2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律基础过关（2）

2022届高考物理一轮复习热学---热力学第二定律基础过关（2）

练习

一、单选题，共10小题

1．下列说法中正确的是（　　）

A．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加

B．热量不可能从低温物体传到高温物体

C．第二类永动机没有违背能量守恒定律，所以可以制造出来

D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大

2．关于内能，下列说法中正确的是（　　）

A．两物体质量和温度都相同，则内能也相同

B．物体吸收热量，内能一定增加

C．功可以全部转化为热，热不可以全部转化为功

D．热量从高温物体传递到低温物体的过程是不可逆的

3．下列说法不正确的是（　　）

A．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性

B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律

C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大

D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理

4．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

5．列叙述中正确的是（　　）

A．晶体均具有规则的几何形状，但不一定具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体

B．若分子势能随着分子距离增大而增大，则分子间作用力的合力表现为引力

C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动有序性增大的方向进行的

D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功

6．下列说法正确的是（　　）

A．泊松亮斑支持了光的粒子说

B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热压缩过程，气体分子的平均动能减小

C．质子的德布罗意波长与其动能成正比

D．电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体，并不违背了热力学第二定律

7．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　）

A．摩擦生热的过程是可逆的

B．凡是符合能量守恒的过程都是可逆的

C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”

D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性

8．关于热力学定律下列说法正确的是（　　）

A．气体向真空的自由膨胀是可逆的

B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，气体内能减小

C．空调机既能制热又能制冷，这不遵循热力学第二定律

D．只要技术不断进步，内燃机效率可以达到百分之百

9．下列各种说法中不正确的是（　　）

A．露珠呈球形是由于表面张力所致

B．布朗运动反映了悬浮颗粒中分子运动的无规则性

C．第二类永动机不违背热力学第一定律

D．给自行车打气时气筒压下后反弹，不是由于分子斥力造成的

10．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（　　）

A．摩擦生热的过程是可逆的

B．凡是符合能量守恒的过程都是可逆的

C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”

D．空调机既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性

二、多选题，共3小题

11．下列说法正确的是（　　）

A．阳光透过黑暗房间的孔洞形成的“光柱”中，肉眼可见灰尘在做布朗运动

B．可以从单一热源吸热，将其全部用于对外做功

C．液体在毛细管内的高度高于外面液面的高度，说明液体对毛细管是浸润的

D．不计空气阻力，将装有水的容器斜向上抛出后，水对器壁的压强为零

E.一个分子运动很快，这个分子温度高

12．下列说法正确的是（　　）

A．液体的饱和汽压与分子数密度有关，与温度无关

B．温度相同的氮气和氧气的分子平均动能相同

C．自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

D．在晶体熔化的过程中，要吸收热量，但温度保持不变，其内能也保持不变

13．下列说法正确的是（　　）

A．一定质量的理想气体在绝热压缩的过程中，其内能不一定增加

B．热量不可能自发地从低温物体传到高温物体

C．第二类永动机不能制成，是因为违反了热力学第一定律

D．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质

E.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上，这是由于水表面存在表面张力的缘故

三、填空题，共4小题

14．大量的事实表明，自然界中的一切实际变化的过程都具有________性．朝某个方向的变化是可以自发发生的，而相反方向的变化却是受到限制的．这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外产生无法消除的影响，这就是自然过程的不可逆性．热传递、摩擦生热、气体自由膨胀等是物理学中所讨论的三类典型的单向性过程或不可逆过程，而且这些过程都与________现象密切相关．

15．根据热力学定律，下列说法正确的是__________

E．对能源的过度消耗使自然界的能量不断减少，形成“能源危机”

