高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第3章 热力学定律第3节 热力学第二定律巩固练习

3.3热力学第二定律 课时检测（解析版）

一、选择题

1．下列说法正确的是（　　）

A．若某种固体在光学上具有各向异性，则该固体可能为多晶体

B．液体表面张力的成因是表面层分子间的作用力表现为斥力

C．若液体P滴在固体Q上很难擦去，是由于附着层内分子间的距离比液体内分子间的距离小的缘故

D．某种物质从高温热源吸收20kJ的热量，不可能全部转化为机械能

2．已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（　　）

A．气体体积膨胀，对外做功

B．气体分子势能减少，内能增加

C．体积变大，温度降低

D．B中气体不可能自发地全部退回到A中

3．关于能量的转化，下列说法中正确的是（　　）

A．摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的

B．空调既能制热又能制冷说明热传递不存在方向性

C．永动机不存在的原因是能量在某些特殊情况下是不守恒的

D．由于能量的转化过程符合守恒定律，所以不会发生能源危机

4．下列说法正确的是（　　）

A．晶体一定具有规则的形状且有各向异性的特征

B．液晶光学性质与某些多晶体相似，具有各向同性

C．机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化

D．布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水，这属于毛细现象

5．下列说法正确的是（　　）

A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化

B．一定质量的单晶体在熔化过程中分子势能一定是增大的

C．清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘在做布朗运动

D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是油脂使水的表面张力增大的缘故

6．根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（　　）

A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到-273℃

B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律

C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的

D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能

7．下列说法中正确的是（　　）

A．布朗运动就是液体分子的无规则运动

B．固体不容易被压缩是因为分子间只存在斥力

C．内燃机可以把内能全部转化为机械能

D．给物体加热，物体的内能不一定增加

8．关于热力学第二定律,下列表述中正确的是( ).

A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体

B．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功

C．第二类永动机是不可能制成的

D．热力学第二定律是热力学第一定律的推论

9．下列说法中正确的是（　　）

A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动

B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大

C．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能减小

D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作不遵循热力学第二定律

10．下列说法正确的是（　　）

A．一定质量的理想气体，压强变小时，分子间的平均距离可能变小

B．晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列不规则

C．物体内能改变时，其温度一定变化

D．机械能可通过做功全部转化为内能，内能也能通过做功全部转化为机械能而不引起其他的变化

11．下列说法中正确的有

A．物体吸收热量后温度一定升高

B．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

C．第一类永动机不违反能量守恒定律

D．两类永动机都不违反热力学第二定律

12．下列说法中正确的是（　　）

A．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈

B．气体的内能包括气体分子的重力势能

C．分子间距离增大，则分子间作用力的合力减小

D．使用毛笔难以在石蜡纸上写字，这是因为墨水不浸润石蜡纸

E.不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响

13．如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内部光滑，现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中，如果环境温度保持不变，下列说法正确的是（  ）

A．气体分子平均动能不变

B．气体内能减小

C．气体吸收热量

D．气体内能不变，却对外做功，此过程违反热力学第一定律，不可能实现

E.气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律

14．下列说法中正确的是（      ）

A．晶体都具有各向异性

B．理想气体，等压膨胀过程一定吸热

C．封闭在容器内的气体很难被压缩，说明气体分子间存在斥力

D．物体的温度越高，物体中分子的无规则运动就越剧烈

E.第二类永动机不能制成是因为自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性

二、解答题

15．热传递的方向性能否简单理解为“热量不会从低温物体传给高温物体”？

16．为什么热机的效率不可能达到100%？

参考答案

1．C

【详解】

A．若某种固体在光学上具有各向异性，则该固体是单晶体，故A错误；

B．液体表面张力的成因是表面层分子间距较大，分子间作用力表现为引力，故B错误；

C．若液体P滴在固体Q上很难擦去，根据浸润的定义，是由于附着层内分子间的距离比液体内分子间的距离小的缘故，说明液体P浸润固体Q。故C正确；

D．某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量，可以全部转化为机械能，但会引起外界变化，故D错误。

故选C。

2．D

【详解】

A．打开阀门K后，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以A中的气体不会做功，故A错误；

BC．气体分子间作用力忽略不计，所以气体分子间没有分子势能，又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，气体的温度也不变，故BC错误；

D．由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不可能自发地全部退回到A中，故D正确。

故选D。

3．A

【详解】

A．根据热力学第二定律可知，摩擦生热的过程在任何情况下都是不可逆的，A正确；

B．空调既能制热又能制冷，但是消耗电能，说明在不自发地条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，B错误；

C．永动机不存在的原因是违背了能量守恒定律，C错误；

D．由于能量转移或转化是有方向性的，虽然能量守恒，但是还会产生能源危机，D错误。

故选A。

4．C

【详解】

A．多晶体各向同性。A错误；

B．液晶 具有各向异性。B错误；

C．机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，而不引起其他变化。这符合能量转化的方向性。C正确；

D．布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水，这是液体有表面张力的结果。D错误。

故选C。

5．B

【详解】

A．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外，但是要消耗电能，即能够引起其他变化，选项A错误；

B．一定质量的单晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变，即分子平均动能不变，则分子势能一定是增大的，选项B正确；

