【导学练】高中物理鲁科版(2019)选择性必修3：3.3-4 课后素养落实8 热力学第二定律 熵-系统无序程度的量度习题

课后素养落实(八)(建议用时：40分钟)题组一热力学第二定律1．下列说法正确的是()A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性B．热量不可能从低温物体传给高温物体C．气体的扩散过程具有方向性D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性C[热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是会不会产生其他影响，B错误；气体扩散过程具有方向性，C正确。]2．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量不可能从低温物体传递给高温物体C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了0.5×105JD[由热力学第二定律知B、C错误；绝对零度不可能达到，A错误；由热力学第一定律知D正确。]3．关于热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小D．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大B[由热力学第二定律可知，A错误，B正确；由分子间作用力与分子间距离的关系可知，C错误；温度升高时，物体中分子的平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，D错误。]4．下列说法正确的是()A．冰箱能够把热量从低温物体传递到高温物体，所以它不遵循热力学第二定律B．气体对外做功，内能一定减少C．物体的温度越高，分子的平均动能越大D．第二类永动机因为违反了能量守恒定律所以无法实现C[冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体要消耗电能，因此遵循热力学第二定律，所以A错误；根据热力学第一定律可得ΔU＝W＋Q，物体内能的变化不但与气体做功与否有关，还要考虑物体与外界热量的传递，所以B错误；物体的温度越高，分子的平均动能越大，所以C正确；第二类永动机不违反能量守恒定律，违反了物理过程的方向性，所以D错误。故选C。]5．下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制造成功的原因是能量不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一物体，或从一种形式转化为另一种形式B．热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性C．因为能量守恒，所以能源危机是不可能的D．摩擦力做功的过程，必定有机械能转化为内能B[第二类永动机不可能制造成功的原因是违背热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，选项A错误；热力学第二定律可表述为所有自发的热现象的宏观过程都具有方向性，选项B正确；能量虽然守恒，但有些能量耗散以后就将不能再利用，故要节约能源，C错误；静摩擦力做功，没有机械能转化为内能，故D错误。故选B。]6．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其他变化；其二：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。第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙。[解析]由题图甲可知，使热量由低温物体传到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如图所示。[答案]见解析7．下列说法正确的是()A．能量的耗散反映出自然界的宏观过程是没有方向性的B．能量守恒表明，节约能源是无意义的C．随着科技的发展，永动机是可以制成的D．能量守恒定律是自然界遵循的普遍规律D[能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误；能量虽然守恒，但可利用的品质降低了，故B错误；永动机违背了热力学定律，故是无法制造成功的，故C错误；能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本规律之一，小到原子世界，大到宇宙天体，只要有能的变化，无论是什么变化，都遵循能量守恒定律，故D正确。]8．地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018t，如果这些海水的温度降低0.1℃，将要放出5.8×1023J的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不可能制成的，其原因是()A．内能不可以转化成机械能B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律D．上述三种原因都不正确C[本题考查热力学第一、第二定律的应用，内能可以转化成机械能，如热机，选项A错误；内能转化成机械能的过程满足热力学第一定律，即能量守恒定律，选项B错误；热力学第二定律告诉我们：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，选项C正确。]题组二熵——系统无序程度的量度9．(多选)对于孤立体系中发生的实际过程，下列说法中正确的是()A．系统的总熵只能增大，不可能减小B．系统的总熵可能增大，可能不变，还可能减小C．系统逐渐从比较有序的状态向无序的状态发展D．系统逐渐从比较无序的状态向更加有序的状态发展AC[根据熵增加原理，一个孤立系统发生的实际过程，总熵只能增大，A正确，B错误；再根据熵的物理意义，它量度系统的无序程度，熵越大，无序程度越大，故C正确，D错误。]10．(多选)我们绝不会看到：一个放在水平地面上的物体，靠降低温度，可以把内能自发地转化为动能，使这个物体运动起来。其原因的下列说法正确的是()A．这违背了能量守恒定律B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的D．机械能可以全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化CD[机械能和内能可以相互转化，但必须通过做功来实现。由热力学第二定律可知，内能不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循能量守恒定律，故C、D正确。]11．(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BC[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，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。]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/kg)。[解析]计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求热效率。发动机每小时做的功W＝Pt＝66150W×3600s＝2.3814×108J完全燃烧14kg柴油放出的能量Q总＝4.3×107×14J＝6.02×108J有用功的能量Q有＝W＝2.3814×108J所以η＝eq\f(Q有,Q总)＝eq\f(2.3814×108J,6.02×108J)×100%≈39.6%发动机的效率是39.6%。[答案]39.6%13．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例。如图表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机。涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲。潮落至最低点时放水发电，如图乙。待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙。设海湾面积为5.0×107m2，高潮与低潮间高度差为3.0m，则一天内流水的平均功率为________MW。[解析]潮汐发电其实质就是将海水的