2020版高中物理课时分层作业15热力学第二定律新人教版选修3-3

2020版高中物理课时分层作业15热力学第二定律新人教版选修3-3

课时分层作业(十五)‎ ‎(时间：40分钟　分值：100分)‎ ‎[基础达标练]‎ 一、选择题(本题共6小题，每小题6分)‎ ‎1．(多选)下列关于热力学第二定律的说法正确的是(　　)‎ A．所有符合能量守恒定律的宏观过程都能真的发生 B．一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 C．机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能而不引其他影响 D．气体向真空的自由膨胀是可逆的 E．热运动的宏观过程会有一定的方向性 BCE　[热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，故A错误，E正确；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，所以气体向真空的自由膨胀是不可逆的，故B正确，D错误；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，所以机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能，故C正确．]‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性 B．热量不可能从低温物体传给高温物体 C．气体的扩散过程具有方向性 D．一切形式的能量间的相互转化都不具有可逆性 C　[热力学第二定律反映了所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性，A、D两项错误；热量不是不能从低温物体传给高温物体，关键是会不会产生其他影响，B项错误；气体扩散过程具有方向性，C项正确．]‎ ‎3．(多选)关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是(　　)‎ A．此过程违反了热力学第二定律 B．此过程没有违反热力学第二定律 C．此过程违反了能量守恒定律 D．此过程没有违反能量守恒定律 E．此过程在消耗电能的前提下，热量从低温物体传给高温物体 BDE　[制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能，热力学第二定律并不否认热量可从低温物体传给高温物体，关键是“不产生其他影响”，A错误，B、E正确；任何物理过程都不违反能量守恒定律，C错误，D正确．]‎ ‎4．(多选)关于热现象和热学规律，下列说法中不正确的是(　　)‎ 6‎ A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%‎ B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的 C．第二类永动机遵从能量守恒，故能做成 D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105 J，同时空气向外界放出热量1.5×105 J，则空气的内能增加了0.5×105 J E．第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 ABC　[由热力学第二定律知B、C错；绝对零度不可达到，A错；由热力学第一定律知D正确；机械能可以全部转化内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，故E正确．]‎ ‎5．(多选)下列说法中正确的是(　　)‎ A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C．由热力学第二定律可以判断物理过程能否自发进行 D．一切物理过程都不可能自发地进行 E．功转变为热的实际宏观过程是不可逆的 ACE　[热力学第二定律是反映宏观自然过程的方向性的定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，但可以自发地从高温物体传到低温物体；并不是所有符合能量守恒定律的宏观过程都能实现，故A、C正确，B、D错误；一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，则E正确．]‎ ‎6．(多选)关于热力学定律和分子动理论，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．我们可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化 B．利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的 C．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 D．在分子力作用范围内，分子力总是随分子间距离的增大而减小 E．温度升高时，物体中每个分子的运动速率都将增大 ADE　[由热力学第二定律可知，A错误，B、C正确；由分子间作用力与分子间距离的关系可知，D项错误；温度升高时，物体中分子平均动能增大，但并不是每个分子的动能都增大，即并不是每个分子的运动速率都增大，故E项错误．]‎ 二、非选择题(14分)‎ 6‎ ‎7．热力学第二定律常见的表述方式有两种，其一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二：不可能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．第一种表述方式可以用图甲来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，请你根据第二种表述完成示意图乙．