1、试卷第 1 页，总 6 页2017-2018 学年度教科版选修 3-3 4.4 热力学第二定律 作业（2 ）1下列关于熵的观点中正确的是A. 熵越大，系统的无序度越大B. 对于一个不可逆绝热过程，其熵总不会减小C. 气体向真空扩散时，熵值减小D. 自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多2下列有关能量转化的说法中正确的是A. 不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化B. 只要对内燃机不断改进，就可以使内燃机的效率达到 100%C. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发的进行D. 热量可能从低温物体传给高温物体3一定量的理想气体从状态 a 开始，经
2、历等温或等压过程 ab、bc、cd、da 回到原状态，其 p-T 图像如图所示其中对角线 ac 的延长线过原点 O，下列判断正确的是（ ）A. 气体在 a、c 两状态的体积相等B. 气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能C. 在过程 cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D. 在过程 da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功4下列说法不正确的是试卷第 2 页，总 6 页A. 1kg 的 O的冰比 1kg 的 0的水的内能小些B. 第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化为机械能C. 热力学第一定律也可表述为“第一类永动机不可能制成
3、”D. 热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”5下列关于热现象的说法中正确的是A. 空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果B. 烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C. 科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机D. 液体的饱和汽压与蒸汽所占的体积无关6据 2006 年 12 月 12 日报道，人们关心的青藏铁路贯通安然进入第一冬的运营，情况表明各项安全指标正常。这里面攻克冻土难关是最大的技术性课题。采用的技术路线为“主动降温，冷却地基，保护冻土” 。其中一项措施被称为“热棒”的技术。如图所示，在路基内横向埋设水平管道，在冬季，管
4、内工作介质由液态变为气态，冷空气在管内对流，加强了路基散发到空气中，这样有利于降低基底地温，提高冻土的稳定性。在暖季，热棒则停止工作。下列关于“热棒”工作原理的叙述中正确的是（ ）A. 冬季在水平管道中，液体介质变为气体，内能不变B. 冬季在水平管道中，液体汽化，吸收热量，降低了路基的温度C. 在暖季，热棒停止工作，这说明热量不可能由低温物传到高温物体D. 在暖季，热棒停止工作，防止热量由空气传到路基低部7下列说法中正确的是A. 若物体的温度增加 1，也就是增加 274KB. 随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度试卷第 3 页，总 6 页C. 我们可以根据铂的电阻随温
5、度的变化来制造金属电阻温度计D. 常见的体温计是根据玻璃泡的热膨胀原理制成的8下列说法正确的是A. 自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性B. 气体压强越大，气体分子的平均动能就越大C. 气体从外界吸收了热量，内能必定增加D. 在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能减少9如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，气缸固定不动。一条细线一端连结在活塞上，另一端跨过两个光滑的定滑轮后连结在一个小桶上，开始时活塞静止，现不断向小桶中添加细砂，使活塞缓慢向上移动(活塞始终未被拉出，气缸、周围环境温度不变)。则在活塞移动的过程中，下列说法正确的是A. 气缸内气体分子平均动能变小B
6、. 气缸内气体的内能变小C. 气缸内气体的压强变小D. 气缸内气体向外界放热10一定质量的理想气体从状态 A 经过状态 B 变化到状态 C，其 V-T 图像如图所示，其中直线 AB 垂直于横轴，直线 BC 过坐标原点 O，下列说法正确的有A. AB 的过程中，气体对外界做功B. AB 的过程中，气体放出热量C. BC 的过程中，气体压强减小试卷第 4 页，总 6 页D. ABC 的过程中，气体内能增加11如图所示，气缸和活塞与外界均无热交换，中间有一个固定的导热性良好的隔板，封闭着两部分气体 A 和 B,活塞处于静止平衡状态.现通过电热丝对气体 A 加热一段时间，后来活塞达到新的平衡，不计气体
