高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第三册第三节 热力学第二定律优秀复习练习题

3.3 热力学第二定律  同步练习

一、单选题

1．下列说法正确的是（　　）

A．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”

B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些非晶体在不同的方向上有不同的光学性质

C．一定质量的理想气体温度升高、体积减小时，气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大

D．同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，分子平均动能也不相同

【答案】C

【解析】A．热力学第二定律可表述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他的变化”，选项A错误；B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质，即表现为各向异性，选项B错误；C．一定质量的理想气体温度升高、体积减小时，气体的压强变大，则气体分子对单位面积器壁的平均作用力增大，选项C正确；D．同种液体在相同温度下形成的未饱和汽、饱和汽的压强不相同，由于温度相同，则分子平均动能相同，选项D错误。故选C。

2．关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是（　　）

A．第二类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律

B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第二定律

C．由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传递一定会改变内能

D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的。

【答案】D

【解析】A. 第二类永动机不违反能量守恒定律，违反热力学第二定律，故A错误；B．第一类永动机不可能制成是因为违反了热力学第一定律，故B错误；C．改变内能的方式有做功和热传递，二者在内能的改变上是一样的，若对外做功的同时吸收热量，内能可能不变，故C错误；D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传到高温物体是可能的，故D正确。故选D。

3．下列关于热学中的一些说法，正确的是（　　）

A．温度是分子平均动能的标志，两个动能不同的分子相比，动能大的温度高

B．茶叶蛋变色是布朗运动的结果

C．“水火箭”在用打气筒加压时，若瓶体积和瓶内外空气温度几乎不变化，则瓶内气体分子单位时间内对瓶壁撞击次数增加

D．电冰箱能把热量从低温的箱内传到高温的箱外，违背了热力学第二定律，但符合热力学第一定律

【答案】C

【解析】A．温度是分子平均动能的标志是统计规律，适用于大量分子，对于单个分子不成立，A错误；B．茶叶蛋变色属于扩散现象，B错误；C．“水火箭”在用打气筒加压时，瓶内气体分子数密度增大，因为温度几乎不变，故分子平均动能不变，故单位时间内对瓶壁撞击次数增加，C正确；D．热力学第二定律可以表述为：“不可能使热量从低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化”，电冰箱把热量从低温的箱内传到高温的箱外，消耗了其他形式能，产生了其他变化，不违背热力学第二定律，D错误。故选C。

4．下列叙述正确的是（　　）

A．科技在发展，今后温度可以达到绝对零度 B．布朗运动就是液体分子的热运动

C．对一定质量的气体加热，其内能可能减小 D．相对湿度越大说明空气越干燥

【答案】C

【解析】A．绝对零度是低温的极限，即使科技在发展，今后温度也不可以达到绝对零度，A错误；       

B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的热运动的表现，B错误；C．对一定质量的气体加热，若气体对外做功，则其内能可能减小，C正确；D．相对湿度越小说明空气越干燥，D错误。故选C。

5．下列说法正确的是（　　）

A．根据热力学定律知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体

B．盛有气体的容器做加速运动时，容器中气体的内能必定会随之增大

C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果

D．当两块薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水膜具有表面张力

【答案】C

【解析】A．根据热力学定律知，热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体，但要引起其它变化，故A错误；B．理想气体的内能由温度决定，与物体的宏观速度大小无关，故B错误；C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果，故C正确；D．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开，这是由于水分子与玻璃分子间引力的结果，故D错误。故选C。

6．下列说法正确的是（       ）

A．0℃的冰融化成0℃的水，分子的平均动能不变，内能变小

B．载重汽车卸去货物的过程中，外界对汽车轮胎内的气体做正功

C．热量可以从低温物体传递到高温物体

D．一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中，压强一定增加

【答案】C

【解析】A．0℃的冰融化成0℃的水，温度不变，则分子的平均动能不变；该过程要吸收热量，则内能变大，选项A错误；B．载重汽车卸去货物的过程中，轮胎内气体压强减小，体积变大，汽车轮胎内的气体对外界做功，选项B错误；C．根据热力学第二定律，热量可以从低温物体传递到高温物体，但要引起其他的变化，选项C正确；D．根据可知，一定量的某种理想气体在等温膨胀过程中，压强一定减小，选项D错误。故选C。

7．下列说法错误的是（　　）

A．某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内分子数为

B．气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动的结果

C．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

D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成

【答案】C

【解析】A．某气体的摩尔质量为M，分子质量为m，则1摩尔气体的分子数，若1摩尔该气体的体积为V，则该气体单位体积内的分子数为，故A正确；B．气体如果失去了容器的约束会散开，这是因为气体分子热运动的结果，故B正确；C．根据热力学第二定律，热机的效率不可能到达100%，则即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终也不可能实现内能完全转化为机械能，故C错误；D．生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故D正确。本题选错误的，故选C。

