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2019-2020年高中物理 第三章 熱力學基礎 第四節(jié) 熱力學第二定律自我小測 粵教版選修3-3 1下列說法正確的是(　　) A．熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體 B．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 C．熱傳導是有方向性的 D．氣體向真空中膨脹的過程是有方向性的 2下列說法中正確的有(　　) A．第二類永動機和第一類永動機一樣，都違背了能量守恒定律，因此不可能制成 B．根據(jù)能量守恒定律，經(jīng)過不斷地技術改造，熱機的效率可以達到100% C．因為能量守恒，所以“能源危機”是不可能真正出現(xiàn)的 D．自然界中的能量是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，因此要節(jié)約能源 3關于空調(diào)機，下列說法正確的是(　　) A．制冷空調(diào)機工作時，熱量從低溫物體傳到高溫物體 B．制暖空調(diào)機工作時，熱量從高溫物體傳到低溫物體 C．冷暖空調(diào)機工作時，熱量既可以從低溫物體傳到高溫物體，也可以從高溫物體傳到低溫物體 D．冷暖空調(diào)機工作時，熱量只能從低溫物體傳到高溫物體 417世紀70年代，英國賽斯特城的主教約翰維爾金斯設計了一種磁力“永動機”，其結(jié)構(gòu)如圖所示，在斜面頂端放一塊強磁鐵M，斜面上、下端各有一個小孔P、Q，斜面下有一個連接兩小孔的彎曲軌道．維爾金斯認為：如果在斜坡底放一個鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會沿斜面向上運動，當球運動到P孔時，它會漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q.由于這時球具有速度可以對外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下……對于這個設計，下列判斷中正確的是(　　) A．滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以可行 B．不滿足熱力學第二定律，所以不可行 C．不滿足機械能守恒定律，所以不可行 D．不滿足能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，所以不可行 5下列說法正確的是(　　) A．布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的分子無規(guī)則運動的反映 B．沒有摩擦的理想熱機可以把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機械能 C．知道某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度可求出阿伏加德羅常數(shù) D．內(nèi)能不同的物體，它們分子熱運動的平均動能可能相同 6關于熱力學第二定律，下列說法中錯誤的是…(　　) A．克勞修斯表述，指出了在自然條件下熱量只能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能由低溫物體自動向高溫物體轉(zhuǎn)移，也就是說在自然條件下，這個轉(zhuǎn)變過程是不可逆的，要使熱傳遞方向倒轉(zhuǎn)過來，只有靠消耗功來實現(xiàn) B．開爾文表述，指出了自然界中任何形式的能都會很容易地變成熱，而反過來熱卻不能完全變成其他形式的能 C．第二定律和第一定律不同，第一定律否定了創(chuàng)造能量和消滅能量的可能性；第二定律指出在自然界中與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程是不可逆的，闡明了過程進行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性 D．熱力學第二定律是能量守恒定律的另一種說法 7柴油機使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，燃料的化學能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，高溫高壓的氣體推動活塞做功，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能．燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明柴油機越節(jié)能．是否節(jié)能，是衡量機器性能好壞的重要指標．有經(jīng)驗的柴油機維修師傅，不用任何儀器，只要將手伸到柴油機排氣管附近，去感知一下尾氣的溫度，就能夠判斷出這臺柴油機是否節(jié)能，真是“行家伸伸手，就知有沒有”．關于尾氣的溫度跟柴油機是否節(jié)能之間的關系，你認為正確的是(　　) A．尾氣的溫度越高，柴油機越節(jié)能 B．尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能 C．尾氣的溫度高低與柴油機是否節(jié)能無關 D．以上說法均不正確 8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，如圖所示．電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)化情況． 9炎炎夏日，兩位同學在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi)，就空調(diào)機的工作過程是否遵循熱力學第二定律的問題發(fā)生了爭論． 一位同學說：空調(diào)機工作時，不斷地把熱量從室內(nèi)傳到室外，即從低溫物體傳到高溫物體，可見它并不遵循熱力學第二定律． 另一位同學說：熱力學第二定律是熱力學系統(tǒng)的普遍規(guī)律，空調(diào)機的工作過程不可能違反它． 兩人各執(zhí)一詞，都無法使對方信服．請你對他們的論點作出評價． 參考答案 1解析：如果是自發(fā)的過程，熱量只能從高溫物體傳到低溫物體，但這并不是說熱量不能從低溫物體傳到高溫物體，只是不能自發(fā)地進行，在外界條件的幫助下，熱量也能從低溫物體傳到高溫物體，選項A對，B錯，C對；氣體向真空中膨脹的過程是不可逆的，具有方向性，選項D對． 答案：ACD 2解析：第一類永動機違背了能量守恒定律，第二類永動機違背了熱力學第二定律，A錯．熱機的效率永遠小于100%，因為要向低溫熱源散熱，B也錯．雖然能量守恒，但可利用的能量越來越少，因此要節(jié)約能源． 答案：D 3解析：空調(diào)機工作時，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，因為這里有外界做功． 答案：ABC 4解析：該設計違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，故不可行． 答案：D 5解析：本題綜合考查了熱學問題，布朗運動是懸浮在液體中的固體顆粒的運動，是液體分子的無規(guī)則運動的反映，但不是固體顆粒的分子運動的反映，A錯；根據(jù)熱力學第二定律可知機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是內(nèi)能不可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，而不引起其他變化，B錯；知道物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和密度可以求出摩爾體積，但不能求出阿伏加德羅常數(shù)，C錯；內(nèi)能不同的物體溫度可能相同，其分子的平均動能可能相同，D正確． 答案：D 6解析：根據(jù)熱力學第二定律知，熱傳遞具有方向性，A正確；其他形式的能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化也具有方向性，但在外界的幫助下內(nèi)能是可能全部轉(zhuǎn)化為其他形式能的，B錯誤；熱力學第一定律表明了能量是守恒的，熱力學第二定律說明了滿足能量守恒的過程不一定能發(fā)生，與熱現(xiàn)象有關的宏觀物理過程具有方向性，C正確，D錯誤． 答案：BD 7解析：氣體的內(nèi)能不可能完全轉(zhuǎn)化為柴油機的機械能，柴油機使柴油燃料在它的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，是一個高溫熱源；而柴油機排氣管排出的尾氣是一個低溫熱源．根據(jù)能量守恒，這兩個熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機械能越多，尾氣的溫度就越低． 答案：B 8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(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%. 9解析：空調(diào)機和電冰箱都是制冷機，它們的工作原理基本相同．為了便于分析，我們以電冰箱為研究對象，認識它的基本結(jié)構(gòu)和工作過程． 壓縮機是電冰箱的“心臟”，它消耗電能對來自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽做功，使它變成高溫高壓的蒸汽(如p＝9.1 atm，t＝46 ℃)．然后這些高溫高壓的蒸汽來到冷凝器，向低溫的環(huán)境(空氣)放熱，同時自身被冷卻而凝成低溫高壓的液體(如p＝8.9 atm，t＝37.4 ℃)．這些低溫高壓的液態(tài)制冷劑由過濾器濾掉水分和雜質(zhì)，進入毛細管，經(jīng)節(jié)流閥膨脹，變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w(如p＝1.5 atm，t＝－20 ℃)，隨后進入電冰箱的蒸發(fā)器．在那里，低溫低壓的液態(tài)制冷劑在低壓條件下迅速汽化，從外界(電冰箱內(nèi))吸收大量的熱量，使那里的溫度降低．這樣就完成了一個制冷循環(huán)． 答案：見解析．