2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第二定律習題 教科版選修3-3

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1、2022學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第二定律習題 教科版選修3-3 一、選擇題 1.關于熱力學第一定律和熱力學第二定律,下列論述正確的是( ). A.熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化,而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能,故這兩條定律是相互矛盾的 B.內能可以轉化為其他形式的能,只是會產(chǎn)生其他影響,故兩條定律并不矛盾 C.兩條定律都是有關能量的轉化規(guī)律,它們不但不矛盾,而且沒有本質區(qū)別 D.其實,能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律 2.以下哪個現(xiàn)象不違背熱力學第二定

2、律( ). A.一杯熱茶在打開蓋后,茶會自動變得更熱 B.沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機,其效率可能是100% C.桶中渾濁的泥水在靜置一段時間后,泥沙下沉,上面的水變清,泥、水自動分離 D.熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 3.下列關于能量耗散的說法,正確的是( ). A.能量耗散使能的總量減少,違背了能量守恒定律 B.能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內能再也不能被人類利用 C.各種形式的能量向內能的轉化,是能夠自動全額發(fā)生的 D.能量耗散導致能量品質的降低 4.關于能源,以下說法中正確的是( ). A.煤、石油

3、、天然氣等燃料的化學能實際上是太陽能轉化而成的 B.能源的利用過程,實質上是能的轉化和轉移的過程 C.到目前為止,人類所利用的所有能源實際上都是太陽能轉化而成的 D.核能和地熱能來自地球本身 5.當前世界上日益嚴重的環(huán)境問題主要源于( ). A.溫室效應 B.厄爾尼諾現(xiàn)象 C.人類對環(huán)境的污染和破壞 D.火山噴發(fā)和地震 6.下列敘述中不正確的是( ). A.市區(qū)禁止摩托車通行是為了提高城區(qū)空氣質量 B.無氟冰箱的使用會使臭氧層受到不同程度的破壞 C.大

4、氣中CO2含量的增多是引起溫室效應的主要原因 D.“白色污染”是當前環(huán)境保護亟待解決的問題之一 7.如圖所示為電冰箱的工作原理圖.壓縮機工作時,強迫制冷劑在冰箱內外的管道中不斷循環(huán).那么,下列說法中正確的是( ). A.在冰箱內的管道中,制冷劑迅速膨脹并吸收熱量 B.在冰箱外的管道中,制冷劑迅速膨脹并放出熱量 C.在冰箱內的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量 D.在冰箱內的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量 8.下面關于熱力學第二定律微觀意義的說法正確的是( ). A.從微觀的角度看,熱力學第二定律

5、是一個統(tǒng)計規(guī)律 B.一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 C.有的自然過程沿著分子熱運動無序性增人的方向進行,有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 D.在任何自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小 9.第二類永動機不可能制成,這是因為( ). A.違背了能量守恒定律 B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C.機械能不能全部轉變?yōu)閮饶? D.內能不能全部轉化為機械能,同時不引起其他變化 10.裝有渾濁黃河水的杯子置于與它溫度相同的絕熱容器中,過一段時問,泥沙沉淀,則杯中水溫將( ). A.升高 B.不變

6、 C.下降 D.無法確定 二、填空題 11.熱量會自動地從________傳給________,但不會自發(fā)地從________傳給________,這說明:熱傳導的過程是有________的,這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行,但是向相反的方向不能________地進行,要實現(xiàn)相反方向的過程,必須有________,因而產(chǎn)生________或引起________. 12.根據(jù)熱力學定律和分子動理論,可知理想氣體在溫度升高時,內能 (填:不變、增大、減?。坏诙愑绖訖C不可能制成的主要原因是違背了 13.只要確定了____

