2018學年高中物理 第四章 能量守恒與熱力學定律 熱力學第二定律習題 教科版選修3-3.doc

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熱力學第二定律 一、選擇題 1．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，能量守恒定律已經包含了熱力學第一定律和熱力學第二定律 2．以下哪個現象不違背熱力學第二定律（ ）． A．一杯熱茶在打開蓋后，茶會自動變得更熱 B．沒有漏氣、沒有摩擦的理想熱機，其效率可能是100% C．桶中渾濁的泥水在靜置一段時間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動分離 D．熱量自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體 3．下列關于能量耗散的說法，正確的是（ ）． A．能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內能再也不能被人類利用 C．各種形式的能量向內能的轉化，是能夠自動全額發(fā)生的 D．能量耗散導致能量品質的降低 4．關于能源，以下說法中正確的是（ ）． A．煤、石油、天然氣等燃料的化學能實際上是太陽能轉化而成的 B．能源的利用過程，實質上是能的轉化和轉移的過程 C．到目前為止，人類所利用的所有能源實際上都是太陽能轉化而成的 D．核能和地熱能來自地球本身 5．當前世界上日益嚴重的環(huán)境問題主要源于（ ）． A．溫室效應 B．厄爾尼諾現象 C．人類對環(huán)境的污染和破壞 D．火山噴發(fā)和地震 6．下列敘述中不正確的是（ ）． A．市區(qū)禁止摩托車通行是為了提高城區(qū)空氣質量 B．無氟冰箱的使用會使臭氧層受到不同程度的破壞 C．大氣中CO2含量的增多是引起溫室效應的主要原因 D．“白色污染”是當前環(huán)境保護亟待解決的問題之一 7．如圖所示為電冰箱的工作原理圖．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)．那么，下列說法中正確的是（ ）． A．在冰箱內的管道中，制冷劑迅速膨脹并吸收熱量 B．在冰箱外的管道中，制冷劑迅速膨脹并放出熱量 C．在冰箱內的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量 D．在冰箱內的管道中，制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量 8．下面關于熱力學第二定律微觀意義的說法正確的是（ ）． A．從微觀的角度看，熱力學第二定律是一個統計規(guī)律 B．一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 C．有的自然過程沿著分子熱運動無序性增人的方向進行，有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 D．在任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小 9．第二類永動機不可能制成，這是因為（ ）． A．違背了能量守恒定律 B．熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體 C．機械能不能全部轉變?yōu)閮饶? D．內能不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化 10．裝有渾濁黃河水的杯子置于與它溫度相同的絕熱容器中，過一段時問，泥沙沉淀，則杯中水溫將（ ）． A．升高 B．不變 C．下降 D．無法確定 二、填空題 11．熱量會自動地從________傳給________，但不會自發(fā)地從________傳給________，這說明：熱傳導的過程是有________的，這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向不能________地進行，要實現相反方向的過程，必須有________，因而產生________或引起________． 12．根據熱力學定律和分子動理論，可知理想氣體在溫度升高時，內能 （填：不變、增大、減?。?；第二類永動機不可能制成的主要原因是違背了 13．只要確定了________，符合這個________的就叫做有序，有序和無序是相對的．無序意味著各處都一樣，沒有差別，而有序則相反． 14．如果一個“宏觀態(tài)”對應的“微觀態(tài)”比較多，就說這個“宏觀態(tài)”是比較________． 三、解答題 15．根據你對熵增加原理的解釋，舉出一些系統從有序變?yōu)闊o序的例子． 16．有一座瀑布的高度是50 m，流量為12 m3／s，計劃在瀑布底部利用水流能發(fā)電，設在瀑布頂處水流速率與從發(fā)電機處水輪機內流出速率相等，且水流能有65％被利用，求安裝的發(fā)電機功率最多多大？（g取10 m／s2） 17．水能是可再生能源，可持續(xù)地利用它來發(fā)電，為人類提供“清潔”的能源，若一水力發(fā)電站水庫的平均流量為Q（m3／s），落差為h，發(fā)電效率為，則全年發(fā)電量（kWh）是多少？（g取10m／s2） 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】B 【解析】熱力學第一定律和熱力學第二定律并不矛盾，機械能和內能的轉化具有方向性，故B選項正確． 2．【答案】C 【解析】茶不會自發(fā)地變得更熱，選項A錯誤；無論什么樣的熱機，效率永遠不會達到100%，選項B錯誤；熱量不會自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，選項D錯誤。 3．【答案】B、C、D 【解析】能量耗散是能量在轉化的過程中有一部分以內能的形式被周圍環(huán)境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量的品質降低，故A錯，D對；耗散的內能無法再被利用，B項對；其他形式的能在一定的條件下可以全部轉化為內能，但相反過程卻不能夠全額進行，C項對． 【點評】能量耗散不僅遵循能量守恒定律，而且從能量的角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性． 4．【答案】A、B、D 5．【答案】C 6．【答案】A 7．【答案】A、D 【解析】壓縮機工作時，把冰箱內的熱量傳到冰箱外部，故A、D正確． 8．【答案】A、D 【解析】系統的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態(tài)的變化，從微觀角度看，熱力學第二定律是一個統計規(guī)律，所以A對．熱力學第二定律的微觀意義是“一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行”，所以B、C均錯．D是在引入熵之后對熱力學第二定律微觀意義的描述．D對． 9．【答案】D 【解析】第二類永動機的設想雖然符合能量守恒定律，但是違背了能量轉化中有些過程是不可逆的規(guī)律，所以不可能制成，選項D正確。 10．【答案】A 【解析】泥沙下沉，其重力勢能轉化為內能，使水溫升高，故A選項正確． 二、填空題 11．【答案】高溫物體 低溫物體 低溫物體 高溫物體 方向性 自發(fā) 外力幫助 影響 其他變化（或能量的消耗） 12．【答案】增大；熱力學第二定律 13．【答案】某種規(guī)則 規(guī)則 14．【答案】無序的 三、解答題 15．【答案】見解析 【解析】根據熵增加原理，自然界的一切自發(fā)過程，總是朝著熵增加的方向進行，而熵是描述系統無序程度的物理量，熵越大，無序程度越高．所以，熵的增加就意味著系統無序程度的增加．這意味著自然界的一切自發(fā)過程，總是朝著從有序向無序的方向轉化．如：燃料的燃燒、氣體的擴散、一切生命體從生產到消亡，都經歷了一個從有序到無序的發(fā)展過程． 16．【答案】見解析 【解析】設流量為Q，水的密度為，在t時間內 通過水輪機的水的質量為m=Qt，水的機械能有65％轉化為電能，故發(fā)電機功率為 =110312105065％ W=3.9103 kW． 17．【答案】見解析 【解析】解法一：每秒鐘的水能轉化為電能的量為，即發(fā)電的功率，所以全年的發(fā)電量為E=3652410－3Qgh（kWh）=8.8104Qh（kWh）． 解法二：全年的水能為E1=Qgh365243600 J．水能轉化為電能的效率為，所以，產生的電能為E2=E1．全年的發(fā)電量為 。