高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第三册4.3 热力学第二定律当堂达标检测题

【优选】第3节热力学第二定律-1优选练习

一．填空题

1．热量能自发地从高温物体转移到低温物体，说明了热传递的______．

2．如图所示是压缩式电冰箱的工作原理示意图。经过干燥过滤器后液体制冷剂进入蒸发器，汽化吸收箱体内的热量，压缩机使低温低压的制冷剂气体变成高温高压的气体，然后制冷剂在冷凝器中液化放出热量到箱体外。电冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程___________（填“违背”或“不违背”）热力学第二定律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，做的功W___________（填“大于”“小于”或“等于”）零；分子的势能将___________（填“增大”“不变”或“减小”）。

3．小明刚学了热传递的知识，想到了一个问题：在热传递过程中传递的是能量，还是温度？小明想到晚上洗澡时，用热水和冷水兑成温水，这不就是热传递现象吗？他决定用实验来研究．他从实验室借来量筒．烧杯．温度计．量热器（一种容器，绝热性能好）等器材．他先在量热器中倒入400mL温度为20℃的冷水，又倒入400mL温度为80℃的热水，稍搅拌后测得混合后的共同温度为50℃，接着他改变了水的体积和热水的初温，又做了三次实验，将数据记录在下表：（小明知道：100mL的水的质量是100g，合0.1kg，下表中水用质量表示）

根据上表中的数据，小明做了下面的计算和分析：（c水=4200J/（kg？℃））
（1）请将表格中两空格填全．       ,              
（2）在第三次实验中，冷水吸收的热量Q吸=          J，热水放出的热量Q放=            J．
小明经过计算和分析，概括了以下几点：
（1）热传递过程中，低温物体上升的温度         （一定/不一定）等于高温物体下降的温度．
（2）热传递过程中，低温物体吸收的热量             （等于/小于/大于）高温物体放出的热量．
（3）热传递过程中，传递的是            （能量/温度）．
小明经过思考，又提出了下面两个问题，请你帮他解答：
（1）要使一定质量的热水下降一定的温度，所用的冷水需要上升的温度和冷水质量之间成什么定量关系？             ．
（2）两种不同物体发生热传递时（无热量损失），要使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度，应满足的条件是      

4．热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有___________；冰箱工作时，能把冰箱内的热量传递到冰箱外，这___________（填“违反“或“不违反“）热力学第二定律。

5．能量转化是有方向性的。机械能和内能之间的转化也是有方向的，其中_____能可以完全转化为_____能。而相反的过程就不可能，除非引起其他变化。

6．热机的效率要小于1，这说明能量的转化是有       的；热量总是从高温物体向低温物体传递，这说明能量的转移也是           的

7．热力学温标是英国物理学家______建立的。在热力学温度中，绝对零度是指______。

8．热量会自发地从高温物体传给低温物体，_________（选填“能”“不能”）实现相反过程，这说明热传导具有_________性。

9．在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24KJ的功。现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5KJ的热量。在上述两个过程中，空气的内能共减小 _____KJ,空气 ______（选填“吸收”或“放出”）的总热量为_________kJ.

10．如图所示，一导热性良好的气缸竖直放置于恒温的环境中，气缸内有一质量不可忽略的水平活塞，将一定质量的理想气体封在气缸内，活塞与气缸壁无摩擦，气缸不漏气，整个装置处于平衡状态．活塞上放置一广口瓶，瓶中盛有一定量的酒精，经过一段较长时间后，与原来相比较，气体的压强________(填“减小”．“不变”或“增大”)，气体________(填“吸热”或“放热”)．

11．如图所示的蹦蹦球是一种儿童健身玩具．某同学将充足气的蹦蹦球摔向地面，球与地面撞击的过程可看作是绝热过程．与撞击前相比，球内气体分子的密集程度　   　（选填“增大”．“不变”或“减小”），气体的内能　     　（选填“增大”．“不变”或“减小”）．

12．根据制冷机的工作原理，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：

（1）工作物质的内能___________，是___________的过程；

（2）工作物质的内能___________，是___________的过程；

（3）工作物质的内能___________，是___________的过程。

13．天气预报今天的温度为23时，热力学温度为            K

14．判断下列说法的正误。

（1）热量不会从低温物体传给高温物体。（____）

（2）机械能可以完全转化为内能，而内能不可能完全转化为机械能。（____）

（3）可以从单一热库吸收热量，使之完全变为功。（____）

（4）能源是取之不尽．用之不竭的。（____）

15．给一定质量的温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”．查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．由此可知，反常膨胀时，水分子的平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，吸收的热量________(选填“大于”“小于”或“等于”)所有水分子的总势能增加量．

