气温度与大气温度相同，封闭空气体积随水柱的上升而减小，将封闭空气近似看作理想气体，根据理想气体状态方程pVT＝C ，若温度降低，体积减小，则压强可能增大、不变或减小，A 正确；若温度升高，体积减小，则压强一定增大，B 、C 错误；若温度不变，体积减小，则压强一定增大，D 错误．4．一定质量的理想气体，经历了如图2所示的状态变化过程，则此三个状态的温度之比是( )图2A ．1∶3∶5B ．3∶6∶5C ．3∶2∶1D ．5∶6∶3〖答 案〗 B〖解 析〗 由理想气体状态方程得：pVT ＝C (C 为常量)，可见pV ＝TC ，即pV 的乘积与温度T 成正比，故B 项正确．5.(2020·上海市高二期末)如图3所示为一定质量的理想气体状态变化时的p －T 图像，由图像可知，此气体的体积( )图3A ．先不变后变大B ．先不变后变小C ．先变大后不变D ．先变小后不变 〖答 案〗 B〖解 析〗 根据理想气体状态方程pV T ＝C 可得：p ＝CV T ，可知第一阶段为等容变化，体积不变；第二阶段为等温变化，压强变大，体积变小，所以气体的体积先不变后变小，故B 正确，A 、C 、D 错误．考点三 气体实验定律的微观解释6．(多选)一定质量的理想气体，体积变大的同时，温度也升高了，那么下面判断正确的是( ) A ．气体分子平均动能增大 B ．单位体积内分子数目增多 C ．气体的压强一定保持不变 D ．气体的压强可能变大 〖答 案〗 AD7．一定质量的某种理想气体的压强为p ，热力学温度为T ，单位体积内的气体分子数为n ，则( )A ．p 增大，n 一定增大B ．T 减小，n 一定增大 C.pT增大时，n 一定增大 D.pT增大时，n 一定减小 〖答 案〗 C〖解 析〗 只有p 或T 变化，不能得出体积的变化情况，A 、B 错误；pT 增大时，V 一定减小，单位体积内的气体分子数一定增大，C 正确，D 错误．8.如图4所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，则下列结论正确的是( )图4A ．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些B ．若外界大气压增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大C ．若气温升高，则活塞距地面的高度将减小D ．若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大 〖答 案〗 D〖解 析〗 以活塞和汽缸整体为研究对象可知，整体重力等于弹簧弹力，跟外界大气压无关，即弹簧压缩量不变，A 错误；因为弹力不变，故活塞距地面的高度不变，C 错误；以汽缸为研究对象，若外界大气压增大，则汽缸内气体压强增大，体积减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，B 错误；若气温升高，汽缸内气体压强不变，故气体的体积增大，所以汽缸的上底面距地面的高度将增大，D 正确．9.一定质量的理想气体沿如图5所示状态变化，方向从状态a 到状态b (ba 延长线过坐标原点)，到状态c 再回到状态a .气体在三个状态的体积分别为V a 、V b 、V c ，则它们的关系正确的是( )图5A ．V a ＝V bB ．V a >V cC ．V b ＝109200V aD ．V c ＝32750V a〖答 案〗 C〖解 析〗 由题图可知，p a ＝p 0，p b ＝p c ＝2p 0，T a ＝300 K ，T c ＝600 K ，t b ＝2t a ＝54 ℃，T b ＝327 K ；由理想气体状态方程得V a ＝CT a p a ＝300 K·C p 0，V c ＝CT c p c ＝300 K·Cp 0，则V a ＝V c . 由理想气体状态方程可知V b ＝p a V a T b p b T a ＝p 0×327V a 2p 0×300＝109200V a ，故A 、B 、D 错误，C 正确．10．(2020·哈尔滨三中高二月考)如图6所示，一定质量的理想气体用质量为M 的活塞封闭在容器中，活塞与容器间光滑接触，在图中三种稳定状态下的温度分别为T 1、T 2、T 3，则T 1、T 2、T 3的大小关系为( )图6A ．