16．下列说法正确的是________

A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行

B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加

C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小

D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律

17．以下说法正确的是___________

A. 满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的

B. 从微观角度看，气体的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的

C. 为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管

D． 晶体熔化时吸收热量，分子平均动能增大

E. 熵是物体内分子运动无序程度的量度

四、解答题，共4小题。

18．如图所示是制冷机和热机的工作过程示意图，通过此图思考以下问题：

（1）制冷机工作时热量是自发地从低温热库传到高温热库吗？

（2）热机工作时能否将从高温热库吸收的热量全部用来做功？

19．为什么热机的效率不可能达到100%？

20．在一个横截面积为S=的圆柱形容器中，有一个质量不计的活塞用弹簧和底部相连，容器中密闭有一定质量的理想气体，当温度为27°C时，弹簧恰好处于原长，此时外部压强为，活塞和底面相距L=20cm，在活塞上放一质量为m=20kg的物体，活塞静止时下降10cm，温度仍为27℃，不计活塞与容器壁的摩擦，弹簧的形变在弹性限度范围内，，求：

①弹簧的劲度系数k；

②如果把活塞内气体加热到57℃并保持不变，为使活塞静止时位置距容器底面距离仍为10cm，活塞上应再加物体的质量

21．A． (1)如题12A-1图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展面“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动．下列说法正确的是（______）

A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量

B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身

C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高

D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量

(2)如题12A-2图所示，内壁光滑的气缸水平放置．一定质量的理想气体被密封在气缸内，外界大气压强为P0．现对气缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2．则在此过程中，气体分子平均动能_________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了_____________．

(3)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M=0.283kg·mol-1，密度ρ=0.895×103kg·m-3.若100滴油酸的体积为1ml，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA=6.02×1023mol-1.球的体积V与直径D的关系为，结果保留一位有效数字)________

B． (1)如图所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔A、B和C．假想有一列车沿AC方向以接近光速行驶，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得A、C两铁塔被照亮的顺序是（_______）

(A)同时被照亮

(B)A先被照亮

(C)C先被照亮

(D)无法判断

(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反向光线与折射光线垂直，则入射角为__________．真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为________________ .

(3)将一劲度系数为K的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块，将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆周期公式推算出物块做简谐运动的周期T．______

C． (1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（_____）

A．B． C． D．

(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为___________(普朗克常量为h ).

(3)有些核反应过程是吸收能量的．例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的，若Ek=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．___________

参考答案

1．D

【详解】

A．改变物体内能的方式有两种，做功和热传递，对某物体做功，如果同时物体向外放出热量，则物体的内能可能不变或减小，A错误；

B．有外力做功时，热量可能从低温物体传到高温物体，B错误；

C．第二类永动机虽然没有违背能量守恒定律，但是违背了热力学第二定律，所以不可能制造出来，C错误；

D．温度越高的物体，分子热运动的平均动能越大，D正确。

故选D。

2．D

【详解】

A．两物体的质量、温度均相等，它们的内能却不一定相同，还与分子总数有关。故A错误。
B．物体吸收热量后，可能对外做功，内能不一定增加，故B错误；
C．功可以全部转化为热，热在引起外界变化的情况下也可以全部转化为功，故C错误；
D．根据热力学第二定律热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，不能自发地从低温物体传递到高温物体。故D正确。
故选D。

3．A

【详解】

A．空调既能制热又能制冷，只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，故A错误；

B．第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律，选项B正确；

C．对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大，选项C正确；

D．用温度计测量温度是根据热平衡的原理，选项D正确。

此题选择错误选项，故选A。

4．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。

5．B

【详解】

A．单晶体均具有规则的几何形状，具有各向异性的特征，用烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母具有各向异性的特点，云母是晶体，A错误；

B．若分子势能随着分子距离增大而增大，说明分子力做负功，则分子间作用力的合力表现为引力，B正确；

C．自然发生的热传递过程是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的，C错误；

D．不可能从单一热源吸收热量，并全部用来对外做功而不引起外界变化，D错误。

故选B。

6．D

【详解】

A．泊松亮斑是光的衍射形成的，支持了光的波动说，故A错误；

B．一定质量的理想气体经历一缓慢的绝热压缩过程，外界对气体做功，内能增大，温度升高，故气体分子的平均动能增大，故B错误；

C．由公式

可知质子的德布罗意波长与其动能成正比，故C错误；

D．冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体要消耗电能，因此不违背热力学第二定律，故D正确。

