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2019年高中物理 第十章 熱力學(xué)定律 熱力學(xué)第二定律雙基限時(shí)練 新人教版選修3-3 1．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)?　　) A．違背了能量的守恒定律 B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C．機(jī)械能不能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化 1．(多選題)下列過程具有方向性的是(　　) A．熱傳導(dǎo)過程 B．機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程 C．氣體的擴(kuò)散過程 D．氣體向真空中的膨脹 解析　這四個(gè)過程都是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)涵，它們都是不可逆的，具有方向性． 答案　ABCD 2．我們絕不會(huì)看到：一個(gè)放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使這個(gè)物體運(yùn)動(dòng)起來，其原因是(　　) A．違反了能量守恒定律 B．在任何條件下內(nèi)能不可能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，只有機(jī)械能才能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 C．機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能是有條件的 D．以上各項(xiàng)說法均不正確 解析　機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化，必須通過做功來實(shí)現(xiàn)． 答案　C 3．(多選題)關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說法正確的是(　　) A．有可能達(dá)到80% B．有可能達(dá)到100% C．有可能超過80% D．一定能達(dá)到100% 解析　由熱力學(xué)第二定律可知熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，故A、C選項(xiàng)正確． 答案　AC 4．(多選題)關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是(　　) A．熱傳遞過程是不可逆的，但功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崾强赡娴? B．一切涉及熱現(xiàn)象的實(shí)際的宏觀過程都是不可逆的 C．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體 D．熱力學(xué)第二定律可以表述為第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的 解析　由熱力學(xué)第二定律可知，熱傳遞和能量的轉(zhuǎn)化都是具有方向性的，熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，功和熱的轉(zhuǎn)變也具有方向性，做功過程可以把全部機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，但熱機(jī)不可能把它得到的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；可以說，一切涉及熱現(xiàn)象的實(shí)際的宏觀過程都是不可逆的，所以選項(xiàng)B正確；熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，有外界影響熱量可以由低溫物體傳給高溫物體，故選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D也正確． 答案　BCD 5．(多選題)下列宏觀過程能用熱力學(xué)第二定律解釋的是(　　) A．大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米的空隙中，而經(jīng)過一段時(shí)間大米、小米不會(huì)自動(dòng)分開 B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會(huì)均勻擴(kuò)散到整杯水中，經(jīng)過一段時(shí)間，墨水和清水不能自動(dòng)分開 C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會(huì)由內(nèi)能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而運(yùn)動(dòng)起來 D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會(huì)使汽車熱機(jī)的效率達(dá)到100% 解析　熱力學(xué)第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A選項(xiàng)不屬于熱現(xiàn)象，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案　BCD 6．(多選題)下圖為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機(jī)工作時(shí)，強(qiáng)迫制冷劑在冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán)．在蒸發(fā)器中制冷劑汽化吸收箱體內(nèi)的熱量，經(jīng)過冷凝器時(shí)制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是(　　) A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內(nèi)傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，是因?yàn)槠湎牧穗娔? C．電冰箱的工作原理不違反熱力學(xué)第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學(xué)第一定律 解析　熱力學(xué)第一定律是熱現(xiàn)象中內(nèi)能與其他形式的能轉(zhuǎn)化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學(xué)過程，故C正確，D錯(cuò)誤；再根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，必須借助于其他系統(tǒng)做功，A錯(cuò)誤，B正確． 答案　BC 7．下列說法正確的是(　　) A．機(jī)械能全部變成內(nèi)能是不可能的 B．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制造成功是因?yàn)槟芰考炔粫?huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式 C．