T 1＝T 2＝T 3B ．T 1＜T 2＜T 3C ．T 1＞T 2＞T 3D ．T 1＜T 2＝T 3〖答 案〗 B〖解 析〗 以活塞为研究对象，对T 1、T 2状态下的气体有：p 1S ＝Mg ＋p 0S ，p 0S ＋Mg ＝p 2S ，对T 3状态下的气体有：p 0S ＋Mg ＋mg ＝p 3S ，可以得出：p 1＝p 2＜p 3；根据理想气体状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2＝p 3V 3T 3，因V 1＜V 2，p 1＝p 2，则T 1＜T 2，因V 2＝V 3，p 2＜p 3，则T 2＜T 3，即T 1＜T 2＜T 3，B 正确．11．(2019·全国卷Ⅱ)如图7所示p －V 图，1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T 1、T 2、T 3.用N 1、N 2、N 3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则N 1________N 2，T 1________T 3，N 2________N 3.(填“大于”“小于”或“等于”)图7〖答 案〗 大于 等于 大于〖解 析〗 对一定质量的理想气体，pVT 为定值，由p －V 图像可知，2p 1·V 1＝p 1·2V 1>p 1·V 1，所以T 1＝T 3>T 2.状态1与状态2时气体体积相同，单位体积内分子数相同，但状态1下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数更多，即N 1>N 2；状态2与状态3时气体压强相同，状态3下的气体分子平均动能更大，在单位时间内撞击器壁单位面积的平均次数较少，即N 2>N 3.12.如图8所示，U 形管左端封闭，右端开口，左管横截面积为右管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm 、温度为280 K 的空气柱，左右两管水银面高度差为36 cm ，外界大气压为76 cmHg.若给左管的封闭气体加热，使管内空气柱长度变为30 cm ，(忽略温度对水银体积的影响)则此时左管内气体的温度为多少？图8〖答案〗420 K〖解析〗以封闭气体为研究对象，设左管横截面积为S，当左管封闭的空气柱长度变为30 cm时，左管水银柱下降4 cm；右管水银柱上升8 cm，即两端水银柱高度差为：h′＝24 cm，由题意得：V1＝L1S＝26S，p1＝p0－p h＝76 cmHg－36 cmHg＝40 cmHg，T1＝280 K，p2＝p0－p h′＝52 cmHg，V2＝L2S＝30S.由理想气体状态方程：p1V1T1＝p2V2T2，解得T2＝420 K.13.(2020·章丘四中高二月考)如图9所示，开口向上的汽缸C静置于水平桌面上，用一横截面积S＝50 cm2的轻质活塞封闭了一定质量的理想气体，一轻绳一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮连着一劲度系数k＝1 400 N/m的竖直轻弹簧A，A下端系有一质量m＝14 kg的物块B.与活塞、弹簧相连的轻绳都竖直．开始时，缸内气体的温度t＝27 ℃，活塞到缸底的距离L1＝120 cm，弹簧恰好处于原长状态．已知外界大气压强恒为p＝1.0×105 Pa，取重力加速度g＝10 m/s2，不计一切摩擦．现使缸内气体缓慢冷却，求：图9(1)当B刚要离开桌面时汽缸内封闭气体的温度；(2)气体的温度冷却到－93 ℃时B离桌面的高度H.〖答案〗(1)198 K(2)10 cm〖解析〗(1)B刚要离开桌面时弹簧拉力为kx1＝mg解得x1＝0.1 m＝10 cm由活塞受力平衡得p 2S ＝pS －kx 1根据理想气体状态方程有pL 1S T 1＝p 2(L 1－x 1)ST 2代入数据解得T 2＝198 K.(2)当温度降至198 K 之后，若继续降温，则缸内气体的压强不变，根据盖－吕萨克定律，则有(L 1－x 1)S T 2＝(L 1－x 1－H )ST 3 代入数据解得H ＝10 cm.。