高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 热力学第二定律课后练习题

4　热力学第二定律

一、单选题

1．下列说法正确的是（　　）

A．功可以完全转化为热量，而热量不可以完全转化为功

B．热机必须是具有两个热库，才能实现热功转化

C．热机的效率不可能大于1，但可能等于1

D．热机的效率必定小于1

2．下列说法正确的是（　　）

A．能量耗散说明能量在不断减少

B．能量耗散从能量转化角度反映出自然界的宏观过程具有方向性

C．热量不可能从低温物体传给高温物体

D．根据热力学第二定律，在火力发电机中，燃气的内能可以全部转化为电能

3．下列说法中正确的是（　　）

A．电动机是把电能全部转化为机械能的装置

B．热机是将内能全部转化为机械能的装置

C．随着技术不断发展，可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能

D．虽然不同形式的能量可以相互转化，但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以完全利用

4．下列说法正确的是（　　）

A．冰箱能使热量从低温物体传给高温物体，因此不遵循热力学第二定律

B．空调工作时消耗的电能比室内温度降低所放出的热量要多

C．自发的热传导是不可逆的

D．可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响

5．下列说法中正确的是（　　）

A．在一房间内，打开冰箱门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低

B．从目前的理论看来，只要实验设备足够先进，可以使温度降低到 -273℃

C．在对手机充电的过程中，提供的电能比电池得到的化学能要多

D．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化

6．如图所示为单库双向潮汐电站的示意图，在海湾建一双拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库，其中、、、为水闸.利用潮汐造成的坝内、外水位差，引导高水位的海水通过水轮发电机，使发电机发电.涨、落潮时要得到如图所示的海水流向，则应该（　　）

A．涨潮时、打开，、关闭；退潮时、关闭，、打开

B．涨潮时、打开，、关闭；退潮时、关闭，、打开

C．涨潮时、打开，、关闭；退潮时、关闭，、打开

D．涨潮时、打开，、关闭；退潮时、关闭，、打开

7．下列说法中正确的是（　　）

A．热量不可能从低温物体传到高温物体 B．无机械能的物体必无内能

C．气体的扩散过程具有方向性 D．机械能和内能可以相互自发转化

8．下列说法正确的是（　　）

A．一定质量的理想气体吸热时，其温度一定升高

B．第一类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．一定质量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减少

9．关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（　　）

A．摩擦生热的过程是不可逆的

B．所有能量守恒的过程都是可逆的

C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机

二、多选题

10．根据热力学第二定律，下列说法中正确的是（　　）

A．不可能从单一热源吸热并把它全部用来做功，而不引起其他变化

B．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机是可以实现的

C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化

D．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能

11．关于电冰箱，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不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为它消耗了电能

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二定律

12．关于“能量耗散”，下列说法正确的是（　　）

A．能量耗散导致能量品质的降低

B．能量耗散使能的总量减少且违背了能量守恒定律

C．能量耗散是指耗散在环境中的内能无法再被人类利用

D．各种形式的能量向内能转化时是能够自动全额发生的

三、填空题

13．如图所示的是澳大利亚决定投入巨资进行一项“大型环保能源工程”——建造一座高达1000m的“太阳塔”。其原因是随着经济的发展，常规能源的消耗急剧增长，一方面造成地球上______、______等自然资源的短缺，另一方面也对环境产生巨大的污染，如______、______、______等给人类生存环境带来巨大的灾难。为了延缓、避免这些灾难的发生，我们就必须开拓______、开发______。“太阳塔”的建造是人类实现上述目标的一次有益的尝试。

四、实验题

14．现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是______________（填选项前的编号）

①化石能源为清洁能源           ②纳米材料的粒度在1-100μm之间

③半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间

④液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性

五、解答题

15．装着压缩气体的钢瓶，打开阀门后会听到“哧——”的一声，气体喷到外面。会不会有这样的现象：外面的气体自发地进入钢瓶，使瓶内的压强变大？说出理由。

参考答案

1．D

【详解】

A．开尔文表述没有排除热量可以完全转化为功，但必然要产生其他变化，比如气体等温膨胀，气体内能完全转化为功，但气体体积增大了，A错误；

B．开尔文表述指出，热机不可能只有单一热库，但未必就是两个热库，可以具有两个以上热库，B错误；

CD．由

η=

可知，只要

Q2≠0

就有

η≠1

如果Q2=0，则低温热库不存在，违背了开尔文表述，C错误，D正确。

故选D。

2．B

【详解】

A．能量耗散是指能量的可利用率越来越低，由于能量守恒，故能量不会减少，A错误；

B．根据热力学定律可知，与热现象有关的宏观自然过程具有方向性，能量耗散就是从能量的角度反映了这种方向性，B正确；

C．根据热力学第二定律可知，能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体，但可以借助其他办法实现，C错误；

D．火力发电机发电时，能量转化的过程为化学能—内能—机械能—电能，因为内能—机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，D错误。

