2023春新教材高中物理第3章热力学定律4热力学第二定律课后提升训练新人教版选择性

第三章4A组·基础达标1．下列过程中，可能发生的是()A．某工作物质从高温热源吸收20kJ的热量，全部转化为机械能，而没有产生其他任何影响B．打开一高压密闭容器，其内气体自发溢出后又自发跑进去，恢复原状C．利用其他手段，使低温物体温度更低，高温物体温度更高D．两瓶不同液体自发混合，然后又自发地各自分开【答案】C【解析】根据热力学第二定律，热量不可能从低温物体自发地传给高温物体，而不引起其他的变化，但如果有第三者的介入是可以实现的，故C正确；热量自发地全部转化为机械能是不可能的，故A错误；气体膨胀具有方向性，故B错误；扩散现象具有方向性，D错误．2．如图所示，某厂家声称所生产的空气能热水器能将热量从空气吸收到储水箱．下列说法中正确的是()A．热量可以自发地从大气传递到储水箱内B．空气能热水器的工作原理违反了能量守恒定律C．空气能热水器的工作原理违反了热力学第二定律D．空气能热水器能够不断地把空气中的热量传到水箱内，但必须消耗电能【答案】D【解析】该热水器将空气中的能量转移到热水中的能量，符合能量守恒定律，但是热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，实质上在产生热水的过程中，必须消耗电能才能实现，因此也符合热力学第二定律．所以选项D正确．3．下列说法正确的是()A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行B．质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘相比，具有相同的分子势能C．液体具有流动性是因为液体分子具有固定的平衡位置D．气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关【答案】D【解析】熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，A错误；80℃的液态萘凝固成80℃的固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，B错误；液体具有流动性是因为液体分子没有固定的平衡位置，C错误；气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与单位体积内气体的分子数和温度都有关，D正确．4．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是()A．即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机B．物体对外做功，其内能一定减少C．制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，违反了热力学第二定律D．第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律【答案】AD【解析】即使科技的进步，人类也不可能生产出从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其他变化的热机，因为这违背热力学第二定律，A正确；物体对外做功，如果物体吸收热量，则其内能可能不会减少，B错误；制冷设备实现从低温热源处吸热，并在高温热源处放热，没有违反了热力学第二定律，因为这个过程引起了外界的变化，消耗了电能，C错误；第一类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律，D正确．5．(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路，接触点1插在热水中，接触点2插在冷水中，如图所示，电流计指针会发生偏转，这就是温差发电现象．关于这一现象，正确的说法是()A．这一实验过程不违反热力学第二定律B．在实验过程中，热水一定降温、冷水一定升温C．在实验过程中，热水内能全部转化成电能，电能则部分转化成冷水的内能D．在实验过程中，热水的内能只有部分转化成电能，电能则全部转化成冷水的内能【答案】AB【解析】温差发电现象中产生电能是因为热水中的内能减少，部分转化为电能，而部分电能又转化为冷水的内能，转化效率低于100%，不违反热力学第二定律，因此热水温度降低，冷水温度升高，故A、B正确，C、D错误．6．人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是()A．空调风速越大，室内空气的分子动能也越大B．空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．空调制热使得室内温度上升，则速率小的空气分子比例减小【答案】D【解析】室内空气的分子动能只与温度有关，与空调风速无关，A错误；空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，做的是布朗运动，不是分子热运动，B错误．空调既能制热又能制冷，说明在不自发的条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，C错误；空调制热使得室内温度上升，根据温度是分子平均动能的标志，所以速率小的空气分子比例减小，D正确．7．(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环，在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是()A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能C．电冰箱的工作原理不违背热力学第一定律D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律【答案】BC【解析】热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确．8．如图中汽缸内盛有一定量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁的接触面是光滑的，但不漏气．现将活塞杆与外界连接，使其缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功．若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是()A．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，所以此过程违反热力学第二定律B．气体从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不对【答案】C【解析】热力学第二定律从机械能与内能转化过程的方向性来描述是：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．本题中如果没有外界的帮助，比如外力拉动活塞杆使活塞向右移动，使气体膨胀对外做功，导致气体温度略微降低，是不可能从外界吸收热量的，即这一过程虽然是气体从单一热源吸热，全用来对外做功，但引起了其他变化，所以此过程不违反热力学第二定律．9．(多选)下列宏观过程能用热力学第二定律解释的是()A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而且经过一段时间大米、小米不会自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，墨水会均匀扩散到整杯水中，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，不会由于内能自发地转化为机械能而动起来D．即使节能减排措施不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%【答案】BCD【解析】热力学第二定律反映了与热现象有关的宏观过程具有方向性，A不属于热现象，A错误；由热力学第二定律可知B、C、D正确．10．(多选)下列说法正确的是()A．机械能和内能的转化具有方向性B．电流的能不可全部转化为内能C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能【答案】ACD【解析】凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能，而不引起其他变化，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确．B组·能力提升11．(多选)气闸舱的原理如图所示．座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空．航天员由太空返回到B后，将B封闭，打开阀门K，A中的空气进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统保持温度不变，舱内空气可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中()A．气体分子对A舱壁的压强减小B．气体向外界放出热量C．气体膨胀对外做功，内能减小D．一段时间后，B内空气绝不可能自发地全部回到A中去【答案】AD【解析】气体温度不变，平均动能不变，但是气体向B舱扩散时，A舱中单位体积内分子个数减少，所以气体压强减小，A正确；气体向真空方向扩散不对外做功，又因为气体的温度不变，内能不变，则气体与外界无热交换，B、C错误；由热力学第二定律可知，与热现象有关的物理过程都是不可逆的，则一段时间后，B内气体不可能自发地全部回到A中去，D正确．12．一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗柴油14kg，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107J/