2024-2025学年高中物理第十章热力学定律56热力学第二定律的微观解释能源和可持续发展课时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能源和可持续发展时间：45分钟一、单项选择题1．下列有关熵的说法中不正确的是(D)A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的C．热力学其次定律也叫做熵增加原理D．熵值越大代表越有序解析：首先应明确熵的物理意义：它是表征分子运动无序性的物理量，熵越大，说明越混乱，即越无序．热力学其次定律的微观意义表明：一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，即向熵增大的方向进行，所以热力学其次定律也叫做熵增加原理．2．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定律，却违反了热力学其次定律，故A、D两项错误，B项正确．3．关于能源的利用和节能，下列说法正确的是(D)A．依据能量守恒定律，能源的利用率应当是100%B．由于能量既不会歼灭，也不会创生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉解析：能源的运用在任何状况下都不行能达到志向状态，做到没有任何损失．虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来能源总量相等，A错误；依据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能，只可能削减，不行能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必需利用科技进步提高能源的利用率，不断开发新能源，以满意人类社会可持续发展的须要，B、C错误．4．有阅历的柴油机修理师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管旁边，去感受一下尾气的温度，就能推断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”．关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，下列说法中正确的是(B)A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的温度凹凸与柴油机是否节能无关D．以上说法均不正确解析：气体的内能不行能完全转化为柴油机的机械能，柴油在汽缸中燃烧，产生高温高压气体，是一个高温热源，而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．依据能量守恒定律，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低，即这样的柴油机就节能，故选项B是正确的．5.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，如右图．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6．关于热力学其次定律的微观意义，下列说法正确的是(CD)A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程C．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程D．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解析：分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，依据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，C、D两项正确．7．下列对能量耗散的理解正确的有(BD)A．能量耗散说明能量在不断削减B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消逝D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性解析：在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到四周环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有削减，也没有消逝，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错．8．下列过程中，可能实现的是(BC)A．将海水温度自动下降时释放的内能全部转变为机械能B．利用海洋不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能变为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度上升D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来三、非选择题9．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(“变快”“变慢”或“快慢不变”)请说明理由．答案：理由略解析：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，体积不变的条件下温度上升变快．10．一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随后又投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的；②全是咸的；③1甜4咸；④4甜1咸，这是四种不平衡的宏观态．⑤2甜3咸；⑥3甜2咸，这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，试问：(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？解析：(1)宏观态对应的微观态个数.宏观态全是甜的全是咸的1甜4咸4甜1咸2甜3咸3甜2咸微观态个数11551010(2)相对平衡的宏观态出现的概率为：P＝eq\f(10＋10,1＋1＋5＋5＋10＋10)＝eq\f(5,8).11．下面是某同学在题为《能源的利用和节约能源》的探讨性学习中收集到的有关太阳能的资料：太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的运用期和太阳寿命一样长，当太阳光照耀地面时，1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J．太阳能热水器就是干脆利用太阳能的装置，目前已经渐渐地出现在我们的生活中．该同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣扬广告：(1)若某家庭每天大约须要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃须要多长时间？(2)与效率为80%的电热水器相比，每天可节约多少电能？解析：考查能量守恒定律及能源的开发与利用．(1)设T为光照时间，k＝1.0×103J/(s·m2)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103×100×(45－25)J＝8.4×106J.太阳能热水器传给水的热量Q放＝kST