7、分子势能，不计活塞与气缸壁间的摩擦，大气压强保持不变，则下列判断正确的是_. A.气体 A 吸热，内能增加B.气体 B 吸热，对外做功，内能不变C.气体 A 分子的平均动能增大D.气体 A 和气体 B 内每个分子的动能都增大E.气体 B 分子单位时间内对器壁单位面积碰撞次数减少12如图所示，一绝热气缸固定在倾角为 30的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。活塞的质量为 m，横截面积为 S。初始时，气体的温度为 T0，活塞与汽缸底部相距为 L。通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量 Q 时，活塞上升到与汽缸底部相距 2L 处，已知大气压强为 P0，重力加速度为 g，不计活塞与气缸壁
8、之间的摩擦。求：此时气体的温度；加热过程中气体内能的增加量。13如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气试卷第 5 页，总 6 页体。已知外界大气压强为 p0 ，活塞的横截面积为 S，质量为 m= p0S/4g ，与容p0 m=p0S4g器底部相距 h，此时封闭气体的温度为 T0，现在活塞上放置一质量与活塞质量相等的物块，再次平衡后活塞与容器底部相距 9h/10，接下来通过电热丝缓慢加热气体，气体吸收热量 Q 时，活塞再次回到原初始位置。重力加速度为 g，不计活塞与气缸的摩擦。求：(1)活塞上放置物块再次平衡后，气体的温度；(2)加热过程中气体的内能增加量。14如
9、图所示，一定质量的理想气体从状态 A 经等温过程到状态 B此过程中，气体温度 t20，吸收的热量 Q3.610 2 J，已知 A 状态的体积是 1 升，求（1）此过程中气体内能的增量；（2）此过程中气体是对外做功还是外界对气体做功，做的功是多少；（3）若气体先从状态 A 经等压变化到状态 C，再经等容变化到状态 B，则这个过程气体吸收的热量是多少？15图为一简易火灾报警装置。其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27时，空气柱长度 L1 为30cm，水银上表面与导线下端的距离 L2 为 10cm，管内水银柱的高度 h 为 25cm试卷第
10、 6 页，总 6 页当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？若水银柱上升过程中，被封闭气体吸收热量 910-2J，对外做功 610-2J，求封闭气体内能的变化量。答案第 1 页，总 5 页参考答案1 ABD【解析】在一个孤立的系统，分子只能向无序方向发展，熵越大，系统的无序度越大，A正确；对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小，B 正确；气体向真空扩散时，熵值增大，C 错误；自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多，D 正确；故选 ABD。点睛：理解熵增加原理：利用绝热过程中的熵是不变还是增加来判断过程是可逆还是不可逆的基本原理在一个孤立的系统，分子只能向无序方向发展
11、2 AD【解析】热力学第二定律告诉我们，不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的变化，选项 A 正确；根据热力学第二定律，即使对内燃机不断改进，也不可以使内燃机的效率达到 100%，选项 B 错误； 满足能量守恒定律的物理过程不一定都能自发的进行，例如热量不能自发地从低温物体传到高温物体，选项 C 错误；热量可能从低温物体传给高温物体，但要引起其它变化，选项 D 正确；故选 AD.3 AB【解析】A、根据气体状态方程 ，知 p-T 图像的斜率 ，a、c 两点在同一直线PVT=C k=CV上，即 a、c 两点是同一等容线上的两点，体积相等，故 A 正确；B、理想气体在状态 a
12、的温度大于状态 c 的温度，理想气体的内能只与温度有关，温度高，内能大，故气体在状态 a 时的内能大于它在状态 c 时的内能，故 B 正确；C、在过程 cd 中温度不变，内能不变 ，等温变化压强与体积成反比，压强大体积小，U=0从 c 到 d 体积减小，外界对气体做正功 W0，根据热力学第一定律 ，所以U=W+QW=Q，所以在过程 cd 中气体向外界放出的热量等于外界对气体做的功，故 C 错误；答案第 2 页，总 5 页D、在过程 da 中，等压变化，温度升高，内能增大 ，体积变大，外界对气体做负U0功即 W|W|的热量大于气体对外界做的功，故 D 错误；故选 AB点睛：考查了理想气体状态方程
13、，热力学第一定律4 BD【解析】1kg 的 0的冰熔化成 0的水要吸收热量，则 1kg 的 0的冰比 1kg 的 0的水的内能小些，选项 A 正确；第二类永动机不可能制成，说明机械能可以全部转化为内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化，故 B 错误；热力学第一定律也可表述为“第一类永动机不可能制成”，选项 C 正确；根据热力学第二定律，热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；故热力学第二定律可描述为“不可能使热量自发地由低温物体传递到高温物体”，故 D 错误；此题选择不正确的选项，故选 BD.5 AD【解析】空气的小雨滴呈球形是水的表面张力，
