2018-2019学年高中物理 第十章 热力学定律综合训练（打包4套）新人教版选修3-3.zip

1第 1 节 功和内能第 2 节 热和内能1．(多选)在下述现象中没有做功而使物体内能改变的是A．电流通过电炉而使温度升高B．在阳光照射下，水的温度升高C．铁锤打铁块，使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉快解析 电流通过电炉而使温度升高，电流做了功，A 错误；在阳光照射下，水的温度升高，通过吸热而使内能增加，B 正确；铁锤打铁块，使铁块温度升高，挤压撞击，外界做了功，C 错误；夏天在室内放几块冰，室内会变凉快，冰熔化吸热，D 正确。答案 BD2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内气体温度升高，这是因为A．胎内气体压强不断增大，而容积不变B．轮胎从外界吸热C．外界空气温度本来就高于胎内气体温度D．打气时，外界不断对胎内气体做功解析 给自行车轮胎打气，外界对胎内气体做功，气体内能增加，温度升高，D 正确。答案 D3．如图 10－1－4 所示，活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞(连同拉杆)是绝热的，且不漏气。以 E 甲 、 E 乙 分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向左拉的过程中 图 10－1－4A． E 甲 不变， E 乙 减小B． E 甲 不变， E 乙 增大C． E 甲 增大， E 乙 不变D． E 甲 增大， E 乙 减小2解析 接触面是绝热面，拉动拉杆，对乙部分气体来讲，气体推动活塞对活塞做功，内能减小，温度降低；对甲部分气体来讲，活塞压缩气体做功，内能增大，故选 D。答案 D[限时 30 分钟，满分 50 分]一、选择题(每小题 6 分，共 30 分)1．(多选)夏天，如果自行车内胎充气过足，又在阳光下曝晒(曝晒过程中内胎容积几乎不变)，车胎容易爆炸，关于这一现象，以下说法正确的是A．车胎爆炸是车胎内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果B．在爆炸前的过程中，气体温度升高，分子无规则热运动加剧，气体压强增大C．在爆炸前的过程中，气体吸热，内能增加D．在爆炸的过程中，气体内能不变解析 曝晒过程中，车胎升温，体积不变，压强增大，分子热运动加剧，A 错，B 对；爆炸前， W＝0，不做功， Q＝Δ U，C 对；爆炸过程中，气体迅速膨胀，气体对外做功，内能减小，D 错。答案 BC2．如图 10－1－5 所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃筒的底部，当很快地向下压活塞时，由于被压缩的气体骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验是要说明A．做功可以增加物体的热量 图 10－1－5B．做功一定升高物体的温度C．做功可以改变物体的内能D．做功一定可以增加物体的内能解析 迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃筒内的气体做功，由于是迅速向下压筒内的气体，做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程(即 Q＝0)。乙醚达到燃点而燃烧表明气体温度升高内能增大，这说明做功可以改变物体的内能。答案 C3.(多选)下列有关物体的内能、温度、热量的说法中，正确的是A．只要两物体的质量、温度和体积相等，两物体内能一定相等3B．热量是热传递过程中物体内能变化的量度C．只要温度升高，每个分子的动能就都增加D．做功和热传递都能改变物体的内能，两过程的本质不同，但改变物体内能的效果相同解析 物体的内能由物体中的分子数、温度和体积共同决定，两物体的质量相等，而分子数不一定相同，故选项 A 错；温度升高，分子的平均动能增加，每个分子的动能不一定都增加，故选项 C 错；只有选项 B 和 D 的说法是正确的。答案 BD4．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变解析 做功和传热可以改变物体的内能，当做功和传热同时发生时，物体的内能可能不变，比如物体吸热的同时又对外做功，且吸收的热量与对外做的功在数值上相等，此时物体的内能不发生变化，故选 C。答案 C5．(多选)用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是A．搓搓手会感到手暖和些B．汽油机汽缸内被压缩的气体C．车刀切下的炽热的铁屑D．物体在阳光下被晒热解析 搓手时需要克服摩擦力做功，汽油机汽缸内气体被压缩时要克服汽缸内气体的压力做功，车刀切割铁器时也要克服阻力做功，故选项 A、B、C 都是通过做功改变物体的内能；物体在阳光下被晒热是通过热传递改变物体内能，选项 D 错误。答案 ABC二、非选择题(共 20 分)6．(8 分)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃，随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法。 “钻木取火”是通过________的方式改变物体的内能，把________转变4成内能。图 10－1－6(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密地套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图 10－1－6 所示。这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________。