C．布朗运动用肉眼是观察不到的，即清晨时阳光透过窗户射入房间，观察到空中飞舞的粉尘不是布朗运动，选项C错误；

D．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是水对油脂是不浸润的，而水相对于玻璃是浸润的，故D错误。

故选B。

6．C

【详解】

A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机也无法使温度降到绝对零度（-273℃）及以下，A错误；

B．第二类永动机虽不违背能量守恒定律，但违反热力学第二定律，故永不可能制成，B错误；

C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，C正确；

D．不管如何改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，也不可能实现内能完全转化为机械能，D错误。

故选C。

7．D

【详解】

布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，A错误；固体不容易被压缩，是因为分子间距离较小，分子间作用力表现为斥力，B错误；根据热力学第二定律，热机的效率不可能到达1，即内燃机不可以把内能全部转化为机械能，C错误；给物体加热，物体吸热的同时可能对外做功，故物体的内能不一定增加，D正确．

8．C

【解析】

不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，但在引起其他方面的影响时，可以使热量从低温物体传到高温物体，故A错误；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其它影响，如果在产生其它影响的情况下，是可以从单一热源吸收热量，使之完全变成功．故B错误．根据热力学第二定律可知，第二类永动机是不可能制成的，故C正确；热力学第一定律的本质是物体内能改变；而热力学第二定律与热运动的方向性有关，二者的本质不同．故D错误；故选C．

【点睛】热力学第二定律的内容：①不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；②不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其它影响；③熵增加原理：不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零．

9．A

【详解】

A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，选项A正确；

B．气体的温度升高，气体分子的平均速率变大，并非每个气体分子运动的速率都增大，选项B错误；

C．一定质量100℃的水变成100℃的水蒸气，分子的平均动能不变，但是由于吸收热量，则其分子之间的势能增加，选项C错误；

D．空调机作为制冷机使用时，将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，由于要消耗电能，所以制冷机的工作仍遵循热力学第二定律，选项D错误。

故选A。

10．A

【详解】

A．一定质量的理想气体，压强变小时，体积也可能减小，分子间的平均距离可能变小，选项A正确；

B．各向异性，指内部物质微粒的排列有一定规律，即在不同方向上的微粒排列及物质结构情况不一样；各向同性，内部物质微粒的排列没有一定规律，在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同；单晶体的物理性质表现为各向异性，是由于组成晶体的微粒在空间排列规则，故B错误。

C．物体内总的内能应该是所有分子的动能和势能，而温度是分子平均动能的标志，物体内能改变时，其温度不一定变化，故C错误。

D．热力学学第二定律的一种表述：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；机械能可通过做功全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能，但有条件，是要引起其它变化，故D错误。

故选A。

11．B

【详解】

A．改变内能的方式有做功和热传递，物体吸收热量后温度不一定升高，如吸收热量的同时对外做功．故A错误；

B．据热力学第二定律可知：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．故B正确；

C．第一类永动机违反了能量守恒定律．故C错误；

D．第一类永动机不违反热力学第二定律，第二类永动机违反了热力学第二定律．故D错误．

故选B。

12．ADE

【详解】

A．分子热运动与温度有关，水的温度越高，水分子的热运动越剧烈。故A正确；

B．气体的内能包括气体分子热运动的动能和分子势能。故B错误；

C．分子间距离增大时，分子间作用力可能先减小后增大。故C错误；

D．使用毛笔难以在石蜡纸上写字，这是因为墨水不浸润石蜡纸的原因。故D正确；

E．热力学第二定律指出：不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。故E正确。

故选ADE。

13．ACE

【详解】

A．环境温度保持不变，由于气缸导热，气缸内气体温度不变，所以气缸内的气体发生等温膨胀，温度是分子热运动平均动能的标志，故分子热运动的平均动能不变，故A正确；

B．一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度不变，则气体分子的内能不变，故B错误；

C．温度不变，内能不能，体积膨胀时对外做功，根据热力学第一定律得知气体一定吸热，故C正确；

D．气体内能不变，对外做功，从外界吸收热量，不违反热力学第一定律，可以实现，故D错误；

E．由热力学第二定律知不可能从单一热源吸热全部用来做功而不引起其它变化，该气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，是在外界的影响下发生的，所以不违反热力学第二定律，故E正确。

故选ACE。

14．BDE

【详解】

A．单晶体具有各向异性，多晶体各向同性，选项A错误；

B．理想气体，等压膨胀过程,温度升高，内能增大，且对外做功，则一定吸热，选项B正确；

C．封闭在容器内的气体很难被压缩，这是大气压的缘故，与气体分子间的斥力无关，选项C错误；

D．物体的温度越高，物体中分子的无规则运动就越剧烈，选项D正确；

E．第二类永动机不能制成是因为自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项E正确；

故选BDE。

15．不能，两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体，使高温物体的温度降低，低温物体的温度升高，这个过程是自发进行的，不需要任何外界的影响或者帮助，有时我们也能实现热量从低温物体传给高温物体，如电冰箱，但这不是自发地进行的，需要消耗电能

【详解】

略

16．见解析

【详解】

热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，克服机械间摩擦做功，剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到100%。