4.3 热力学第二定律同步练习 2021—2022 学年高中物理沪教版 （2019）选择性必修第三册 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法中正确的是（ ） A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．能量守恒表明，节约能源是无意义的 C．机械能守恒是自然界遵循的普遍规律 D．能量的耗散反映出自然界宏观过程的方向性 2．下列关于生活中的物理现象，说法正确的是（　　） A．手机之间的通信是通过声波来实现的 B．空调既能制冷又能制热，说明热传递不存在方向性 C．没有三孔插座时，将三脚插头的一脚折弯后，插入两孔插座中使用更安全 D．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，可以避免产生电火花引起爆炸 3．根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（　　） A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到 100%，制冷机却可以使温度降到-273℃ B．第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律 C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的 D．改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能 4．下列说法正确的是（ ） A．气体压强越大，气体分子的平均动能就越大 B．自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性 C．凡是遵守热力学第一定律的过程都一定能够发生 D．在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能减少 5．下列说法错误的是（　　） A．液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 B．杯中的茶水慢慢冷却，该过程中有的水分子的运动速率反而增大了 C．在南方的梅雨季节，湿衣服较不容易晾干，这是相对湿度较大的缘故 D．空调可以把热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外而不引起其他变化 6．关于热现象和热学规律的说法中，正确的是(　　) A．第二类永动机违背了能量守恒定律 B．当物体被拉伸时，分子间的斥力减小、引力增大 C．冰融化为同温度的水时，分子势能增加 D．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越明显 7．下列说法中正确的是（ ） A．不可能使热量从低温物体传递到高温物体 B．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行 C．有大量分子参与的宏观过程具有方向性 D．第二类永动机违反了能量守恒定律，因此不可能制成 8．关于对永动机的认识，下列说法正确的是：（ ） A．第一类永动机和第二类永动机都违背了能量守恒定律，所以都不可能制成 B．第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机没有违背能量守恒定律，因此，随着科学技术的迅 猛发展，第二类永动机是可以制成的 C．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机违反了热力学第二定律，这两类永动机都不可能制 成 D．两类永动机的实质和工作原理是相同的，都是人们的美好设想，是永远不会实现的 9．下列叙述正确的是（　　） A．科技在发展，今后温度可以达到绝对零度B．布朗运动就是液体分子的热运动 C．对一定质量的气体加热，其内能可能减小 D．相对湿度越大说明空气越干燥 10．下列说法正确的是（　　） A．若某种固体在光学上具有各向异性，则该固体可能为多晶体 B．液体表面张力的成因是表面层分子间的作用力表现为斥力 C．若液体 P 滴在固体 Q 上很难擦去，是由于附着层内分子间的距离比液体内分子间的距离小的缘故 D．某种物质从高温热源吸收 20kJ 的热量，不可能全部转化为机械能 11．以下现象违背热力学第二定律的有（　　）。 A．一杯热茶在打开盖后，茶会自动变凉 B．没有漏气、没有摩擦的理想热机，其效率可能是 100％ C．桶中浑浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 D．在地面上运动的物体逐渐停下来，机械能全部变为内能 12．下列说法正确的是（　　） A．多晶体和非晶体都没有固定的熔点 B．空调制冷说明热量可以自发地由低温物体传递给高温物体 C．影响人对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距 D．当两分子间距离大于平衡位置的间距 r0 时，分子间的距离越大，分子势能越小 13．如图所示，一定质量的气体被封闭在高 H 的容器下部，活塞质量 m、横截面积 S 容器上方与大气接通， 大气压强 p0。初始时，活塞静止在容器正中间。不计活塞摩擦，保持温度不变，缓慢将活塞上部抽成真空， 最终容器内被封闭的气体压强是（　　） A．一定是 mg s C． mg 或 s p0  2 B．一定是 mg s p0  mg s 2 D．介于 mg 和 s p0  2 mg s 之间某个值 14．如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞 与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空。现在拔去销钉，抽去活塞，让气 体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是（　　） A．