人教版物理選修33：第10章 熱力學定律 第4、5節(jié) 課堂作業(yè) 含解析

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1、第十章第4、5節(jié) 基礎夯實 一、選擇題(13題為單選題，4、5題為多選題)1第二類永動機不可能制成，是因為( D )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(nèi)能D內(nèi)能不能全部轉化為機械能，同時不引起其他變化解析：第二類永動機的設想并不違背能量守恒定律，但卻違背了涉及熱量的能量轉化過程是有方向性的規(guī)律。故選項A錯；在引起其他變化的情況下，熱量可由低溫物體非自發(fā)地傳遞到高溫物體。故B錯。機械能可以全部轉化為內(nèi)能。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(nèi)能自發(fā)地轉化為動能，使這個物體運動起來。其原因是( C )A這違反了能量守恒定律B在任

2、何條件下內(nèi)能都不可能轉化為機械能，只有機械能才會轉化為內(nèi)能C機械能和內(nèi)能的轉化過程具有方向性，內(nèi)能轉化成機械能是有條件的D以上說法均不正確解析：機械能和內(nèi)能可以相互轉化，但必須通過做功來實現(xiàn)。由熱力學第二定律可知，內(nèi)能不可能全部轉化成機械能，同時不引起其他變化。3下列說法正確的是( C )A熱力學第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B電流流過導體轉化為內(nèi)能，反過來，可將內(nèi)能收集起來，再轉化成相同大小的電流C可以做成一種熱機，由熱源吸取一定的熱量而對外做功D冰可以熔化成水，水也可以結成冰，這個現(xiàn)象違背了熱力學第二定律解析：熱力學第二定律說明了一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都是有方向性的，但并沒有

3、否定以特殊方式利用能量的可能性，故A項錯誤；功和內(nèi)能的轉化具有方向性，其逆過程是不可能自發(fā)實現(xiàn)的，故B項錯誤；只要不要求吸收的熱量全部用來做功而不產(chǎn)生其他影響，可以做成一種熱機，由熱源吸取一定熱量而對外做功，故C項正確；冰熔化成水，水結成冰，伴隨著能量的轉移，不是自發(fā)進行的，沒有違背熱力學第二定律，故D項錯誤。4(濟寧市2016年高二檢測)下面關于熵的說法正確的是( AD )A熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度B在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程熵總是向減少的方向進行C熱力學第二定律的微觀實質(zhì)是熵是增加的D熵值越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序解析：熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度，熵越大則物體內(nèi)分子運動無

4、序程度越大，A正確，在孤立系統(tǒng)中，一個自發(fā)的過程熵總是向增加的方向進行，B錯誤；熱力學第二定律的微觀實質(zhì)是熵是增加的，C正確；熵值越大，代表系統(tǒng)分子運動越無序，D正確。5倒一杯熱水，然后加入適量的糖后，糖會全部溶于水中，但一段時間后又觀察到杯底部有糖結晶，關于這個過程下列敘述正確的是( BD )A溶解過程是自發(fā)的，結晶過程也是自發(fā)的，因此熱力學第二定律是錯誤的B溶解過程是有序向無序轉變的過程C結晶過程是有序向無序轉變的過程D結晶過程不是自發(fā)的，因為有外界的影響解析：溶解過程是自發(fā)的，是由有序向無序轉變的過程；結晶過程不是自發(fā)的，通常是由于水溫降低或水的蒸發(fā)引起，是由無序向有序的轉變過程，故選項

5、B、D正確，選項A、C錯誤。二、非選擇題6熱力學第二定律常見的表述有以下兩種：第一種表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化；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。(a)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(b)。根據(jù)你的理解，熱力學第二定律的實質(zhì)是一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性。_。答案：如圖所示，7一盆水在寒冷的天氣中放在戶外就要結冰，液態(tài)水的分子無序度比冰高。那么，結冰的過程違反熵增加原理嗎？為什么？答案：液體的水比冰的無序度大，但我們看

6、孤立系統(tǒng)的熵，而不是看個別不孤立的物體。一盆水在寒冷的天氣中并不是孤立系統(tǒng)，因為水與外界大氣有能量交換。熵增加原理是指的孤立遵守能量守恒的系統(tǒng)。本說法中，水與大氣為一個孤立系統(tǒng)，水結冰時放熱，使周圍大氣、地面、分子內(nèi)能增加，無序度增加，系統(tǒng)總熵值是增加的，并不違反該原理。8制冷機是一種利用工作物質(zhì)，使熱量從低溫物體傳到高溫物體的裝置，通過制冷機的工作可以使一定空間內(nèi)的物體溫度低于環(huán)境溫度并維持低溫狀態(tài)。夏天，將房間一臺正在工作的電冰箱的門打開，試分析這是否可以降低室內(nèi)的平均溫度？為什么？答案：不會降低室內(nèi)的平均溫度。若將一臺正在工作的電冰箱的門打開，盡管可以不斷向室內(nèi)釋放冷氣，但同時冰箱的箱體

