2019-2020年高中物理 第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第四節(jié) 熱力學(xué)第二定律自我小測 粵教版選修3-3.doc

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2019-2020年高中物理 第三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 第四節(jié) 熱力學(xué)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(dǎo)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(dòng)機(jī)和第一類永動(dòng)機(jī)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(shù)改造，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100% C．因?yàn)槟芰渴睾?，所以“能源危機(jī)”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(guān)于空調(diào)機(jī)，下列說法正確的是(　　) A．制冷空調(diào)機(jī)工作時(shí)，熱量從低溫物體傳到高溫物體 B．制暖空調(diào)機(jī)工作時(shí)，熱量從高溫物體傳到低溫物體 C．冷暖空調(diào)機(jī)工作時(shí)，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(jī)工作時(shí)，熱量只能從低溫物體傳到高溫物體 417世紀(jì)70年代，英國賽斯特城的主教約翰維爾金斯設(shè)計(jì)了一種磁力“永動(dòng)機(jī)”，其結(jié)構(gòu)如圖所示，在斜面頂端放一塊強(qiáng)磁鐵M，斜面上、下端各有一個(gè)小孔P、Q，斜面下有一個(gè)連接兩小孔的彎曲軌道．維爾金斯認(rèn)為：如果在斜坡底放一個(gè)鐵球，那么在磁鐵的引力作用下，鐵球會(huì)沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球運(yùn)動(dòng)到P孔時(shí)，它會(huì)漏下，再沿著彎曲軌道返回到Q.由于這時(shí)球具有速度可以對(duì)外做功，然后又被磁鐵吸引回到上端，到P處又漏下……對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)，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(xué)第二定律，所以不可行 C．不滿足機(jī)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(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒的分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 B．沒有摩擦的理想熱機(jī)可以把吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)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(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能可能相同 6關(guān)于熱力學(xué)第二定律，下列說法中錯(cuò)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(dòng)向高溫物體轉(zhuǎn)移，也就是說在自然條件下，這個(gè)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(shí)現(xiàn) B．開爾文表述，指出了自然界中任何形式的能都會(huì)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(guān)的宏觀過程是不可逆的，闡明了過程進(jìn)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(xué)第二定律是能量守恒定律的另一種說法 7柴油機(jī)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(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為柴油機(jī)的機(jī)械能．燃燒相同的燃料，輸出的機(jī)械能越多，表明柴油機(jī)越節(jié)能．是否節(jié)能，是衡量機(jī)器性能好壞的重要指標(biāo)．有經(jīng)驗(yàn)的柴油機(jī)維修師傅，不用任何儀器，只要將手伸到柴油機(jī)排氣管附近，去感知一下尾氣的溫度，就能夠判斷出這臺(tái)柴油機(jī)是否節(jié)能，真是“行家伸伸手，就知有沒有”．關(guān)于尾氣的溫度跟柴油機(jī)是否節(jié)能之間的關(guān)系，你認(rèn)為正確的是(　　) A．尾氣的溫度越高，柴油機(jī)越節(jié)能 B．尾氣的溫度越低，柴油機(jī)越節(jié)能 C．尾氣的溫度高低與柴油機(jī)是否節(jié)能無關(guān) D．以上說法均不正確 8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． 9炎炎夏日，兩位同學(xué)在充滿涼意的空調(diào)室內(nèi)，就空調(diào)機(jī)的工作過程是否遵循熱力學(xué)第二定律的問題發(fā)生了爭論． 一位同學(xué)說：空調(diào)機(jī)工作時(shí)，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(xué)第二定律． 另一位同學(xué)說：熱力學(xué)第二定律是熱力學(xué)系統(tǒng)的普遍規(guī)律，空調(diào)機(jī)的工作過程不可能違反它． 兩人各執(zhí)一詞，都無法使對(duì)方信服．請(qǐng)你對(duì)他們的論點(diǎn)作出評(píng)價(jià)． 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(jìn)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(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)，C對(duì)；氣體向真空中膨脹的過程是不可逆的，具有方向性，選項(xiàng)D對(duì)． 答案：ACD 2解析：第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，第二類永動(dòng)機(jī)違背了熱力學(xué)第二定律，A錯(cuò)．熱機(jī)的效率永遠(yuǎn)小于100%，因?yàn)橐虻蜏責(zé)嵩瓷幔珺也錯(cuò)．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(jī)工作時(shí)，熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，因?yàn)檫@里有外界做功． 答案：ABC 4解析：該設(shè)計(jì)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(xué)問題，布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中的固體顆粒的運(yùn)動(dòng)，是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映，但不是固體顆粒的分子運(yùn)動(dòng)的反映，A錯(cuò)；根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知機(jī)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(jī)械能，而不引起其他變化，B錯(cuò)；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(cuò)；內(nèi)能不同的物體溫度可能相同，其分子的平均動(dòng)能可能相同，D正確． 答案：D 6解析：根據(jù)熱力學(xué)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(cuò)誤；熱力學(xué)第一定律表明了能量是守恒的，熱力學(xué)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(guān)的宏觀物理過程具有方向性，C正確，D錯(cuò)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(jī)的機(jī)械能，柴油機(jī)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(gè)高溫?zé)嵩?；而柴油機(jī)排氣管排出的尾氣是一個(gè)低溫?zé)嵩矗鶕?jù)能量守恒，這兩個(gè)熱源之間的能量差就是轉(zhuǎn)換的機(jī)械能，燃燒相同的燃料，要想輸出的機(jī)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?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%. 9解析：空調(diào)機(jī)和電冰箱都是制冷機(jī)，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(duì)象，認(rèn)識(shí)它的基本結(jié)構(gòu)和工作過程． 壓縮機(jī)是電冰箱的“心臟”，它消耗電能對(duì)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(shí)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(jìn)入毛細(xì)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(jìn)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(gè)制冷循環(huán)． 答案：見解析．