参考答案与试题解析

1．【答案】方向性

【解析】

略

2．【答案】不违背    小于    增大   

【解析】

[1]热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。

[2]制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功，W小于零；

[3]膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增加。

3．【答案】50，0.6，33600，33600，不一定，等于，能量，反比，比热容与质量的乘积相等．

【解析】在第三次实验时，冷水吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg？℃）×0.2kg×40℃=33600J；
热水放出的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg？℃）×0.4kg×20℃=33600J；
因此冷水升温过程需要吸收热量，热水降温过程需要放出热量，并且冷水吸收的热量等于热水放出的热量，所以在第二次实验中，也会符合该结论：假设最后的混合温度为t，则c×0.2kg×（t-25）=c×0.2kg×（75-t），解得t=50℃；
第四次实验过程中最后混合水的质量等于两次水的质量之和，即m=0.4kg+0.2kg=0.6kg；
由以上分析可知，热传递过程中，低温物体上升的温度不一定等于高温物体下降的温度；
但在热传递过程中，低温物体吸收的热量一定等于高温物体放出的热量；
所以热传递过程中，传递的是能量；
由公式cm冷△t冷=cm热△t热可知，冷水需要上升的温度和冷水质量之间成反比；
因为两种不同物体发生热传递时（无热量损失），所以它们的热量是相等的，只有它们的比热容与质量的乘积相等时，才可以使低温物体上升的温度等于高温物体下降的温度；

4．【答案】(1). 方向性    (2). 不违反

【解析】[1]热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，这说明热传递过程具有方向性；

[2]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；故热量不可以自发地从冰箱内传递到冰箱外，但借助压缩机可以实现热量传到冰箱外，故电冰箱的工作原理没有违反热力学第二定律。

5．【答案】机械    内   

【解析】【来源】上海市七宝中学2017-2018学年高二上学期期末物理试题

【详解】

[1][2] 根据热力学第二定律，一切与热现象有关的物理过程是有方向性的，机械能可以全部转化为内能，而内能不可能自发的转化成机械能；

6．【答案】方向性；有方向性

【解析】热机的效率小于1，是因为总有一些能量散发到空气中，成为无用的能量，这说明能量转化是有方向性的．热量总是从高温物体向低温物体传递，但是热量要从高温物体传到低温物体必须要有一定的外界条件，这说明能量的转移也是有方向性的

7．【答案】    (1). 开尔文；    (2). -273；

【解析】

【分析】

明确热力学温度的定义，知道其零点，同时明确热力学温度和摄氏度之间的换算关系。

【详解】英国物理学家开尔文提出热力学温标，其中每1k和对应，但其零点为；

故答案为：开尔文；

【点睛】本题考查有关温度的物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现．发明．著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。

8．【答案】不能    方向   

【解析】【来源】上海市上海中学2018-2019学年高二上学期期中物理试题

【详解】

[1][2]根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体．所以热量会自发地从高温物体传给低温物体，不能自发实现相反过程，这说明热传导具有方向性。

9．【答案】    (1). 5；    (2). 放出；    (3). 29

【解析】将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，即内能不变，外界做的功等于放出的热量．潜入海底的过程中放出的热量等于空气的内能减小．所以放出的总热量是5+24=29KJ，内能的变化：△E=W+Q=24-29=-5KJ，即内能减小5KJ．

10．【答案】减小　吸热

【解析】由于酒精蒸发，所以质量变小，气体的压强为pS＝mg＋p0S，气体的压强减小．因为气缸为导热气缸，所以气体的变化为等温变化，因为压强减小，体积增大，温度不变，所以要吸热．

11．【答案】不变，增大

【解析】【考点】热力学第一定律；热力学第二定律．

【分析】将充足气的蹦蹦球摔向地面时，球与地面撞击的后球的统计不变，而球的机械能减小，减小的机械能转化为球内气体的内能，由此分析即可．

【解答】解：在充足气的蹦蹦球摔向地面时，球与地面发生撞击，在撞击后球反弹的速度小于碰撞前的速度，可知小球的机械能减小，由能量的转化与守恒可知，球损失的机械能转化为球内气体的内能，所以气体的内能增大．由于蹦蹦球是充足气的，球在与地面碰撞后体积不变，球内的气体的质量也不变，所以球内气体分子的密集程度不变．

故答案为：不变，增大

12．【答案】增加    做功    减小    放热    增加    吸热   

【解析】

[1][2]在（1）中，压缩气体，对气体做功，内能增加；

[3][4]在（2）中，气体液化要放出热量，内能减小；

[5][6]在（3）中，是工作物质的汽化过程，要吸收热量，内能增加。

13．【答案】296．15（或296）

【解析】

试题分析：天气预报今天的温度为23时，热力学温度为：T=t+273℃=296K

考点：绝对温度和摄氏温度的关系

【名师点睛】此题考查了绝对温度和摄氏温度的关系，记住公式T=t+273℃即可解题．

14．【答案】错误    错误    正确    错误   

【解析】

略

15．【答案】    (1). 增大    (2). 大于

【解析】温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大；分子的平均动能增大，所有水分子间的总势能增大，内能是增大的。同时对外做功，根据热力学第一定律，吸收的热量大于所有水分子的总势能增加量．