解析 做功可以增加物体的内能，当用气球封住烧瓶时，在瓶内就封闭了一定质量的气体，将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理想气体状态方程 ＝ C 可知，气体体积增大。pVT答案 (1)做功 机械能 (2)热量 升高 增大7．(12 分)如图 10－1－7 所示， A、 B 汽缸的长度均为 60 cm，截面积均为 40 cm2， C是可在汽缸内无摩擦滑动的、体积不计的活塞， D 为阀门，整个装置均由导热材料制成。原来阀门关闭， A 内有压强 pA＝2.4×10 5 Pa 的氧气。 B 内有压强 pB＝1.2×10 5 Pa 的氢气。阀门打开后，活塞 C 向右移动，最后达到平衡。求：图 10－1－7(1)活塞 C 移动的距离及平衡后 B 中气体的压强；(2)活塞 C 移动过程中 B 中气体是吸热还是放热(简要说明理由)。(假定氧气和氢气均视为理想气体，连接汽缸的管道体积可忽略)解析 (1)由玻意耳定律得：对 A 部分气体有： pALS＝ p(L＋ x)S，对 B 部分气体有： pBLS＝ p(L－ x)S，代入相关数据解得： x＝20 cm， p＝1.8×10 5 Pa。(2)活塞 C 向右移动的过程中活塞对 B 中气体做功，而气体发生等温变化，内能不变，5故 B 中气体向外界放热。答案 (1)活塞 C 移动的距离为 20 cm，平衡后 B 中气体的压强 1.8×105 Pa (2)见解析1第 3 节 热力学第一定律 能量守恒定律1．一定质量的气体，从状态 A 变化到状态 B 的过程中，内能增加了 160 J，下列关于内能变化的可能原因的说法，其中不可能的是A．从 A 到 B 的绝热过程中，外界对气体做功 160 JB．从 A 到 B 的单纯传热过程中，外界对气体传递了 160 J 的热量C．从 A 到 B 的过程中吸热 280 J，并对外界做功 120 JD．从 A 到 B 的过程中放热 280 J，外界对气体做功 120 J解析 由热力学第一定律 Δ U＝ W＋ Q 可知，A、B、C 正确，D 错误。答案 D2．(多选)下列有关物体内能改变的判断中，正确的是A．外界对物体做功，物体的内能一定增加B．外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C．物体对外界做功，物体的内能可能增加D．物体向外界放热，物体的内能可能增加解析 做功与热传递在改变物体的内能上是等效的，物体内能的变化情况取决于做功与热传递的综合情况，A、B 错误，C、D 正确。答案 CD3．如图 10－3－8 所示，固定容器及可动活塞 P 都是绝热的，中间有一导热的固定隔板 B， B 的两边分别盛有气体甲和乙。现将活塞 P 缓慢地向 B 移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高。则在移动 P 的过程中图 10－3－8A．外力对乙做功；甲的内能不变B．外力对乙做功；乙的内能不变2C．乙传递热量给甲；乙的内能增加D．乙的内能增加；甲的内能不变解析 将活塞 P 缓慢地向 B 移动的过程中，外力对乙做功，乙的内能增加，温度升高，由于固定隔板 B 导热，所以乙将传递热量给甲，甲、乙两部分气体的温度最终相同，均高于初态温度，所以甲、乙内能均增加，故选 C 项。答案 C[限时 30 分钟，满分 50 分]一、选择题(每小题 6 分，共 30 分)1．一定质量的气体膨胀做功 100 J，同时吸热 30 J，则气体内能的增量为A．130 J B．70 JC．－70 J D．－130 J解析 气体膨胀做功 W＝－100 J，吸收热量 Q＝30 J，由热力学第一定律有：Δ U＝ W＋ Q＝－100 J＋30 J＝－70 J。答案 C2.(多选)如图 10－3－9 为简易测温装置，玻璃管中一小段水银封闭了烧瓶内一定质量的气体，当温度升高时A．瓶内气体的密度增大B．瓶内气体分子的平均动能增加C．外界对瓶内气体做正功 图 10－3－9D．热传递使瓶内气体的内能增加解析 由图可知，当温度升高时容器内气体的变化为等压膨胀，故瓶内气体的密度减小，气体分子的平均动能增加，瓶内气体对外做正功，选项 B 对，选项 A、C 错误；由热力学第一定律 Δ U＝ W＋ Q 可知，瓶内气体内能增加是由于气体从外界吸收了热量，故选项 D正确。答案 BD3．对于一个大气压下 100 ℃的水变成 100 ℃的水蒸气的过程中，下列说法正确的是3A．水的内能增加，对外界做功，一定是吸热B．水的内能不变，对外界做功，从外界吸热C．水的内能减少，对外界不做功，向外界放热D．水的内能增加，对外界做功，向外界放热解析 水变成水蒸气的过程是吸热的过程，又因气体膨胀对外界做功，分子间距增大，分子势能增加，由此判断可知 A 对。答案 A4．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体。气体开始处于状态 a，然后经过过程 ab 到达状态 b 或经过过程 ac 到达状态 c， b、 c 状态温度相同，如图10－3－10 所示。设气体在状态 b 和状态 c 的压强分别为 pb和 pc，在过程 ab和 ac 中吸收的热量分别为 Qab和 Qac，则 图 10－3－10A． pb＞ pc， Qab＞ Qac B． pb＞ pc， Qab＜ QacC． pb＜ pc， Qab＞ Qac D． pb＜ pc， Qab＜ Qac解析 状态 b 和状态 c 相比，温度相同， b 状态气体体积大，则 b 状态压强小，故pb＜ pc。由状态 a 到 b 和 a 到 c，气体温度的变化量相同，故内能增加量 Δ U 相同，而 a到 c 过程气体不做功，即 W＝0，而 a 到 b 过程体积膨胀，对外做功， W＜0，所以根据热力学第一定律 Δ U＝ Q＋ W 可得， a 到 b 过程吸热更多，故 Qab＞ Qac，C 项正确。答案 C5．