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测评

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册4 热力学第二定律课后测评，共3页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
3.4　热力学第二定律一、选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)1．下列宏观过程不能用热力学第二定律解释的是(　A　)A．大米和小米混合后小米能自发地填充到大米空隙中而经过一段时间大米、小米不会自动分开B．将一滴红墨水滴入一杯清水中，会均匀扩散到整杯水中，经过一段时间，墨水和清水不会自动分开C．冬季的夜晚，放在室外的物体随气温的降低，不会由内能自发地转化为机械能而动起来D．随着节能减排措施的不断完善，最终也不会使汽车热机的效率达到100%解析：热力学第二定律反映的是与热现象有关的宏观过程的方向性的规律，A不属于热现象。2．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　D　)A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散过程中能量不守恒D．能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性解析：能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，也符合热力学第二定律。能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，所以A、B、C错误，D正确。3．(多选)大约在1670年，英国赛斯特城的约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”。如图所示，在斜坡顶上放一块强有力的磁铁，斜坡上端有一个小孔，斜面下有一个连接小孔直至底端的弯曲轨道，维尔金斯认为：如果在斜坡底端放一个小铁球，那么由于磁铁的吸引，小铁球就会向上运动，当小球运动到小孔P处时，它就要掉下，再沿着斜面下的弯曲轨道返回斜坡底端Q，由于有速度而可以对外做功，然后又被磁铁吸引回到上端，到小孔P处又掉下。在以后的二百多年里，维尔金斯的永动机居然改头换面地出现过多次，其中一次是在1878年，即在能量转化和守恒定律确定20年后，竟在德国取得了专利权。关于维尔金斯“永动机”，正确的认识应该是(　AD　)A．不符合理论规律，一定不可能实现B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现D．违背能量转化和守恒定律，不可能实现解析：维尔金斯“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律，小球上升过程中，磁场力对小球做正力，使小球增加了机械能；但小球下落时，同样也受到磁场力而且磁场力做负功，这个负功与上升过程的正功相互抵消，可见，维尔金斯“永动机”不可能源源不断向外提供能量，所以维尔金斯“永动机”不可能实现，故选择AD。4．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是(　AB　)A．气体向真空的自由膨胀是不可逆的B．理想气体在等温膨胀过程中从外界吸收的热量全部用于对外做功C．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．只要对内燃机不断改进，就可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能解析：根据热力学第二定律知气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故A正确；理想气体在等温膨胀过程中气体的内能没有变，所以把吸收的热量全部对外做功，故B正确；空调机既能制热又能制冷，但是要耗电，即热传递有方向性，热量只能自发地由高温物体传向低温物体，故C错误；根据热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，即使对内燃机不断改进，也不可以把内燃机得到的全部内能转化为机械能，故D错误。二、非选择题(共12分)5．(12分)如图所示的皮筋轮子发动机将一结实而富有弹性的条形材料(塑料或薄纸板)，围成一个直径为30 cm的环，用一些皮筋固定在这个环和中心轴之间。该中心轴可以在两个支架上做摩擦很小的转动。如果轮子的一边接近一个热源，如一电灯，接收了更多热量的皮筋就会变短，迫使轮子变成椭圆形，重心不再位于旋转轴上，这就迫使轮子转动，其他的皮筋接近电灯，轮子持续变形就保证了运动无休止地进行下去。分析上述发动机能实现吗？(该皮筋受热形变后不能自发地恢复原状)答案：这实际上是一架第二类永动机，希望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。轮子变形后，重心偏移，开始带动“机器”转动。随着轮子不同部位的靠近，轮子不断收缩变形，最后达到不可再变的程度，此时发动机不再获得新的动能。要使它继续加速运动，必须通过外界的能量使轮子重新恢复原状，但这违背了设计的初衷，即从单一热源吸收热量把它全部用来做功。所以这台发动机是不能制成的，它违背了热力学第二定律。