故选D。

7．C

【详解】

A．摩擦生热的过程是不可逆的，选项A错误；

B．能量守恒具有单向性，一般是不可逆，选项B错误；

C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”’，选项C正确；

D．空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，只是在反向时，要引起其他方面的变化，选项D错误。

故选C。

8．B

【详解】

A．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错误；

B．一定质量的理想气体绝热膨胀时对外做功，因为绝热，无法从外界吸热，所以气体内能减小，故B正确；

C．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；

D．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。

故选B。

9．B

【详解】

A．露珠呈球形是由于表面张力所致，故A正确；

B．布朗运动反映了液体分子运动的无规则性，故B错误；

C．第二类永动机不违背热力学第一定律，它违反热力学第二定律，能量转化有一定的方向性在不改变其他条件下，故C正确；

D．给自行车打气时气筒压下后反弹，是由于气体压强的原因，不是分子作用力的作用，故D正确。

本题选错误项，故选B。

10．C

【详解】

A．摩擦生热的过程是不可逆的，选项A错误；

B．能量守恒具有单向性，一般是不可逆，选项B错误；

C．实际与热现象有关的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”’，选项C正确；

D．空调机既能制冷又能制热，并不能说明热传递不存在方向性，只是在反向时，要引起其他方面的变化，选项D错误。

故选C。

11．BCD

【详解】

A．布朗粒子必须在光学显微镜下才能看到，光柱中的灰尘肉眼可见，其无规则运动是空气流动所致，并非布朗运动，A错误；

B．理想气体的等温膨胀是将单一热源中吸的热全部用于对外做功的例子，这并不与热力学第二定律矛盾，因为并非对外界不造成其他影响，B正确；

C．只有液体对毛细管浸润，才能产生“爬升”现象，C正确；

D．水对容器产生压力是由于水受到重力引起的，斜抛出去的容器中的水处于完全失重状态，故不再对器壁产生压力，因而压强为零，D正确；

E．温度是宏观量，衡量的是大量分子的运动的剧烈程度，对微观的个体分子没有温度可言，E错误；

故选BCD。

12．BC

【详解】

A．饱和汽压与温度有关，且随温度的升高而增大，故A错误；

B．温度是分子平均动能的标志，则温度相同的氮气和氧气的分子平均动能相同，选项B正确；

C．根据热力学第二定律，自然发生的热传递过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故C正确；

D．在晶体熔化的过程中，要吸收热量，但温度保持不变，其内能增加，选项D错误。

故选BC。

13．BDE

【详解】

A．.绝热过程

气体被压缩即

根据热力学第一定律

得

即内能一定增加，A错误；

B．根据热力学第二定律，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，B正确；

C．第二类永动机不能制成，没有违反热力学第一定律，违反了热力学第二定律，C错误；

D．固体可以分为晶体和非晶体两类，单晶体物理性质上表现为各向异性，D正确；

E．针能够浮在水面上，是由于水表面存在表面张力的缘故，E正确。

故选BDE。

14．方向    热   

【解析】

【详解】

根据热力学第二定律，扩散、热传递等现象与温度有关，是与热现象有关的宏观过程，具有方向性．故答案为方向性，热

【点睛】

一切自发进行的与热现象有关的宏观过程，都具有方向性，扩散、热传递等现象具有方向性．

15．ABD

【详解】

试题分析：热量可以在外界做功的情况下从低温物体向高温物体传递，但不能自发进行，A正确；空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，B正确；不可能从单一热源吸热全部用来对外做功而不引起其它变化，故C错误；根据热力学第二定律，即使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可以把燃料产生的内能全部转化为机械能，即第二类永动机不可能制成，故D正确；对能源的过度消耗将形成能源危机，但自然界的总能量守恒，故E错误

考点：考查了热力学定律的应用

16．BCD

【详解】

A、一个孤立系统的熵永远不会减少，表明随着孤立系统由非平衡态趋于平衡态，其熵单调增大，即一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行；故A错误.

B、绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知△U=W+Q＞0，即内能增加；故B正确.

C、一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少,由于气体的体积增大，所以密度一定减小；故C正确.

D、对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大，气体对外做功，而温度升高，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸热；故D正确.