14、使雨滴表面有收缩的趋势的结果，故 A 正确；熔化的蜂蜡呈椭圆形说明云母是晶体，故 B 错误。根据热力学第二定律，可知内燃机不可能成为单一热源的热机，故 C 错误；饱和汽的压强仅仅与温度有关，饱和汽压随温度的升高而增大，饱和汽压与蒸汽所占的体积无关，故 D 正确，故选 AD.6 BD【解析】冬季在水平管道中，液体介质变为气体，吸收热量，这样就降低了路基的温度，A 错 B 正确；热量不可能由低温物体传到高温物体而不引起其他变化，C 错；在暖季，热棒停止工作，水平管道中为液体介质，防止热量由空气通过对流传到路基底部，使路基温度升高，造成冻土融化，给行车造成威胁，D 对。7 C【解析】因摄氏温度和绝对
15、温度的 1 度大小相等，由 T=t+273K 得T= t，则若物体的温度增加 1，也就是增加 1K，选项 A 错误；绝对零度是低温的极限，永远不可能达到，选项B 错误；金属铂的电阻随温度变化较明显，故可用來制作电阻温度计，选项 C 正确；常见答案第 3 页，总 5 页的体温计是根据玻璃泡内的液体热膨冷缩原理制成的，选项 D 错误；故选 C.8 A【解析】A、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故 A 正确；B、气体压强越大，温度不一定很高，所以气体分子的平均动能不一定越大，故 B 错误；D、气体从外界吸收了热量，但气体对外做功，根据 ，则气体内能不一定增加，U=W+Q故 C 错误；
16、C、在绝热过程中外界对气体做功， 根据 得气体的内能必然增加，故 D 错误；U=W+Q故选 A。9 C【解析】使活塞缓慢上升，气体的体积增大，根据理想气体的状态方程： ，可知气缸PVT=C内气体的压强变小。由于是导热性能良好的气缸，而且使活塞缓慢向上移动，则此过程中气体的温度不变，所以气体的分子的平均动能不变。故 AB 错误，C 正确；气体对外界做功，而气体的内能不变，所以气体吸收热量。故 D 错误。故选 C.10 B【解析】AB 的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律 知，W 为正，则 Q 为负，即气体放出热量，故 A 错误，B 正确。因U=W+Q为 V-
17、T 图线中，BC 段的图线是过原点的倾斜直线，则程 BC 的过程中，压强不变，故C 错误。A 到 B 的过程中，温度不变，内能不变，B 到 C 的过程中，温度降低，内能减小，则 ABC 的过程中，气体内能减小，故 D 错误。故选 B。【点睛】根据气体体积的变化判断气体对外界做功还是外界对气体做功，根据温度的变化判断气体内能的变化，结合热力学第一定律得出气体是吸热还是放热11 ACE【解析】气体 A 等容变化 ，温度升高，内能增加，气体分子的平均动能增大，根据0W，可知气体 A 吸热，AC 正确；气体 B 做等压变化，温度升高，则体积增大，UQ答案第 4 页，总 5 页气体对外做功， ，温度升高
18、，内能增加，根据 ，可知气体 B 吸热，B0WUWQ错误；温度升高，分子的平均动能增大，不是每个分子的动能都增大，D 错误；气体 B 温度升高，分子平均动能增加，压强不变，所以单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数减小，E 正确【点睛】对于气体由于分子间隔很大，所以分子势能为零，温度变化直接影响了气体内能变化以及分子平均动能的变化，对于热力学第一定律，公式 中气体对外做功，UWQ则 ，外界对气体做功，则 0W0W12 (1) (2) T=2T0 U=Q(P0+12mg)sL【解析】 设加热后的温度为 T，此时气体体积 V初始时体积 V0，由等压变化有：TT0=VV0T2 T0 由题意得，封闭气体
19、压强为 P Pomgsin30 该过程气体对外界做功 WPSL（P omgsin30）SL气体内能的增加量 U-WQUQ（P omgsin30）SL U=Q(P0+12mg)SL13 （1） （2）1.08T0 Q0.15p0hS【解析】 （1）对活塞由平衡条件可知封闭气体的压强为：P 1 P0=1.25P0 T1=T0 V1=hS54活塞上放物块后根据平衡得封闭气体的压强为：P 2 P0=1.5P0 V2 hS=0.9hS32 910答案第 5 页，总 5 页由理想气体方程得 P1V1T0 P2V2T解得：T T0=1.08T0 2725（2） 加热过程气体对外做功为：W=P 2V P0(h
20、 h)s =-0.15P0hS32 910 3P0hS20由热力学第一定律E=W+Q 得：加热过程中气体的内能增加量：E Q+W Q =Q-0.15P0hS3P0hS20点睛：对活塞正确地进行受力分析，利用平衡求得两个状态的压强是解题的关键；求解气体内能变化明确做功与热量的正负是解题的关键14 （1） （2）对外做功，做功 W=360J（3）Q=600JU=0【解析】 （1）从状态 A 到状态 B，气体的温度不变，则内能不变，即 U=0；（2）气体从 A 到 B 内能不变，体积变大，气体对外做功，根据 U=W+Q可知对外做功为 3.6102 J ；（3）A 状态的体积是 1 升，压强为 3105Pa，B 态压强为 1105Pa；根据 pAVA=pBVB可得VB=3 升； ；所以气体吸热为 Q=600JWAB=PAV=31052103J=600J点睛：该题考查热力学第一定律和理想气体的状态方程，关键的是正确求出气体对外做的功，理解热力学第一定律各个物理量的含义 15 127 3102J【解析】气体做等压变化，则 ，代入数据解得L1St1+273=(L1+L2)St2+273 t2=127根据热力学第一定律可知 ；U=QW=3102J
