2019-2020年高中物理 第10章 第4、5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋同步練習(xí) 新人教版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 第10章 第4、5節(jié) 熱力學(xué)第二定律 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋同步練習(xí) 新人教版選修3-3 一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題) 1.第二類永動機(jī)不可能制成,是因為( ) A.違背了能量的守恒定律 B.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C.機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時不引起其他變化 答案:D 解析:第二類永動機(jī)的設(shè)想并不違背能量守恒定律,但卻違背了涉及熱量的能量轉(zhuǎn)化過程是有方向性的規(guī)律。故選項A錯;在引起其他變化的情況下,熱量可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體。故B錯。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 2.我們絕不會看到:一個放在水平地面上的物體,靠降低溫度,可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動能,使這個物體運動起來。其原因是( ) A.這違反了能量守恒定律 B.在任何條件下內(nèi)能都不可能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,只有機(jī)械能才會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性,內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是有條件的 D.以上說法均不正確 答案:C 解析:機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化,但必須通過做功來實現(xiàn)。由熱力學(xué)第二定律可知,內(nèi)能不可能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,同時不引起其他變化。 3.下列敘述中正確的是( ) A.對一定質(zhì)量的氣體加熱,其內(nèi)能可能減小 B.在任何系統(tǒng)中,一切過程都朝著熵增加的方向進(jìn)行 C.物體的溫度升高,分子熱運動變得劇烈,每個分子動能都增大 D.根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知,熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體,但不可能從低溫物體傳到高溫物體 答案:A 解析:對一定質(zhì)量的氣體,內(nèi)能的變化既與熱傳遞有關(guān)又與做功有關(guān),對氣體加熱,氣體的內(nèi)能可能減小,A正確。系統(tǒng)總是自發(fā)地朝著熵增加的方向進(jìn)行,B錯誤。溫度升高,分子的平均動能增大,但每個分子的動能不一定都增大,C錯誤。熱量在一定條件下可以從低溫物體傳到高溫物體,D項錯誤。 4.從微觀角度看( ) A.熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律 B.一個孤立系統(tǒng)總是從熵大的狀態(tài)向熵小的狀態(tài)發(fā)展 C.一個宏觀狀態(tài)所對應(yīng)的微觀狀態(tài)越多,越是無序,熵值越大 D.出現(xiàn)概率越大的宏觀狀態(tài),熵值越大 答案:ACD 解析:由熵增加原理——一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行,可知B錯誤,A、C、D正確。 5.根據(jù)熱力學(xué)第二定律,下列判斷正確的有( ) A.熱機(jī)中燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成機(jī)械能 B.電流的能不可能全部變成內(nèi)能 C.在火力發(fā)電機(jī)中,燃?xì)獾膬?nèi)能不可能全部變成電能 D.在熱傳導(dǎo)中,熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體 答案:ACD 解析:凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀熱現(xiàn)象都具有方向性。無論采用何種設(shè)備和手段進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化,總是遵循“機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”,故A正確。由電流熱效應(yīng)中的焦耳定律可知,電流的能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故B錯誤?;鹆Πl(fā)電機(jī)發(fā)電時,能量轉(zhuǎn)化的過程為內(nèi)能→機(jī)械能→電能,因為內(nèi)能→機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中會對外放出熱量,故燃?xì)獾膬?nèi)能必然不能全部變?yōu)殡娔?,C正確。熱量從低溫物體傳遞到高溫物體不能自發(fā)進(jìn)行,必須借助外界的幫助,結(jié)果會帶來其他影響,這正是熱力學(xué)第二定律第一種(克氏)表述的主要思想,故D正確。 二、非選擇題 6.熱力學(xué)第二定律常見的表述有以下兩種: 第一種表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化; 第二種表述;不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變化。 (a)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖;外界對制冷機(jī)做功,使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。請你根據(jù)第二種表述完成示意圖(b)。根據(jù)你的理解,熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)是________________。 答案:如圖所示, 實質(zhì):一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性。 7.如圖將一滴紅墨水滴入一杯清水中,紅墨水會逐漸擴(kuò)散到整杯水中,呈均勻分布,試說明這個過程中熵的變化。 答案:墨水原來處于較小的空間(一滴),無序度小,后來處于較大空間,無序度大,故熵變大。 8.制冷機(jī)是一種利用工作物質(zhì),使熱量從低溫物體傳到高溫物體的裝置,通過制冷機(jī)的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。夏天,將房間一臺正在工作的電冰箱的門打開,試分析這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度?為什么? 答案:不會降低室內(nèi)的平均溫度。若將一臺正在工作的電冰箱的門打開,盡管可以不斷向室內(nèi)釋放冷氣,但同時冰箱的箱體向室內(nèi)散熱,就整個房間來說,由于外界通過導(dǎo)線不斷有能量輸入,室內(nèi)的溫度會不斷升高。 能力提升 一、選擇題(1~3題為單選題,4、5題為多選題) 1.(南陽市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是( ) A.溫度升高,分子的平均動能增大,每次碰撞對容器壁的作用力增大,壓強(qiáng)一定增大 B.