7、向室內(nèi)散熱，就整個房間來說，由于外界通過導線不斷有能量輸入，室內(nèi)的溫度會不斷升高。 能力提升 一、選擇題(12題為單選題，35題為多選題)1(齊齊哈爾市實驗中學20172018學年度高二上學期期末)以下說法中正確的是( D )A滿足能量守恒定律的宏觀過程都是可以自發(fā)進行的B某導熱材料制成的容器處于溫度恒定的環(huán)境中，容器內(nèi)用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽，當緩慢向下壓活塞時，水汽的密度增加C單晶體有固定的熔點，多晶體和非晶體沒有固定的熔點D布朗運動并不是液體分子的運動，但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動解析：自發(fā)的宏觀熱學過程是有方向性的，滿足能量守恒定律的宏觀過程并不一定都是可以自發(fā)進行的，自發(fā)

8、的宏觀熱學過程還應滿足熵增加原理，故A項錯誤；當緩慢向下壓活塞時，溫度不變，水汽的飽和氣壓不變，密度不變，故B項錯誤；單晶體和多晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，故C項錯誤；布朗運動是固體小顆粒的運動并不是液體分子的運動，但它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動。故D項正確。2下列宏觀過程不能用熱力學第二定律解釋的是( A )A大米和小米混合后小米能自發(fā)地填充到大米空隙中而經(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，墨水和清水不會自動分開C冬季的夜晚，放在室外的物體隨氣溫的降低，不會由內(nèi)能自發(fā)地轉化為機械能而動起來D隨著節(jié)能減排措施的不斷

9、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不屬于熱現(xiàn)象。3(內(nèi)蒙古赤峰市2018屆高三上學期期末)下列說法正確的是( ABD )A一定質(zhì)量的理想氣體，經(jīng)等容過程，吸收熱量，內(nèi)能一定增加B氣體對容器的壓強是大量分子對容器的碰撞引起的，它跟氣體分子的密集程度及氣體分子的平均動能有關C在顯微鏡下看到的布朗運動是液體分子的無規(guī)則運動D熱量總是自發(fā)地從分子平均動能大的物體傳遞給分子平均動能小的物體解析：一定質(zhì)量的理想氣體，根據(jù)熱力學定律UWQ，經(jīng)等容過程，W0，吸收熱量，Q0，則U0，即內(nèi)能一定增加，故A正確；氣體對容器的壓強是大量氣

10、體分子對容器的碰撞引起的，它跟氣體分子的密集程度以及氣體分子的平均動能有關，故B正確；液體分子無法用普通光學顯微鏡觀察，觀察到的是固體顆粒在液體分子無規(guī)則碰撞下造成的無規(guī)則運動，故C錯誤；熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式，熱量總是從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，而溫度是分子平均動能的標志，溫度越高分子平均動能越大，故D正確。4關于第二類永動機，下列說法正確的是( AD )A沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將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(nèi)能，內(nèi)能卻不可能全部

11、轉化為機械能D第二類永動機不可能制成，說明機械能可以全部轉化為內(nèi)能，內(nèi)能卻不可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，所以B選項錯誤。機械能可以全部轉化為內(nèi)能，內(nèi)能在引起其他變化時可能全部轉化為機械能，C選項錯誤，D選項正確。所以，該題的正確答案是A、D。5以一副撲克牌為例，下列關于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的認識中不正確的是( BD )A按黑桃、紅桃、草花、方塊的順序，而且從大到小將撲克牌排列起來，撲克牌這時是有序的B將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，撲克牌是無序的，每部分內(nèi)部是有序的C一副撲克牌

12、，這就是一個宏觀態(tài)，將牌洗動一次就是一個微觀態(tài)D一副撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，這是一個宏觀態(tài)，從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分，它是該宏觀態(tài)對應的一個微觀態(tài)解析：選項個性分析綜合點評A正確撲克牌的排列是有確定規(guī)則的，是有序的規(guī)定了某個規(guī)則，就規(guī)定了一個“宏觀態(tài)”，符合這個規(guī)則的就是有序，破壞了這個規(guī)則，則原有“宏觀態(tài)”改變B錯誤按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分，是有序的，內(nèi)部是無序的C正確一副撲克牌是一個系統(tǒng)，是一個宏觀態(tài)，洗動一次，該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對應的一個微觀態(tài)；奇偶分開是一種宏觀態(tài)，從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分，原宏觀態(tài)被破壞D錯誤二、非選擇題6用兩種不同的金屬絲組成一個回路，接觸

13、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，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。答案：不違反；熱水溫度降低，冷水溫度升高；轉化效率低于100%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，一部分轉化為電能，一部分傳遞給冷水，不違反熱力學第二定律。7一鍋開水投入了5個糖餡的甜湯圓，隨后又投入了5個肉餡的咸湯圓，甜、咸湯圓在沸水中翻滾，象征著封閉系統(tǒng)進入一個自發(fā)的過程。隨后，用兩只碗各盛了5個湯圓，每碗湯圓中共有六種可能：全是甜的，全是咸的，1甜4咸，4甜1咸，這是四種不平衡的宏觀態(tài)；2甜3咸，3甜2咸，這是兩種相對平衡的宏觀態(tài)。兩只碗各盛5個湯圓共有32種組合方式，我們稱為32個微觀態(tài)。試問：(1)以上六種宏觀態(tài)所對應的微觀態(tài)的個數(shù)各是多少？請設計一個圖表來表示。(2)以上相對平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率是多少？答案：見解析解析：(1)宏觀態(tài)對應的微觀態(tài)個數(shù)。宏觀態(tài)全是甜的全是咸的1甜4咸4甜1咸2甜3咸3甜2咸微觀態(tài)個數(shù)11551010(2)相對平衡的宏觀態(tài)出現(xiàn)的概率為：p