7、____,符合這個________的就叫做有序,有序和無序是相對的.無序意味著各處都一樣,沒有差別,而有序則相反. 14.如果一個“宏觀態(tài)”對應的“微觀態(tài)”比較多,就說這個“宏觀態(tài)”是比較________. 三、解答題 15.根據(jù)你對熵增加原理的解釋,舉出一些系統(tǒng)從有序變?yōu)闊o序的例子. 16.有一座瀑布的高度是50 m,流量為12 m3/s,計劃在瀑布底部利用水流能發(fā)電,設在瀑布頂處水流速率與從發(fā)電機處水輪機內流出速率相等,且水流能有65%被利用,求安裝的發(fā)電機功率最多多大?(g取10 m/s2) 17.水能是可再生能源,可持續(xù)地利用它來發(fā)電,為人類提供“清潔”的能源,若

8、一水力發(fā)電站水庫的平均流量為Q(m3/s),落差為h,發(fā)電效率為,則全年發(fā)電量(kW·h)是多少?(g取10m/s2) 【答案與解析】 一、選擇題 1.【答案】B 【解析】熱力學第一定律和熱力學第二定律并不矛盾,機械能和內能的轉化具有方向性,故B選項正確. 2.【答案】C 【解析】茶不會自發(fā)地變得更熱,選項A錯誤;無論什么樣的熱機,效率永遠不會達到100%,選項B錯誤;熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體,選項D錯誤。 3.【答案】B、C、D 【解析】能量耗散是能量在轉化的過程中有一部分以內能的形式被周圍環(huán)境吸收,遵守能量守恒定律,但使得能量的品質降低,故A錯,D對

9、;耗散的內能無法再被利用,B項對;其他形式的能在一定的條件下可以全部轉化為內能,但相反過程卻不能夠全額進行,C項對. 【點評】能量耗散不僅遵循能量守恒定律,而且從能量的角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性. 4.【答案】A、B、D 5.【答案】C 6.【答案】A 7.【答案】A、D 【解析】壓縮機工作時,把冰箱內的熱量傳到冰箱外部,故A、D正確. 8.【答案】A、D 【解析】系統(tǒng)的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態(tài)的變化,從微觀角度看,熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律,所以A對.熱力學第二定律的微觀意義是“一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方

10、向進行”,所以B、C均錯.D是在引入熵之后對熱力學第二定律微觀意義的描述.D對. 9.【答案】D 【解析】第二類永動機的設想雖然符合能量守恒定律,但是違背了能量轉化中有些過程是不可逆的規(guī)律,所以不可能制成,選項D正確。 10.【答案】A 【解析】泥沙下沉,其重力勢能轉化為內能,使水溫升高,故A選項正確. 二、填空題 11.【答案】高溫物體 低溫物體 低溫物體 高溫物體 方向性 自發(fā) 外力幫助 影響 其他變化(或能量的消耗) 12.【答案】增大;熱力學第二定律 13.【答案】某種規(guī)則 規(guī)則 14.【答案】無序的 三、解答題 15.【答案】見解析

11、 【解析】根據(jù)熵增加原理,自然界的一切自發(fā)過程,總是朝著熵增加的方向進行,而熵是描述系統(tǒng)無序程度的物理量,熵越大,無序程度越高.所以,熵的增加就意味著系統(tǒng)無序程度的增加.這意味著自然界的一切自發(fā)過程,總是朝著從有序向無序的方向轉化.如:燃料的燃燒、氣體的擴散、一切生命體從生產(chǎn)到消亡,都經(jīng)歷了一個從有序到無序的發(fā)展過程. 16.【答案】見解析 【解析】設流量為Q,水的密度為,在t時間內 通過水輪機的水的質量為m=Qt,水的機械能有65%轉化為電能,故發(fā)電機功率為 =1×103×12×10×50×65% W=3.9×103 kW. 17.【答案】見解析 【解析】解法一:每秒鐘的水能轉化為電能的量為,即發(fā)電的功率,所以全年的發(fā)電量為E=365×24×10-3Qgh(kW·h)=8.8×104Qh(kW·h). 解法二:全年的水能為E1=Qgh×365×24×3600 J.水能轉化為電能的效率為,所以,產(chǎn)生的電能為E2=E1.全年的發(fā)電量為 。

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