2024-2025学年高中物理第十章热力学定律5热力学第二定律的微观解释课后作业含解析新人教版选修3-3

PAGEPAGE5热力学其次定律的微观说明eq\o(\s\up7(限时：45分钟总分：100分),\s\do5())一、单项选择题(每小题7分，共49分)1．下列宏观过程不能用热力学其次定律说明的是(A)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，会匀称扩散到整杯水中，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：热力学其次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．2．下列叙述中正确的是(A)A．对肯定质量的气体加热，其内能可能减小B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行C．物体的温度上升，分子热运动变得猛烈，每个分子动能都增大D．依据热力学其次定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不行能从低温物体传到高温物体解析：对肯定质量的气体，内能的改变既与热传递有关又与做功有关，对气体加热，气体的内能可能减小，A正确．系统总是自发地朝着熵增加的方向进行，B错误．温度上升，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不肯定都增大，C错误．热量在肯定条件下可以从低温物体传到高温物体，D项错误．3．对于肯定质量的志向气体，下列说法正确的是(C)A．温度上升，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，压强肯定增大B．体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能肯定增大C．绝热压缩肯定质量的志向气体时，外界对气体做功，内能增加，压强肯定增大D．肯定质量的志向气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小解析：对于肯定质量的志向气体温度上升，但假如气体体积增大，压强不肯定增大，A错；体积减小，单位体积内的分子数增多，但假如对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错．只有C对．4．下列说法正确的是(B)A．与热现象有关的宏观过程有些是可逆的B．一切不行逆过程总是沿着大量分子热运动无序程度增大的方向进行C．由于液态水的分子无序程度比冰高，故结冰过程违反熵增加原理D．学习过程是人相识结构从无序到有序的过程，它违反了热力学其次定律5．对热力学其次定律，下列理解正确的是(B)A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不行逆的C．热量不行能由低温物体传递到高温物体D．其次类永动机违反了能量守恒定律，因此不行能制成解析：由热力学其次定律可知，热量不行能从低温物体传到高温物体，而不引起其他改变，由此说明热量由低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他改变，故C项错误；其次类永动机并不违反能量守恒，却违反了热力学其次定律，故A、D两项错误，B项正确．6．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有肯定质量的志向气体，B为真空(如下图①所示)．现把隔板抽去，A中的气体自动充溢整个容器(如下图②所示)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是(C)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部分解析：气体分子永不停息地做无规则运动，故A项错误，自由膨胀，气体对外不做功，容器绝热，其热传递的能量为零．由热力学定律及其微观说明可知内能不变，温度不变，但由于体积增大，压强减小，故B项错误，C项正确．由于涉及热现象的宏观过程都有方向性．状态总是自发从有序向无序改变，故D项错误．7．某学习小组做了如下试验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并快速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球渐渐膨胀起来，如图．在气球膨胀过程中，下列说法正确的是(B)A．该密闭气体分子间的作用力增大B．该密闭气体组成的系统熵增加C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的D．该密闭气体的体积是全部气体分子的体积之和解析：一切自然过程中，一个孤立系统的总熵不会削减，B项正确；气球膨胀分子间的距离增大，分子间的作用力减小，A项错误；气体的压强是由于气体分子频繁地撞击容器壁产生的，C项错误；因气体分子之间存在间隙，所以密闭气体的体积大于全部气体分子的体积之和，D项错误．二、多项选择题(每小题9分，共27分)8．从微观角度看(ACD)A．热力学其次定律是一个统计规律B．一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大D．出现概率越大的宏观状态，熵值越大解析：由熵增加原理——一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，可知B错误，A、C、D正确．9．倒一杯热水，然后加入适量的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又视察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是(BD)A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学其次定律是错误的B．溶解过程是有序向无序转变的过程C．结晶过程是有序向无序转变的过程D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响解析：溶解过程是自发的，是由有序向无序转变的过程；结晶过程不是自发的，通常是由于水温降低或水的蒸发引起，是由无序向有序的转变过程，故选项B、D正确，选项A、C错误．10．下面关于热力学其次定律微观意义的说法正确的是(AD)A．从微观的角度看，热力学其次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，一个孤立系统总熵不会削减解析：系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的改变，从微观角度看，热力学其次定律是一个统计规律，所以A对．热力学其次定律的微观意义是“一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行”，所以B、C均错，D是在引入熵之后对热力学其次定律微观意义的描述，D对．三、非选择题(共24分)11．(12分)质量肯定的某种物质，在压强不变的条件下，由液态Ⅰ到气态Ⅲ(可看成志向气体)改变过程中温度(T)随加热时间(t)改变关系如图所示．单位时间所汲取的热量可看作不变．(1)以下说法不正确的是A.A．在区间Ⅱ，物质的内能不变B．在区间Ⅲ，分子间的势能不变C．从区间Ⅰ到区间Ⅲ，物质的熵增加D．在区间Ⅰ，物质分子的平均动能随着时间的增加而增大(2)在区间Ⅲ，若将压强不变的条件改为体积不变，则温度上升变快(选填“变快”“变慢”或“快慢不变”)请说明理由．答案：理由见解析解析：依据热力学第肯定律ΔU＝W＋Q，志向气体的状态方程eq\f(pV,T)＝C可知，在汲取相同的热量Q时，压强不变的条件下，V增加，W<0，ΔU1＝Q－|W|；体积不变的条件下，W＝0，ΔU2＝Q；所以ΔU1<ΔU2，体积不变的条件下