气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B．气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C．气体在向真空膨胀的过程中，气体内能不变 D．若无外界的干预，气体分子可以自发地退回到左边，使右边重新成为真空 15．关于热学知识，以下说法中正确的是（ ） A．一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行 B．在绝热条件下压缩理想气体，气体的内能一定增加 C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动 D．空气中水蒸气的实际压强与相同温度下饱和汽压相差越大，越不利于蒸发 二、填空题（共 4 题） 16．下列说法正确的是________ A．墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行 B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小 D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热 E．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律 17．对于热现象，下列说法正确的是________(填正确答案标号．选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分．每选铺 1 个扣 3 分、最低得分为 0 分) A 气体吸收热量，其温度定升高 B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加 C．温度相同的两种物质，其分子的平均动能一定相同 D．第二类永动机不能造成的根本原因是其违反了热力学第二定律 E 熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行 18．如图所示，一定质量的理想气体从状态 A 依次经状态 B、C 和 D 后回到状态 A，图中曲线 AB、CD 为 反比例函数图线，直线 BC 平行于 V 轴，直线 DA 平行于 p 轴。该理想气体经过的 A→B、B→C、C→D、D→A 四个过程中，气体吸热的过程有______；外界对气体做功的过程有______； 气体内能减少的过程有______；吸收热量等于气体对外界做功的过程有______。 19．下列说法正确的是______________ A．热量不可以从低温物体传到高温物体 B．当分子间的引力与斥力平衡时，分子势能最小 C．0℃的水和 0℃的冰具有相同的内能 D．布朗运动是固体小颗粒的无规则运动 E.气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大 三、综合题（共 4 题） 20．为什么热机的效率不可能达到 100%？ 21．通过网络、图书馆等途径，查阅第一类永动机、第二类永动机的概念、类型，以及他们的研究历史， 比较两类永动机的不同，分析两类永动机不可能被制的原因。 22．为什么说热传导是无序程度增大的过程？在热传导过程中能量是否发生了退降？为什么？ 23．（1）下列说法中正确的是 A．无论技术怎样改进，热机的效率都不可能达到 100% B．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用 C．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D．已知阿伏伽德罗常数、某气体的摩尔质量和密度，可估算该种气体分子体积的大小 E.在油膜法估测分子大小的实验中，用一滴酒精油酸溶液的体积与浅盘中油膜面积的比值可估测油酸分子 的直径 （2）如图所示，有一截面积为 s  100cm 的导热气缸，气缸内部有一固定支架 AB，支架上方有一放气孔， 2 支架到气缸底部距离为 h  2cm ，活塞置于支架上，开始时气缸内部封闭气体的温度为 300K，压强为大气 压强 p0  105 Pa ，当外界温度缓慢上升至 303K 时，活塞恰好被整体顶起，气体由放气孔放出少许，活塞 有回到支架处，气缸内气体压强减为 已知外界大气压强恒为 p0 p0 ，气体温度保持 303K 不变，整个过程中封闭气体均视为理想气体， ，重力加速度为 g，不计活塞与气缸的摩擦．求： (i)活塞的质量 (ii)活塞被顶起过程中放出气体的体积 参考答案： 1．D 2．D 3．C 4．B 5．D 6．C 7．C 8．C 9．C 10．C 11．B 12．C 13．C 14．C 15．B 16．BCD 17．BCD 18． B �C C �D、A�B D�A C �D 19．BDE 20． 热机在工作过程中，燃料不可能完全燃烧，尾气带走较多的热量，机器本身散热，克服机械间摩擦做功， 剩余的能量才是有用的能量，在燃料完全燃烧提供的能量中只占很少一部分，所以热机效率不可能达到 100%。 21． 第一类永动机：不消耗任何能量但可以不断输出动力的发动机，例如通过燃烧氢气发电，再用部分电产生 氢气，剩余部分输出。 第二类永动机：不消耗任何能量，吸收周围的能量并输出使用，例如，通过吸收空气中热量来发电； 第一类永动机违反了能量守恒定律，而第二类永动机不违反能量守恒定律，但第二类永动机不可能制成是 因为它违背了热力学第二定律，即不可能从单一热源吸收热量，而源源不断的对外做功。 22． 熵是物体内分子运动无序程度的量度，熵值越大，表明系统内分子运动越无序，任何自然过程一定总是沿 着熵增加的方向进行的，即热传导过程总是沿着无序程度增加的方向进行的。 在一个孤立的热力学系统中，对一个不可逆的过程，比如热传导过程，根据熵增加原理可知，该系统的熵 值增加，同时，有一部分能量变得不再可以做功，能量发生退降现象。 23．（1）ABC；（2）（i）1kg；（ii）2×10-6m3