8．下面说法中正确的有（　　）

A．不计分子之间的分子势能，质量和温度相同的氢气和氧气具有相同的内能

B．1 g 100 ℃水的内能等于1 g 100 ℃水蒸气的内能

C．内能少的物体也可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体

D．某种物体的温度为0 ℃，说明该物体中分子的平均动能为零

【答案】C

【解析】A．温度相同，则分子的平均动能相同，但质量相同的氢气和氧气的分子数不相同，因此氢气和氧气的内能不相同，A错误；B．水变成相同温度的水蒸气需要吸收热量，因此1 g 100 ℃水的内能小于1 g 100 ℃水蒸气的内能，B错误；C．内能少的物体可能温度高，内能多的物体可能温度低，因此内能少的物体也可以自发地将一部分内能转移给内能多的物体，C正确；D．某种物体的温度为0 ℃，但物体中的分子依然在做无规则的运动，物体中分子的平均动能不为零，D错误；故选C。

9．关于热现象，下列说法正确的是（　　）

A．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小

B．液晶像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向同性

C．热量可以自发地从低温物体向高温物体传递

D．液面上部的蒸汽达到饱和时，就没有液体分子从液面飞出，所以从宏观上看液体不再蒸发

【答案】A

【解析】A．两个邻近的分子之间同时存在着引力和斥力，引力和斥力都随着分子间距离的增大而减小，故A正确；B．液晶是一类特殊的物质形态，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质和某些晶体相似，具有各向异性，故B错误；C．根据热力学第二定律知：热量可以自发的从高温物体向低温物体传递，但要从低温物体向高温物体传递，一定会引起其他变化，故C错误；D．液面上部的蒸汽达到饱和时，液体分子从液面飞出，同时有蒸汽分子进入液体中，从宏观上看，液体不再蒸发，故D错误。故选A。

10．下列说法正确的是（     ）

A．露珠是空气中的水蒸气凝结而成，凝结过程中分子间的引力增大，斥力减小

B．冰箱制冷，说明在引起其他变化的情况下，温度是可以从低温物体传到高温物体的

C．布朗运动是由悬浮在液体中的固体小颗粒之间的相互碰撞产生的，因此固体颗粒越小，布朗运动越明显

D．物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，在一定条件下，某些非晶体也可以转化为晶体

【答案】D

【解析】A．分子间同时存在引力和斥力，且引力和斥力都随着分子间距离的减小而增大。水由气态凝结成液态的水，分子间距离变小，引力和斥力都增大，A错误；B．热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，温度不能传递，B错误；C．布朗运动是液体分子无规则热运动对固体小颗粒的碰撞产生的，C错误；D．一种物质，可以是晶体，也可以是非晶体。非晶体的结构是不稳定的，在适当的条件下要向晶体转化。例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，D正确。故选D。

二、多选题

11．下列说法正确的是（　　）

A．1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能

B．如果附着层内液体分子间距离小于液体内部分子间距离，则液体浸润该固体

C．给自行车轮胎打气时，越打越费劲，原因是轮胎内气体分子间斥力增大的缘故

D．一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒与器壁平均碰撞次数随着温度降低而减小

E．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律

【答案】ABD

【解析】A．1g100℃的水转化为水蒸气要吸收热量，故1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能，A正确；B．如果附着层内液体分子间距离小于液体内部分子间距离，附着层内液体分子斥力起主要作用，使液体浸润该固体，B正确；C．给自行车轮胎打气时，越打越费劲，原因是轮胎内气体压强增大的缘故，气体分子间的相互作用力几乎可以忽略，C错误；D．一定质量的理想气体，在体积不变时，随着温度降低，由

可知，气体压强减小，故分子每秒与器壁平均碰撞次数减小，D正确；E．第二类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第二定律，E错误。故选ABD。

12．下列说法正确的是（　　）

A．悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动是布朗运动

B．单晶体和多晶体均有固定的熔点

C．相同质量的0℃的水和冰的内能相同

D．热量可以由低温物体传递给高温物体

E．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性

【答案】ABD

【解析】A．悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动是布朗运动，选项A正确；B．单晶体和多晶体均有固定的熔点，选项B正确；C．0℃的冰熔化为同温度的水要吸收热量，则相同质量的0℃的冰的内能小于0℃的水的内能，选项C错误；D．根据热力学第二定律可知，热量可以由低温物体传递给高温物体，但要引起其他的变化，选项D正确；E．热传递存在方向性是说热量只能自发的从高温物体传向低温物体，空调机既能致冷又能致热，并不能说明热传递不存在方向性，而是在反向时，要引起其他方面的变化，故E错误。