如图 10－3－11 所示，在竖直放置的圆柱容器内，用活塞密封一部分气体，活塞质量为 m，容器的横截面积为 S，活塞与容器壁间无摩擦，平衡时容器内的密闭气体的压强为 p，外界大气压恒为 p0。当气体从外界吸收热量 Q、活塞升高 h 后再次平衡(可认为气体压强恒为 p 不变)。则在此过程中密闭气体增加的内能等于 图 10－3－11A． Q B． Q－ mghC． Q－ mgh－ p0Sh D． Q－ mgh＋ p0Sh解析 气体前后两个状态用 1 和 2 表示，对应内能为 U1和 U2，当气体从状态 1 变化到状态 2 时，能流图如图所示，从能流图可以看出：Δ U＝ Q－ W＝ Q－ mgh－ p0Sh。4答案 C二、非选择题(共 20 分)6．(10 分)如图 10－3－12 所示的圆柱形容器内用活塞密封一定质量的理想气体，容器横截面积为 S，活塞质量为 m，大气压强为 p0，重力加速度为 g，活塞处于静止状态，现对容器缓缓加热使容器内的气体温度升高 t ℃，活塞无摩擦地缓慢向上移动了 h，在此过程中气体吸收的热量为 Q，问：图 10－3－12(1)被密封的气体对外界做了多少功？(2)被密封的气体内能变化了多少？解析 (1)活塞缓慢上移，气体推动活塞的力 F＝ mg＋ p0S，则气体对外界做功W＝( mg＋ p0S)h。(2)由热力学第一定律得 W＋ Q＝Δ U，其中因为是气体对外界做功，功代入负值运算，得到 Δ U＝－( p0S＋ mg)h＋ Q。答案 (1)( p0S＋ mg)h (2)－( p0S＋ mg)h＋ Q7．(10 分)一定质量的气体，在从一个状态变化到另一个状态的过程中，吸收热量 280 J，并对外做功 120 J，试问：(1)这些气体的内能发生了怎样的变化？(2)如果这些气体又返回原来的状态，并放出了 240 J 热量，那么在返回的过程中是气体对外界做功，还是外界对气体做功？做功多少？解析 (1)由热力学第一定律可得Δ U＝ W＋ Q＝－120 J＋280 J＝160 J，即气体内能增加了 160 J。(2)由于气体的内能仅与状态有关，所以气体从②状态回到①状态过程中内能的变化应等于从①状态到②状态过程中内能的变化，则从②状态到①状态的内能应减少 160 J，即Δ U′＝－160 J，又 Q′＝－240 J，根据热力学第一定律得：Δ U′＝ W′＋ Q′所以 W′＝Δ U′－ Q′＝－160 J－(－240 J)＝80 J5即外界对气体做功 80 J。答案 (1)增加了 160 J (2)外界对气体做功 80 J1第 4 节 热力学第二定律1．(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是A．电流的能不可能全部变为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析 根据热力学第二定律可知，凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的能可全部变为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能。机械能可全部变为内能，而内能不可能全部变成机械能。在热传导中，热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。答案 BCD2．如图 10－4－2 所示，汽缸内盛有一定质量的理想气体，汽缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与汽缸壁接触光滑，但不漏气，现将活塞杆缓慢地向右移动，气体膨胀对外做功。已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法中正确的是 图 10－4－2A．气体是从单一热库吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B．气体是从单一热库吸热，但并未全用来对外做功，因此此过程不违反热力学第二定律C．气体是从单一热库吸热，全部用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D．以上三种说法都不正确解析 由于气体始终通过汽缸壁与外界接触，外界温度不变，活塞杆与外界连接并使其缓慢地向右移动过程中，有足够时间进行热交换，所以汽缸内的气体温度也不变。要保持其内能不变，该过程气体是从单一热库即外部环境吸收热量，即全部用来对外做功才能保证内能不变，但此过程不违反热力学第二定律。此过程由外力对活塞做功来维持，如果没有外力 F 对活塞做功，此过程不可能发生。答案 C23．下列说法中正确的是A．机械能全部转化为内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功是因为能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化为另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热库吸收的热量全部变成功是可能的解析 机械能可以全部转化为内能，A 错；第二类永动机不违反能量守恒定律，不可能制成的原因是违反热力学第二定律，B 错；热量在一定条件下可以从低温物体传向高温物体，C 错，D 正确。答案 D[限时 30 分钟，满分 50 分]一、选择题(每小题 6 分，共 30 分)1．根据热力学定律，下列判断正确的是A．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收集到火炉中再次用来取暖B.利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原理上是可行的C．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的空气，而不引起其他变化D．