‎ ‎　　‎ ‎[解析]　由图甲可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴随着压缩机的做功，即引起其他变化；对于第二种方式，热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外做功，转变为机械能，另一部分热量要排放给低温物体，其表述示意图如图所示．‎ ‎[答案]　见解析 ‎[能力提升练]‎ 一、选择题(本题共4小题，每小题6分)‎ ‎1．(多选)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．其原因的下列说法不正确的是(　　)‎ A．这违背了能量守恒定律 B．在任何条件下内能都不可能转化为机械能，只有机械能才会转化为内能 C．机械能和内能的转化过程具有方向性，内能转化成机械能是有条件的 D．机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化 E．以上说法均不正确 ABE　[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成机械能，同时不引起其他变化；无论采用任何设备和手段进行能量转化总是遵循选项A的表述．]‎ ‎2．(多选)如图所示，为电冰箱的工作原理示意图；压缩机工作时，强迫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(　　)‎ 6‎ 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一定律 D．电冰箱的工作原理违背热力学第一定律 E．电冰箱除了将热量从低温热库传到高温热库外，工作过程中所产生的其他一切影响，不论用任何的办法都不可能加以消除 BCE　[热力学第一定律是热现象中内能与其他形式能的转化规律，是能的转化和守恒定律的具体表现，适用于所有的热学过程，故C正确，D错误；再根据热力学第二定律，热量不能自发地从低温物体传到高温物体，必须借助于其他系统做功，A错误，B正确，故选B、C、E.]‎ ‎3．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．机械能和内能的转化具有方向性 B．电流的能不可全部转化为内能 C．第二类永动机虽然不违背能量守恒定律，但它是制造不出来的 D．在火力发电机中燃气的内能不可能全部转化成电能 E．第二类永动机既不违背能量守恒定律，也不违反热力学第二定律 ACD　[凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，机械能可全部转化为内能，而内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化，A、D正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电流的能可全部转化为内能，而内能不可能全部转化为电流的能，B错误；第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但它违反热力学第二定律，是制造不出来的，C正确、E错误．]‎ ‎4．(多选)关于热机和永动机，下列说法中正确的是(　　)‎ A．效率为100%的热机是不可能制成的 B．第二类永动机可以制成 C．不需要任何外力做功而可正常运行的制冷机是不可能制成的 D．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是可以实现的 E．能把从单一热源吸收的热量全部用来做功而不引起其他变化的热机是不能实现的 ACE　[热机在工作过程中，必然向外排出热量，故热机效率小于100 %，故A对；由热力学第二定律可得C对，B错；内能要全部转化为机械能，必须借助外界的帮助，因而一定会引起其他变化，故D错，E对．]‎ 6‎ 二、非选择题(本题共3小题，共26分)‎ ‎5．(8分)有以下说法：‎ A．气体的温度越高，分子的平均动能越大 B．即使气体的温度很高，仍有一些分子的运动速度是非常小的 C．对物体做功不可能使物体的温度升高 D．如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关 E．一由不导热的器壁做成的容器，被不导热的隔板分成甲、乙两室．甲室中装有一定质量的温度为T的气体，乙室为真空，如图所示，提起隔板，让甲室中的气体进入乙室，若甲室中气体的内能只与温度有关，则提起隔板后当气体重新达到平衡时，其温度仍为T F．空调机作为制冷机使用时，使热量从温度较低的室内送到温度较高的室外，所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的 G．对于一定量的气体，当其温度降低时，速率大的分子数目减小，速率小的分子数目增加 H．从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的 其中正确的是________．‎ ‎[答案]　ABEG ‎6．(8分)制冷机是一种利用工作物质，使热量从低温物体传到高温物体的装置，通过制冷机的工作可以使一定空间内的物体温度低于环境温度并维持低温状态．夏天，将房间一台正在工作的电冰箱的门打开，这是否可以降低室内的平均温度？为什么？‎ ‎[解析]　不会降低室内的平均温度．若将一台正在工作的电冰箱的门打开，尽管可以不断向室内释放冷气，但同时冰箱的箱体也向室内散热，就整个房间来说，由于外界通过导线不断有能量输入，室内的温度会不断升高．‎ ‎[答案]　见解析 ‎7．(10分)一辆汽车的发动机输出功率为66.15 kW，每小时耗(柴)油14 kg，请计算发动机的效率．(柴油的燃烧值为4.3×107 J/kg)‎ ‎[解析]　计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率．‎ 发动机每小时做的功W＝Pt＝66 150 W×3 600 s＝2.38×108 J 完全燃烧14 kg柴油放出的能量 Q总＝4.3×107 J/kg×14 kg＝6.02×108 J 有用功的能量Q有＝W＝2.38×108 J 6‎ 所以η＝＝×100%＝39.5%‎ 发动机的效率是39.5%.‎ ‎[答案]　39.5%‎ 6‎