高中物理选修33同步练习第10章热力学定律 1056.docx
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高中物理选修33同步练习第10章热力学定律1056
第5节 热力学第二定律的微观解释
第6节 能源和可持续发展
1．（多选）关于气体向真空中扩散的规律的叙述中正确的是（ ）
A．气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
B．气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大
C．扩散到真空中的分子在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大
D．气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【解析】 气体分子数越多，对应其宏观态的微观态数目越多，无序性越大，所以回到原状态的可能性越小，因此B错误．
【答案】 ACD
2．（多选）下列关于热力学第二定律的理解正确的是（ ）
A．与热有关的自发的宏观物理过程都是不可逆的
B．所有热过程都是从有序变为无序
C．熵增加原理说明自然的物理过程具有方向性
D．热运动是一种最无序的运动，内能是最无序运动所对应的能量，因此机械能可以全部转变为内能，但不可能将内能100%全部转变为机械能
【解析】 由热力学第二定律可知A正确，由熵增加原理知道一切自然过程是沿分子热运动的无序性增大的方向进行，可判断B错，C、D正确．
【答案】 ACD
3．（多选）下列说法正确的是（ ）
A．热力学第二定律只在一定前提条件下才能成立
B．热力学第二定律揭示了一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
C．能量耗散是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．热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性
【解析】 由热力学第二定律及微观解释，可判断BCD正确，A错误．
【答案】 BCD
4．（多选）对“覆水难收”的叙述正确的是（ ）
A．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较少，较为有序
B．盛在盆中的水是一种宏观态，因盆子的因素，对应的微观态数目较多，较为无序
C．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较多，较为无序
D．泼出的水是一种宏观态，因不受器具的限制，对应的微观态数目较少，较为有序
【解析】 一切自然的过程总是有序转化为无序，因此盆中的水是有序的，泼出的水是无序的．
【答案】 AC
5．煤、石油、天然气和生物质能资源的能量形成和转换利用过程基本上是（ ）
A．太阳能辐射→化学能→热能
B．太阳能辐射→机械能→电能
C．生物质能→电能→化学能→热能
D．太阳能辐射→机械能→化学能
【解析】 太阳能辐射转化成了煤、石油、天然气等的化学能，在对这些能源利用的过程中，又把它们的化学能转化成了热能．
【答案】 A
6．关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是（ ）
A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时加强对环境保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径
【解析】 化石能源的资源是有限的，因此要开发和利用新能源，同时加强环境保护，故选B.
【答案】 B
7．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是（ ）
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
【解析】 气体的内能不可能完全转化为柴油机的机械能，柴油机使柴油燃料在它的气缸中燃烧，产生高温高压的气体，是一个高温热源；而柴油机排气管排出的尾气是一个低温热源．根据能量守恒，这两个热源之间的能量差就是转换的机械能，燃烧相同的燃料，要想输出的机械能越多，尾气的温度就要越低．
【答案】 B
8．（多选）下列关于熵的说法中正确的是（ ）
A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
【答案】 AD
9．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验．某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置，实验器材有：
（a）内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1m2；（b）盛水塑料袋一个；（c）温度计一个；（d）玻璃板一块（约1m2）．如图所示．
假设图为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在下图中．
如果已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝cmΔt，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、Δt外，还应测量的物理量是________，本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：
____________________________.
【解析】 让太阳光照射容器中水，根据Q＝cmΔt得出水吸收的热量，求出单位面积上，单位时间内获得的太阳能，除了测量水的质量，温度升高值，还需测量太阳照射的时间．
【答案】 实验图示如下：
时间T（或t）
产生误差的主要原因：
太阳能没有全部被水吸收（或水吸收的太阳能还有一部分损失等）
能力提升
1．（多选）倒一杯热水，然后加入适当的糖后，糖会全部溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程下列叙述正确的是（ ）
A．溶解过程是自发的，结晶过程也是自发的，因此热力学第二定律是错误的
B．溶解过程是有序向无序转变的过程
C．结晶过程是有序向无序转变的过程
D．结晶过程不是自发的，因为有外界的影响
【解析】 固体的熵小，液体的熵大．据熵增加原理可知AC错，BD对．
【答案】 BD
2．下列说法中正确的是（ ）
A．机械能和内能之间的转化是可逆的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D．如果一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
【解析】 热现象的宏观过程都是不可逆的，故A、B错，微观态越多越无序，故选D.
【答案】 D
3．（多选）下列说法正确的是（ ）
A．与热现象有关的自发的宏观过程是有方向性的
B．与热现象有关的自发的宏观过程是熵增加的过程
C．气体扩散现象向着无序性增加的方向进行，是可逆过程
D．机械能转化为内能的过程是系统的熵增加的过程
【解析】 由热力学第二定律可知A对，由熵增加原理可知B对，气体扩散不可逆，C错，机械能转化为内能符合熵增加原理，D对．
【答案】 ABD
4．下列所述过程是可逆的是（ ）
A．气缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸间没有摩擦时
B．上述装置，当活塞上没有外加压力，活塞与气缸上摩擦很大，使气体缓慢地膨胀时
C．上述装置，没有摩擦，但调整外加压力，使气体能缓慢地膨胀时
D．在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高
【解析】 自由膨胀是不可逆过程，A错，有摩擦产生，内能不能全部转化为机械能，B错，C是准静态无摩擦的膨胀，是可逆过程，由于做功产生热是不可逆过程，D错．
【答案】 C
5．（多选）下列说法正确的是（ ）
A．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则B分布更无序
B．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布，则A分布更无序
C．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的集合能自发地从A分布进入B分布，则该过程是不可逆的
【解析】 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．如果大量分子的集合从A分布进入B分布的概率大于从B分布进入A分布的概率，则说明B分布更无序一些，A正确，B错误．大量分子的集合自发的运动过程是不可逆的，D正确，C错误．
【答案】 AD
6．某同学在题为《能源利用和节约能源》的研究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、无费用，这种能源的使用期和太阳本身寿命一样长，当太阳光照射地面时，1m2地面上在1s内平均得到的太阳辐射能约为1.0×103J．太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐地出现在我们的生活中．
该同学在网上下载到了某型号太阳能热水器的宣传广告：
容积（V） 100L
集热管的采光面积（S）1.5m2
效率（η）40%
使用年限（z）15年
（1）该同学家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25℃加热到45℃需要多长时间？
（2）与效率为80%的电热水器相比，该同学家每天可节约多少电能？
【解析】
（1）设T为光照时间，单位时间单位面积地面得到的太阳辐射k＝1.0×103J/（s·m2）
Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103×100×20J＝8.4×106J
太阳能热水器传给水的热量Q放＝kSTη.因为Q吸＝Q放，所以T＝
＝
s＝1.4×104s≈3.9h
（2）设电热器的效率为η1，由Q电＝W·η1及Q电＝Q吸得W＝
＝
J＝1.05×107J≈2.9kW·h.
【答案】
（1）3.9h
（2）2.9kW·h
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