體積減小,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多,氣體的內(nèi)能一定增大 C.絕熱壓縮一定質(zhì)量的理想氣體時,外界對氣體做功,內(nèi)能增加,壓強(qiáng)一定增大 D.一定質(zhì)量的理想氣體向真空自由膨脹時,體積增大,熵減小 答案:C 解析:對于一定質(zhì)量的理想氣體溫度升高,但如果氣體體積增大,壓強(qiáng)不一定增大,A錯;體積減小,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多,但如果對外放熱,氣體的內(nèi)能可能減小,B錯;孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展,D錯。只有C對。 2.下列宏觀過程不能用熱力學(xué)第二定律解釋的是( ) A.大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(jīng)過一段時間大米、小米不會自動分開 B.將一滴紅墨水滴入一杯清水中,會均勻擴(kuò)散到整杯水中,經(jīng)過一段時間,墨水和清水不會自動分開 C.冬季的夜晚,放在室外的物體隨氣溫的降低,不會由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而動起來 D.隨著節(jié)能減排措施的不斷完善,最終也不會使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100% 答案:A 解析:熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律,A不屬于熱現(xiàn)象。 3.關(guān)于氣體向真空中擴(kuò)散的規(guī)律,下列敘述中錯誤的是( ) A.氣體分子數(shù)越少,擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 B.氣體分子數(shù)越多,擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 C.?dāng)U散到真空中的分子在整個容器中分布得越均勻,其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大 D.氣體向真空中擴(kuò)散時,總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進(jìn)行 答案:B 解析:氣體分子數(shù)越多,其宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越多,無序性越大,所以回到原狀態(tài)的可能性越小,因此B錯誤。 4.關(guān)于第二類永動機(jī),下列說法正確的是( ) A.沒有冷凝器,只有單一的熱源,能將從單一熱源吸收的熱量全部用來做功,而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動機(jī) B.第二類永動機(jī)違反了能量守恒定律,所以不可能制成 C.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D.第二類永動機(jī)不可能制成,說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能卻不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,同時不引起其他變化 答案:AD 解析:根據(jù)第二類永動機(jī)的定義可知A選項正確,第二類永動機(jī)不違反能量守恒定律,而是違反熱力學(xué)第二定律,所以B選項錯誤。機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能在引起其他變化時可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,C選項錯誤,D選項正確。所以,該題的正確答案是A、D。 5.以一副撲克牌為例,下列關(guān)于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的認(rèn)識中不正確的是( ) A.按黑桃、紅桃、草花、方塊的順序,而且從大到小將撲克牌排列起來,撲克牌這時是有序的 B.將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,撲克牌是無序的,每部分內(nèi)部是有序的 C.一副撲克牌,這就是一個宏觀態(tài),將牌洗動一次就是一個微觀態(tài) D.一副撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,這是一個宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,它是該宏觀態(tài)對應(yīng)的一個微觀態(tài) 答案:BD 解析: 選項 個性分析 綜合點評 A正確 撲克牌的排列是有確定規(guī)則的,是有序的 規(guī)定了某個規(guī)則,就規(guī)定了一個“宏觀態(tài)”,符合這個規(guī)則的就是有序,破壞了這個規(guī)則,則原有“宏觀態(tài)”改變 B錯誤 按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,是有序的,內(nèi)部是無序的 C正確 一副撲克牌是一個系統(tǒng),是一個宏觀態(tài),洗動一次,該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對應(yīng)的一個微觀態(tài);奇偶分開是一種宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,原宏觀態(tài)被破壞 D錯誤 二、非選擇題 6.有以下說法: A.氣體的溫度越高,分子的平均動能越大 B.即使氣體的溫度很高,仍有一些分子的運動速度是非常小的 C.對物體做功不可能使物體的溫度升高 D.如果氣體分子間的相互作用力小到可以忽略不計,則氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān) E.一由不導(dǎo)熱的器壁做成的容器,被不導(dǎo)熱的隔板分成甲、乙兩室。甲室中裝有一定質(zhì)量的溫度為T的氣體,乙室為真空,如圖所示,提起隔板,讓甲室中的氣體進(jìn)入乙室,若甲室中氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān),則提起隔板后當(dāng)氣體重新達(dá)到平衡時,其溫度仍為T F.空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時,使熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外,所以制冷機(jī)的工作是不遵守?zé)崃W(xué)第二定律的 G.對于一定量的氣體,當(dāng)其溫度降低時,速度大的分子數(shù)目減小,速率小的分子數(shù)目增加 H.從單一熱源吸取熱量使之全部變成有用的機(jī)械功是不可能的 其中正確的是________________。 答案:ABEG 7.用兩種不同的金屬絲組成一個回路,接觸點1插在熱水中,接觸點2插在冷水中,如圖所示,電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象,這一實驗是否違反熱力學(xué)第二定律?熱水和冷水的溫度是否會發(fā)生變化?簡述這一過程中能的轉(zhuǎn)化情況。 答案:不違反;熱水溫度降低,冷水溫度升高;轉(zhuǎn)化效率低于100% 解析:溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因為熱水中的內(nèi)能減少,一部分轉(zhuǎn)化為電能,一部分傳遞給冷水,不違反熱力學(xué)第二定律。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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