故选ABD。

13．空调即空气调节器，是通过压缩机等装置使热量在室内和室外转移。制冷时从室内吸收热量释放到室外，制热时从室外吸收热量释放到室内。图所示为某空调的铭牌，对空调、空调的铭牌以及热学的相关知识，以下说法中正确的是（　　）

A．空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体

B．热量只能从高温物体传到低温物体，不能从低温物体传到高温物体

C．空调工作是消耗较少的电能来“搬运”了更多的热量，并不违背能量守恒定律

D．可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零

E．图示铭牌的标注有误，因为额定制冷（热）功率小于额定制冷（热）量，不符合能量守恒定律

【答案】ACD

【解析】AB．热量只能自发地从高温物体传到低温物体，如果不是自发地情况下可以从低温物体传到高温物体。空调的工作说明了热量可以从低温物体传到高温物体，A正确，B错误；C．空调可以制冷，也可以制热。在空调制冷过程中，通过压缩机的工作，将周围环境的热能转移”到室外，而工作过程中压缩机线圈通过电流会产生热量，室外机的“电风扇”用来排气。空调在制冷过程中，电能有一部分转化为机械能（“压缩机”和“电风扇”会转动），另有一部分电能转化为内能（压缩机和“电风扇”工作时其线圈通过电流会发热）。可见排放到室外的热量包含从室内吸收的热量和电流做功产生的热量，故空调工作“搬运”了更多的热量，此过程不违背能量守恒，C正确；D．可能通过改进技术，实现空调在制热时具有更小的制热功率和更大的制热量，但是制热功率不能减小到零，制热功率减小到零空调就不能制热了。不存在不消耗电能就能制热的空调，不符合能量守恒定律，D正确；E．空调制热时获得的热量，一部分是通过电流做功，消耗电能获的，另一部分是从外界吸收的热量，并不违反能量守恒定律，E错误。故选ACD。

14．气闸舱是载人航天器中供航天员进人太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空。航天员由太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡。假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　）

A．气体内能不变

B．气体体积增大，压强减小

C．气体对外做功，内能减小

D． B中气体可自发地全部退回到A中

E．气体分子单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数将减少

【答案】ABE

【解析】AC．根据热力学第一定律，气体没有对外做功，也没有和外界发生热交换，因此内能保持不变，A正确，C错误；B．内能保持不变，也就是气体的温度不变，根据玻意耳定律，体积增大，压强减小，B正确；D．根据热力学第二定律，B中气体可不可能自发地全部退回到A中，D错误；E．由于温度不变，即分子运动的快慢程度不变，而体积增加，单位体积内的分子数减少，从而单位时间内对座舱A舱壁单位面积的碰撞次数将减少，E正确。故选ABE。

三、解答题

15．请你估算一下，一辆汽车每行驶消耗的能量相当于一个家庭多少天的用电量？怎样才能更有效地节约能量？参考数据：小汽车的“耗油量”约，汽油的热值为，电视机功率约，电灯功率约，洗衣机功率约。

【答案】0.43；见解析

【解析】一辆汽车每行驶消耗的能量为

Q=7L×700kg/m3×≈2.3×107J

家庭日均用电量约为

随手关闭电器、使用环保型汽车可节约能源。

16．炎炎夏日，两位同学在凉爽的空调室内，就空调机的工作过程是否遵循热力学第二定律的问题发生了争论。

一位同学说：空调机工作时，不断地把热量从室内传到室外，即从低温物体传到高温物体，可见它并不遵循热力学第二定律。

另一位同学说：热力学第二定律是热力学系统的普遍规律，空调机的工作过程不可能违反它。

两人各执一词，都无法使对方信服。请你对他们的论点作出评价。

【答案】见解析

【解析】单冷空调机和电冰箱都是制冷机，它们的工作原理基本相同。为了便于分析，我们以电冰箱为研究对象，认识它的基本结构和工作过程。

从图可以知道，压缩机是空调机的“心脏”，它消耗电能对来自蒸发器的制冷剂蒸汽做功，使它变成高温高压的蒸汽。然后这些高温高压的蒸汽来到冷凝器，向低温的环境放热，同时自身被冷却而凝成低温高压的液体。

这些低温高压的液体制冷剂由过滤器滤掉水分和杂质，进入毛细管，经节流阀膨胀，变为低温低压的液体，随后进入空调机的蒸发器。在蒸发器内，这些低温低压的液态制冷剂在低压条件下迅速汽化，从外界（空调机内）吸收热量，使空调机的温度降低。这样就完成了一个制冷循环。

由此可见乙同学的论点正确。