2018學(xué)年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第二定律習(xí)題 教科版選修3-3.doc

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熱力學(xué)第二定律 一、選擇題 1．關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是（ ）． A．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的 B．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)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(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別 D．其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 2．以下哪個(gè)現(xiàn)象不違背熱力學(xué)第二定律（ ）． A．一杯熱茶在打開(kāi)蓋后，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱 B．沒(méi)有漏氣、沒(méi)有摩擦的理想熱機(jī)，其效率可能是100% C．桶中渾濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離 D．熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 3．下列關(guān)于能量耗散的說(shuō)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(nèi)能再也不能被人類利用 C．各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)全額發(fā)生的 D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低 4．關(guān)于能源，以下說(shuō)法中正確的是（ ）． A．煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能實(shí)際上是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而成的 B．能源的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程 C．到目前為止，人類所利用的所有能源實(shí)際上都是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而成的 D．核能和地?zé)崮軄?lái)自地球本身 5．當(dāng)前世界上日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題主要源于（ ）． A．溫室效應(yīng) B．厄爾尼諾現(xiàn)象 C．人類對(duì)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(zhì)量 B．無(wú)氟冰箱的使用會(huì)使臭氧層受到不同程度的破壞 C．大氣中CO2含量的增多是引起溫室效應(yīng)的主要原因 D．“白色污染”是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)亟待解決的問(wèn)題之一 7．如圖所示為電冰箱的工作原理圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．那么，下列說(shuō)法中正確的是（ ）． A．在冰箱內(nèi)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(nèi)的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量 D．在冰箱內(nèi)的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量 8．下面關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法正確的是（ ）． A．從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律 B．一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行 C．有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增人的方向進(jìn)行，有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行 D．在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵不會(huì)減小 9．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，這是因?yàn)椋? ）． 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(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能 D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)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(guò)一段時(shí)問(wèn)，泥沙沉淀，則杯中水溫將（ ）． A．升高 B．不變 C．下降 D．無(wú)法確定 二、填空題 11．熱量會(huì)自動(dòng)地從________傳給________，但不會(huì)自發(fā)地從________傳給________，這說(shuō)明：熱傳導(dǎo)的過(guò)程是有________的，這個(gè)過(guò)程可以向一個(gè)方向自發(fā)地進(jìn)行，但是向相反的方向不能________地進(jìn)行，要實(shí)現(xiàn)相反方向的過(guò)程，必須有________，因而產(chǎn)生________或引起________． 12．根據(jù)熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，可知理想氣體在溫度升高時(shí)，內(nèi)能 （填：不變、增大、減?。?；第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成的主要原因是違背了 13．只要確定了________，符合這個(gè)________的就叫做有序，有序和無(wú)序是相對(duì)的．無(wú)序意味著各處都一樣，沒(méi)有差別，而有序則相反． 14．如果一個(gè)“宏觀態(tài)”對(duì)應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說(shuō)這個(gè)“宏觀態(tài)”是比較________． 三、解答題 15．根據(jù)你對(duì)熵增加原理的解釋，舉出一些系統(tǒng)從有序變?yōu)闊o(wú)序的例子． 16．有一座瀑布的高度是50 m，流量為12 m3／s，計(jì)劃在瀑布底部利用水流能發(fā)電，設(shè)在瀑布頂處水流速率與從發(fā)電機(jī)處水輪機(jī)內(nèi)流出速率相等，且水流能有65％被利用，求安裝的發(fā)電機(jī)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(lái)發(fā)電，為人類提供“清潔”的能源，若一水力發(fā)電站水庫(kù)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（kWh）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(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律并不矛盾，機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，故B選項(xiàng)正確． 2．【答案】C 【解析】茶不會(huì)自發(fā)地變得更熱，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論什么樣的熱機(jī)，效率永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到100%，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．【答案】B、C、D 【解析】能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中有一部分以內(nèi)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(zhì)降低，故A錯(cuò)，D對(duì)；耗散的內(nèi)能無(wú)法再被利用，B項(xiàng)對(duì)；其他形式的能在一定的條件下可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但相反過(guò)程卻不能夠全額進(jìn)行，C項(xiàng)對(duì)． 【點(diǎn)評(píng)】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(guò)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(jī)工作時(shí)，把冰箱內(nèi)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(xué)過(guò)程就是大量分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以A對(duì)．熱力學(xué)第二定律的微觀意義是“一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行”，所以B、C均錯(cuò)．D是在引入熵之后對(duì)熱力學(xué)第二定律微觀意義的描述．D對(duì)． 9．【答案】D 【解析】第二類永動(dòng)機(jī)的設(shè)想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉(zhuǎn)化中有些過(guò)程是不可逆的規(guī)律，所以不可能制成，選項(xiàng)D正確。 10．【答案】A 【解析】泥沙下沉，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高，故A選項(xiàng)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(xué)第二定律 13．【答案】某種規(guī)則 規(guī)則 14．【答案】無(wú)序的 三、解答題 15．【答案】見(jiàn)解析 【解析】根據(jù)熵增加原理，自然界的一切自發(fā)過(guò)程，總是朝著熵增加的方向進(jìn)行，而熵是描述系統(tǒng)無(wú)序程度的物理量，熵越大，無(wú)序程度越高．所以，熵的增加就意味著系統(tǒng)無(wú)序程度的增加．這意味著自然界的一切自發(fā)過(guò)程，總是朝著從有序向無(wú)序的方向轉(zhuǎn)化．如：燃料的燃燒、氣體的擴(kuò)散、一切生命體從生產(chǎn)到消亡，都經(jīng)歷了一個(gè)從有序到無(wú)序的發(fā)展過(guò)程． 16．【答案】見(jiàn)解析 【解析】設(shè)流量為Q，水的密度為，在t時(shí)間內(nèi) 通過(guò)水輪機(jī)的水的質(zhì)量為m=Qt，水的機(jī)械能有65％轉(zhuǎn)化為電能，故發(fā)電機(jī)功率為 =110312105065％ W=3.9103 kW． 17．【答案】見(jiàn)解析 【解析】解法一：每秒鐘的水能轉(zhuǎn)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=3652410－3Qgh（kWh）=8.8104Qh（kWh）． 解法二：全年的水能為E1=Qgh365243600 J．水能轉(zhuǎn)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 。