E、第二类永动机不可能制成，是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律；E错误.

故选BCD.

【点睛】

本题考查热力学第一定律及第二定律，要求对这两定律要准确掌握并能正确应用来解释相关现象．

17．BCE

【详解】

A、根据热力学第二定律，一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故A错误；

B、气体的压强是大量气体分子对容器壁的频繁碰撞引起的，故B正确；

C、为了保存玉米地水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管，可有效减小水分蒸发，故C正确；

D、晶体熔化时吸收热量，温度不变，分子势能增大，分子平均动能不变，故D错误；

E、根据热力学第二定律，熵是物体内分子运动无序程度的量度，只会增加，一切自然过程总是向分子热运动的无序性增大的方向进行，故E正确．

点睛：该题考查到热学中的多个知识点，多是记忆性的知识点，只有对热力学第二定律的理解在该题中有一定的难度．

18．（1）不是；（2）不能

【详解】

略

19．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%。

20．①②

【解析】

试题分析：①对封闭气体，由玻意耳定律得：，代入数据得：

以活塞与重物组成的系统为研究对象，由平衡条件得：，

解得：，

②升高温度的过程中气体的体积保持不变，设温度升高后的压强为，则：，

由盖吕萨克定律：，代入数据得：

设增加的质量为，则：，代入数据得：

考点：考查了理想气体状态方程的应用

【名师点睛】由题可知气体的温度不变，做等温变化，分别写出气体初末的状态，然后由玻意耳定律，结合共点力的平衡即可求出；第二个过程中气体的体积不变，由盖吕萨克定律即可求出

21．D    增大        一个油酸分子的体积        C            A    越大；        ；不能实现，因为不能同时满足能量和动量守恒要求   

【详解】

A、（1）A、转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功．故A错误．

B、要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自己提供．故B错误．

C、转动的叶片不断搅动热水的过程是水对转轮做功的过程，同时水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减小，故水温降低，故C错误．

D、根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量．故D正确．

故选D．

（2）在对气缸缓慢加热的过程中封闭气体的压强保持不变，故气体发生等压变化，根据，由于V2＞V1，所以T2＞T1．物体温度升高分子平均动能增大；

根据热力学第一定律△U=Q+W，其中W=P0sL=P0（SL2-SL1）=P0（V2-V1），故W=Q-P0（V2-V1）

故本题的答案为：增大；Q-P0（V2-V1）．

（3）一个油酸分子的体积V= 由球的体积与直径的关系得分子直径D= 最大面积S= 代入数据解得S=10m2．

B、（1）列车上的观察者看到的是由B出发后经过A和C反射的光，由于列车在这段时间内向C运动靠近C，而远离A，所以C的反射光先到达列车上的观察者，看到C先被照亮．故选C．

（2）根据折射率的公式n==tani 所以i=60° v==

（3）单摆周期公式T=2π，且kl=mg 解得T=2π．

C、（1）黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误．

黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确．

（2）按照波尔理论电子只能在一些特定的轨道上运动，且满足rn=n2r1，故电子离原子核越远n越大，

电子在这些轨道上运动时并不向外辐射能量，且其能量满足En=E1，由于E1＜0，所以原子的能量为负值，显然电子离原子核最近时n越小原子的能量越小，电子离原子核越远，n越大En越趋近于0，即En越大．基态中的电子吸收一频率为γ的光子后，原子的能量增大为E=E1+hγ 电子发生电离时其电势能为0，动能为mv2 故有E=0+mv2 所以有E1+hγ=mv2

解得v=

（3）在核反应的过程中生成物和反应物的核电荷数相等有Z+7=8+1，解得Z=2

根据反应物和生成物质量数守恒可得A+14=17+1，解得A=4，

故X为24He；

根据爱因斯坦的质能方程△E=△mC2可知在核反应发生的过程中核反应吸收能量，质量增加，题目中创设的X的动能恰好转化为生成物的质量，所以生成物的速度为0，故生成物的动量为0，而反应物的动量不为0，所以该反应违背了动量守恒定律，故该反应不能实现．