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2019年高中物理 第十章 熱力學定律 熱力學第二定律雙基限時練 新人教版選修3-3 1．第二類永動機不可能制成，是因為(　　) 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．機械能不能全部轉化為內能 D．內能不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化 1．(多選題)下列過程具有方向性的是(　　) A．熱傳導過程 B．機械能向內能的轉化過程 C．氣體的擴散過程 D．氣體向真空中的膨脹 解析　這四個過程都是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程，根據(jù)熱力學第二定律的基本內涵，它們都是不可逆的，具有方向性． 答案　ABCD 2．我們絕不會看到：一個放在水平地面上的物體，靠降低溫度，可以把內能自發(fā)地轉化為動能，使這個物體運動起來，其原因是(　　) A．違反了能量守恒定律 B．在任何條件下內能不可能轉化成機械能，只有機械能才能轉化成內能 C．機械能和內能的轉化過程具有方向性，內能轉化成機械能是有條件的 D．以上各項說法均不正確 解析　機械能和內能的相互轉化，必須通過做功來實現(xiàn)． 答案　C 3．(多選題)關于熱機的效率，下列說法正確的是(　　) A．有可能達到80% B．有可能達到100% C．有可能超過80% D．一定能達到100% 解析　由熱力學第二定律可知熱機的效率不可能達到100%，故A、C選項正確． 答案　AC 4．(多選題)關于熱力學第二定律，下列說法正確的是(　　) A．熱傳遞過程是不可逆的，但功轉變?yōu)闊崾强赡娴? B．一切涉及熱現(xiàn)象的實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．熱力學第二定律可以表述為第二類永動機是不可能造成的 解析　由熱力學第二定律可知，熱傳遞和能量的轉化都是具有方向性的，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體，功和熱的轉變也具有方向性，做功過程可以把全部機械能轉變?yōu)閮饶埽珶釞C不可能把它得到的內能全部轉化為機械能；可以說，一切涉及熱現(xiàn)象的實際的宏觀過程都是不可逆的，所以選項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C正確；選項D也正確． 答案　BCD 5．(多選題)下列宏觀過程能用熱力學第二定律解釋的是(　　) 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)過一段時間大米、小米不會自動分開 B．將一滴紅墨水滴入一杯清水中，會均勻擴散到整杯水中，經(jīng)過一段時間，墨水和清水不能自動分開 C．冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內能自發(fā)地轉化為機械能而運動起來 D．隨著節(jié)能減排措施的不斷完善，最終也不會使汽車熱機的效率達到100% 解析　熱力學第二定律反映的是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程的方向性的規(guī)律，A選項不屬于熱現(xiàn)象，故A選項錯誤． 答案　BCD 6．(多選題)下圖為電冰箱的工作原理示意圖．壓縮機工作時，強迫制冷劑在冰箱內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的熱量，經(jīng)過冷凝器時制冷劑液化，放出熱量到箱體外．下列說法正確的是(　　) A．熱量可以自發(fā)地從冰箱內傳到冰箱外 B．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內的熱量傳到外界，是因為其消耗了電能 C．電冰箱的工作原理不違反熱力學第一定律 D．電冰箱的工作原理違反熱力學第一定律 解析　熱力學第一定律是熱現(xiàn)象中內能與其他形式的能轉化規(guī)律，是能量守恒和轉化定律的具體表現(xiàn)，適用于所有的熱學過程，故C正確，D錯誤；再根據(jù)熱力學第二定律，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錯誤，B正確． 答案　BC 7．下列說法正確的是(　　) A．機械能全部變成內能是不可能的 B．第二類永動機不可能制造成功是因為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一個物體轉移到另一個物體，或從一種形式轉化成另一種形式 C．根據(jù)熱力學第二定律可知，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　機械能可以全部都轉化為內能，A錯；第二類永動機不違反能量守恒，不可能制成的原因是機械能與內能的轉化具有方向性，內能不會全部轉化為機械能，同時不引起其他變化，B錯；熱量在一定條件下可以從低溫物體傳向高溫物體，C錯． 答案　D 8．(多選題)關于第二類永動機，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叫做第二類永動機 B．第二類永動機違反了能量守恒定律，所以不可能制成 C．第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化成機械能 D．第二類永動機不可能制成，說明了機械能可以全部轉化為內能，內能卻不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化 解析　根據(jù)第二類永動機的定義可知A選項正確；第二類永動機不違反能量守恒定律，而是違反熱力學第二定律，故B選項錯誤；機械能可以全部轉化為內能，內能在引起其他變化時可能全部轉化為機械能，故C選項錯誤，D選項正確． 答案　AD 9．關于熱力學第一定律和熱力學第二定律，下列論述正確的是(　　) A．熱力學第一定律指出內能可以與其他形式的能相互轉化，而熱力學第二定律則指出內能不可能完全轉化為其他形式的能，故這兩條定律是相互矛盾的 B．內能可以轉化為其他形式的能，只是會產(chǎn)生其他影響，故兩條定律并不矛盾 C．兩條定律都是有關能量的轉化規(guī)律，它們不但不矛盾，而且沒有本質區(qū)別 D．其實，能量守恒定律已經(jīng)包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律 解析　熱力學第一定律和熱力學第二定律并不矛盾，對于機械能和內能的轉化所具有的方向性也是存在的，故B正確． 答案　B 10．關于熱力學第二定律，下列說法正確的是(　　) A．熱力學第二定律是通過實驗總結出來的實驗定律 B．熱力學第二定律是通過大量自然現(xiàn)象的不可逆性總結出來的經(jīng)驗定律 C．熱力學第二定律是物理學家從理論推導得出來的結果 D．由于熱力學第二定律沒有理論和實驗的依據(jù)，因此沒有實際意義 解析　熱力學第二定律是一個經(jīng)驗定律，它并不能通過理論和實驗來證明，但它符合客觀事實，因此是正確的，它揭示了宏觀過程的方向性，對我們認識自然和利用自然有著重要的指導意義． 答案　B 11．熱力學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)熱力學第二定律的第一種表述畫出的示意圖；外界對制冷機做功，使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體．請你根據(jù)第二種表述完成示意圖乙．根據(jù)你的理解，熱力學第二定律的實質是________________________________________________________． 　　　甲 乙 解析　從高溫物體向低溫物體傳遞熱量是通過熱機的物質來完成的，所以外界對物體做功；反過來從高溫物體向低溫物體傳遞熱量，熱機應對外界做功． 答案　如圖所示　一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性 12．一種冷暖兩用型空調，銘牌標注：輸入功率1 kW，制冷能力1.2104 kJ/h，制熱能力1.3104 kJ/h.這樣，該空調在制熱時，每消耗1 J電能，將放出3 J多熱量，是指標錯誤還是能量不守恒？ 答案　都不是．空調制冷(制熱)靠壓縮機做功，從室內(室外)吸收熱量放到室外(室內)．在制熱時，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．這既不違背熱力學第一定律，也不違背熱力學第二定律． 13．用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸點1插在熱水中，接觸點2插在冷水中，如下圖所示，電流計指針會發(fā)生偏轉，這就是溫差發(fā)電現(xiàn)象，這一實驗是否違反熱力學第二定律？熱水和冷水的溫度是否會發(fā)生變化？簡述這一過程中能的轉化情況． 解析　溫差發(fā)電現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能是因為熱水中的內能減少，一部分轉化為電能，一部分傳遞給冷水，不違反熱力學第二定律． 答案　不違反．熱水溫度降低，冷水溫度升高．轉化效率低于100%