故选B。

3．D

【详解】

A．由于电阻的存在，电流通过电动机时一定会发热，电能不能全部转化为机械能，A错误；

B．根据热力学第二定律知，热机不可能将内能全部转化为机械能，B错误；

C．违背热力学第二定律，C错误；

D．由于能量耗散，能源的可利用率降低，D正确。

故选D。

4．C

【详解】

A．有外界的帮助和影响，热量可以从低温物体传给高温物体，所以A错误；

B．空调是搬运热量的，消耗的电能可以大于可以等于也可以小于室内温度降低所放出的热量，具体要看空调的效率，B错误；

C．热力学第二定律的克劳修斯表述：“热量不能自发地从低温物体传到高温物体”也就是说自发的热传导是不可逆的，C正确；

D．热力学第二定律的开尔文表述：“不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。”所以不可能通过给物体加热而使它运动起来但不产生其他影响，这违背了热力学第二定律，D错误。

故选C。

5．C

【详解】

A．在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高。故A错误；
B．-273℃是绝对零度，是不可能达到的。故B错误；
C．在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多。故C正确；
D．机械能可以自发地全部转化为内能正确，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响。故D错误。
故选C。

6．B

【详解】

涨潮时，海洋水位高，水库水位低，为了得到题图所示的海水流向，、打开，、关闭；退潮时，海洋水位低，水库水位高，为了得到如图所示的海水流向，、关闭，、打开，故B正确，ACD错误。

故选B。

7．C

【详解】

A．热量可能从低温物体传到高温物体，但要引起其他的变化，A错误；

B．任何物体都具有内能，无机械能的物体也有内能，B错误；

C．根据热力学第二定律可知，气体的扩散过程具有方向性，C正确；

D．机械能和内能不可以相互自发转化，具有不可逆性，D错误。

故选C。

8．C

【详解】

A．根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体吸热时，可能对外做功，其温度不一定升高。故A错误；

B．第一类永动机违反了能量守恒定律。故B错误；

C．当分子力表现为斥力，分子间距离的减小时，分子力做负功，分子力和分子势能增大。故C正确；

D．温度降低，分子的平均动能减小，分子每次对器壁的撞击力减小，要保证压强不变，分子单位时间对器壁单位面积平均碰撞次数必增加，故D错误。

故选C。

9．A

【详解】

A．摩擦过程会自发地产生热量，但热量不能自发地产生摩擦，所以摩擦生热的过程是不可逆的，A正确；

B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B错误；

C．热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，C错误；

D．能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，但能量在利用的过程中产生能量耗散，所以会发生能源危机，D错误。

故选A。

10．AD

【详解】

A．热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性，故A正确；

B．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须有外界的帮助，故B错误；

C．冰箱向外传递热量时消耗了电能，故C错误；

D．火力发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能向机械能转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不会全部变为电能，故D正确。

故选AD。

11．BC

【详解】

AB．由热力学第二定律知，热量不能自 发的有低温物体传到高温物体，除非施加外部的影响和帮助。电冰箱把热量从低温的内部传到高温外部，需要压缩机的帮助并消耗电能。故A错误，B正确；

C．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．电冰箱的工作原理并不违背热力学第二定律，故D错误；

故选BC。

12．ACD

【详解】

AB．能量耗散是能量在转化过程中有一部分以内能的方式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，B错误A正确；

C．耗散的内能无法被人类再利用，选项C正确；

D．其他形式的能可以自动全部转化为内能，选项D正确。

故选ACD。

13．石油    煤炭    酸雨    臭氧层被破坏    温室效应    新能源利用技术    清洁能源   

【详解】

随着经济的发展，常规能源的消耗急剧增长，一方面造成地球上石油、煤炭等自然资源的短缺，另一方面也对环境产生巨大的污染，如酸雨、臭氧层被破坏、温室效应等给人类生存环境带来巨大的灾难。为了延缓、避免这些灾难的发生，我们就必须开拓新能源利用技术、开发清洁能源。“太阳塔”的建造是人类实现上述目标的一次有益的尝试。

[1] 石油

[2] 煤炭

[3] 酸雨

[4] 臭氧层被破坏

[5] 温室效应

[6] 新能源利用技术

[7] 清洁能源

14．③

【详解】

①．化石能源燃烧时产生二氧化碳，造成温室气体效应；煤碳和石油中含有硫，燃烧时产生二氧化硫等物质使雨水的酸度增高等等，说明化石能源不是清洁能源；①错误；

②．纳米材料的粒度在1-100nm，而不是1-100μm，②错误；

③．半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间，③正确；

④．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向异性（不是同性），④错误。

故选③。

15．不会，理由见解析

【详解】

不会。打开阀门后，钢瓶中的压缩气体喷到外面，是一个扩散过程，分子的扩散运动总是从密度较大的区域向密度较小的区域进行的，其逆过程是不能自发发生的。