根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 D．從單一熱源吸收的熱量全部變成功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的 解析　機(jī)械能可以全部都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A錯(cuò)；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒，不可能制成的原因是機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性，內(nèi)能不會(huì)全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化，B錯(cuò)；熱量在一定條件下可以從低溫物體傳向高溫物體，C錯(cuò)． 答案　D 8．(多選題)關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說法正確的是(　　) A．沒有冷凝器，只有單一熱源，能夠從單一熱源吸收的熱量全部用來做功，而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī) B．第二類永動(dòng)機(jī)違反了能量守恒定律，所以不可能制成 C．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D．第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成，說明了機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，同時(shí)不引起其他變化 解析　根據(jù)第二類永動(dòng)機(jī)的定義可知A選項(xiàng)正確；第二類永動(dòng)機(jī)不違反能量守恒定律，而是違反熱力學(xué)第二定律，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能在引起其他變化時(shí)可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確． 答案　AD 9．關(guān)于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律，下列論述正確的是(　　) A．熱力學(xué)第一定律指出內(nèi)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化，而熱力學(xué)第二定律則指出內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的 B．內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只是會(huì)產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾 C．兩條定律都是有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質(zhì)區(qū)別 D．其實(shí)，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 解析　熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律并不矛盾，對(duì)于機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化所具有的方向性也是存在的，故B正確． 答案　B 10．關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法正確的是(　　) A．熱力學(xué)第二定律是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的實(shí)驗(yàn)定律 B．熱力學(xué)第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)定律 C．熱力學(xué)第二定律是物理學(xué)家從理論推導(dǎo)得出來的結(jié)果 D．由于熱力學(xué)第二定律沒有理論和實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，因此沒有實(shí)際意義 解析　熱力學(xué)第二定律是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律，它并不能通過理論和實(shí)驗(yàn)來證明，但它符合客觀事實(shí)，因此是正確的，它揭示了宏觀過程的方向性，對(duì)我們認(rèn)識(shí)自然和利用自然有著重要的指導(dǎo)意義． 答案　B 11．熱力學(xué)第二定律常見的表述有以下兩種： 第一種表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體； 第二種表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化． 圖甲是根據(jù)熱力學(xué)第二定律的第一種表述畫出的示意圖；外界對(duì)制冷機(jī)做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體．請(qǐng)你根據(jù)第二種表述完成示意圖乙．根據(jù)你的理解，熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是________________________________________________________． 　　　甲 乙 解析　從高溫物體向低溫物體傳遞熱量是通過熱機(jī)的物質(zhì)來完成的，所以外界對(duì)物體做功；反過來從高溫物體向低溫物體傳遞熱量，熱機(jī)應(yīng)對(duì)外界做功． 答案　如圖所示　一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都具有方向性 12．一種冷暖兩用型空調(diào)，銘牌標(biāo)注：輸入功率1 kW，制冷能力1.2104 kJ/h，制熱能力1.3104 kJ/h.這樣，該空調(diào)在制熱時(shí)，每消耗1 J電能，將放出3 J多熱量，是指標(biāo)錯(cuò)誤還是能量不守恒？ 答案　都不是．空調(diào)制冷(制熱)靠壓縮機(jī)做功，從室內(nèi)(室外)吸收熱量放到室外(室內(nèi))．在制熱時(shí)，放出的熱量等于消耗的電能與從室外吸收的熱量之和，完全可以大于電能消耗．這既不違背熱力學(xué)第一定律，也不違背熱力學(xué)第二定律． 13．用兩種不同的金屬絲組成一個(gè)回路，接觸點(diǎn)1插在熱水中，接觸點(diǎn)2插在冷水中，如下圖所示，電流計(jì)指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，這一實(shí)驗(yàn)是否違反熱力學(xué)第二定律？熱水和冷水的溫度是否會(huì)發(fā)生變化？簡述這一過程中能的轉(zhuǎn)化情況． 解析　溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因?yàn)闊崴械膬?nèi)能減少，一部分轉(zhuǎn)化為電能，一部分傳遞給冷水，不違反熱力學(xué)第二定律． 答案　不違反．熱水溫度降低，冷水溫度升高．轉(zhuǎn)化效率低于100%