高中物理第三章 热力学定律4 热力学第二定律复习练习题

4.热力学第二定律

A级 必备知识基础练

1.(多选)下列说法正确的是(　　)

A.热传导过程是可逆的

B.机械能向内能的转化过程是不可逆的

C.气体的扩散过程是可逆的

D.气体向真空中的膨胀是不可逆的

2.第二类永动机不可能制成,是因为(　　)

A.违背了能量守恒定律

B.热量总是从高温物体传递到低温物体

C.机械能不能全部转化为内能

D.内能不能全部转化为机械能,而不引起其他变化

3.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。其原因是(　　)

A.这违反了能量守恒定律

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,内能转化为机械能是有条件的

D.以上说法均不正确

4.(多选)对于热力学定律,下列说法正确的是(　　)

A.第一类永动机不可能实现,因为违背了能量守恒定律

B.热力学第一定律指出,不可能达到绝对零度

C.热力学第一定律指出,一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和

D.热力学第二定律指出,从单一热源吸收的热量不能全部用来对外做功而不产生其他影响

5.下列哪个现象属于能量耗散(　　)

A.利用水流发电变成电能

B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能

C.电池的化学能转化为电能

D.火炉把房子烤暖

6.(2022新疆乌鲁木齐第八中学高二期末)以下现象违背热力学第二定律的有(　　)

A.一杯热茶在打开盖后,茶会自动变凉

B.没有漏气、没有摩擦的理想热机,其效率可能是100%

C.桶中浑浊的泥水静置一段时间后,泥沙下沉,上面的水变清,泥、水自动分离

D.在地面上运动的物体逐渐停下来,机械能全部变为内能

7.(2022辽宁大连高二期中)关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,下列说法错误的是(　　)

A.来自太阳辐射的能量

B.可再生能源,取之不尽,用之不竭

C.污染环境的能源

D.不可再生能源,用一点,少一点

B级 关键能力提升练

8.(2022福建霞浦第一中学高三阶段练习)根据热力学第二定律,下列判断不正确的是(　　)

A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能

B.电流的能不可能全部变成内能

C.在火力发电机中,燃料的内能不可能全部变成电能

D.在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体

9.下列过程可能发生的是(　　)

A.某种物质从高温热源吸收20 kJ的热量,全部转化为机械能,而没有产生其他任何影响

B.打开一高压密闭容器,其内气体自发溢出后又自发跑进去,恢复原状

C.利用一些手段,使低温物体温度更低,高温物体的温度更高

D.将两瓶不同液体混合,待扩散后它们又自发地完全分开

10.(2022江苏南通高二开学考试)小华提出了下列4个设想方案,从理论上讲可行的是(　　)

A.制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功

B.将屋顶盖上太阳能板,可直接用太阳能来解决照明和热水问题

C.制作一种制冷设备,使温度降至绝对零度以下

D.汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发分离,既清洁了空气,又变废为宝

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,使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二定律

D.电冰箱的工作原理违背了热力学第二定律

12.(多选)用两种不同的金属丝组成一个回路,接触点1插在热水中,接触点2插在冷水中,如图所示,电流计指针会发生偏转,这就是温差发电现象。关于这一现象,正确的说法是(　　)

A.这一实验过程不违反热力学第二定律

B.在实验过程中,热水一定降温,冷水一定升温

C.在实验过程中,热水内能全部转化成电能,电能则部分转化成冷水的内能

D.在实验过程中,热水的内能只有部分转化成电能,电能则全部转化成冷水的内能

4.热力学第二定律

1.BD　这四个过程都是与热现象有关的宏观过程,根据热力学第二定律可知,它们都是不可逆的,故A、C错误,B、D正确。

2.D　第二类永动机的设想并不违背能量守恒定律,但违背了涉及热量的能量转化过程是有方向性的规律,故选项A错误;在引起其他变化的情况下,热量可以由低温物体非自发地传递到高温物体,故B错误;机械能可以全部转化为内能,C错误;由所学知识知D正确。

3.C　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。故C正确。

4.ACD　第一类永动机既不消耗能量又能源源不断对外做功,违背了能量守恒定律,所以不可能制成,故A正确。绝对零度无法到达不是热力学第一定律指出的,故B错误。据热力学第一定律ΔU=Q+W可知,一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和,故C正确。据热力学第二定律知D正确。

5.D　能量耗散是指其他形式的能转化为内能,最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象,能够重新收集并加以利用的不能称为能量耗散。电能、光能都可以重新收集并加以利用,如用光作为能源的手表等,只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能,才无法重新吸收并加以利用,但本题没有告诉光能用来做什么,故不能算能量耗散,只有火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中,无法重新收集并加以利用,才是能量耗散。故D正确。

6.B　热茶自动变凉是热量从高温物体传递到低温物体,不违背热力学第二定律;任何热机效率都不可能达到100%,违背热力学第二定律;泥、水分离是机械能向内能的转化,不违背热力学第二定律;物体因摩擦力而停下来,是机械能向内能的转化,是自发过程,不违背热力学第二定律。故选B。

7.B　关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,都是来自太阳辐射的能量,A正确,不符合题意;关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,都是不可再生能源,不是取之不尽,用之不竭的,B错误,符合题意;关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,都是污染环境的能源,C正确,不符合题意;关于煤、石油、天然气作为能源的共同特点,都是不可再生能源,用一点,少一点,D正确,不符合题意。

8.B　根据热力学第二定律可知,热机中燃气的内能不可能全部变成机械能,选项A正确,不符合题意;电流的能可以全部变成内能,选项B错误,符合题意;根据热力学第二定律可知,在火力发电机中,燃料的内能不可能全部变成电能,选项C正确,不符合题意;在热传导中,热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体,选项D正确,不符合题意。

9.C　根据热力学第二定律,热量不可能从低温物体自发地传递给高温物体,但通过一些手段是可以实现C项所述过程的,故C项正确;内能完全转化为机械能不可能自发地进行,要使内能全部转化为机械能必定要引起其他变化,故A项错误;气体膨胀具有方向性,故B项错误;扩散现象具有方向性,故D项错误。

10.B　根据热力学第二定律知,在不产生其他影响时,内能不能全部转化为机械能,因此从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其他影响是不可能实现的,故A错误;利用太阳能最有前途的领域是通过太阳电池将太阳能直接转化为电能再加以利用,解决照明和热水问题,故B正确;绝对零度是温度的极值,是不能达到的,故C错误;根据热力学第二定律可知,汽车尾气中各类有害气体不能自发分离,要在排气管上安装催化转化器,故D错误。

11.BC　热力学第二定律适用于所有的热学过程,选项C正确,选项D错误;热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功,选项A错误,选项B正确。

12.AB　温差发电现象中产生了电能是因为热水中的内能减少,一部分转化为电能,一部分散失在环境中,转化效率低于100%,不违反热力学第二定律,热水温度降低,冷水温度升高,电流计导线也会消耗电能,故选项A、B正确,C、D错误。