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行解析 热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能说把散失的能量全部收集起来重新加以利用，A 错；由热力学第二定律可知，B 正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发生其他变化，C 错；只满足能量守恒定律而不满足热力学第二定律的过程是不可能发生的，D 错。答案 B2．(多选)关于热力学定律，下列说法正确的是A．为了增加物体的内能，必须对物体做功或向它传递热量B．对某物体做功，必定会使该物体的内能增加C．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功D．不可能使热量从低温物体传向高温物体3E．机械能转变为内能的实际宏观过程是不可逆过程解析 做功和热传递都可以改变物体的内能，选项 A 正确；由热力学第一定律可知，对某物体做功，物体的内能可能增加、不变或减小，故 B 错；由热力学第二定律可知，通过外界作用可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，可以使热量从低温物体传向高温物体，所有的实际宏观热过程都是不可逆的，所以 C、E 对，D 错。答案 ACE3．关于热力学第一定律和热力学第二定律，下列论述正确的是A．热力学第一定律指出内能可以与其他形式的能相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能，故这两条定律是相互矛盾的B．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响，故两条定律并不矛盾C．两条定律都是有关能量转化的规律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别D．其实，能量守恒定律已包含了热力学第一定律和热力学第二定律解析 热力学第一定律是能量守恒在热现象中的体现，而热力学第二定律则指出内能和其他形式能发生转化的方向性，两者并不矛盾，故 A、C、D 错误，B 正确。答案 B4．(多选)根据热力学第二定律，下列判断正确的是A．热机中燃气的内能不可能全部变成机械能B．电能不可能全部变成内能C．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变成电能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析 凡是与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性。无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能能全部转化为内能，而内能不能在不引起其他变化的情况下全部转化为机械能” ，故 A 正确；火力发电机发电时，能量转化的过程为内能→机械能→电能，因为内能→机械能的转化过程中会对外放出热量，故燃气的内能必然不能全部变为电能，C 正确；热量从低温物体传递到高温物体不能自发进行，必须借助外界的帮助，结果会带来其他影响，这正是热力学第二定律第一种(克氏)表述的主要思想，故 D 正确；由电流热效应中的焦耳定律可知，电能可以全部转化为内能，故 B 错误。答案 ACD5．(多选)根据热力学第二定律可知，下列说法中正确的是4A．热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B．热量能够从高温物体传到低温物体，也可以从低温物体传到高温物体C．没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能，但内能不可以全部转化为机械能D．没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能解析 根据热传递的规律可知，热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不能自发地(不需要外界帮助)从低温物体传到高温物体，借助外界的帮助，热量可以从低温物体传到高温物体，选项 A 错误，B 正确；没有外界的帮助，机械能可以全部转化为内能(如一个运动物体克服摩擦力做功而最终停止运动时，机械能全部转化为内能)，但内能不能全部转化为机械能，选项 C 正确，D 错误。答案 BC二、非选择题(共 20 分)6．(10 分)热力学第二定律常见的表述有两种。第一种表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。第二种表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。图 10－4－3图 10－4－3 甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体。请你根据第二种表述完成示意图乙。根据你的理解，热力学第二定律的实质是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 示意图如图所示。5答案 如解析图所示 一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性7．(10 分)一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率 1 kW，制冷能力 1.2×104 kJ/h，制热能力 1.3×104 kJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗 1 J 电能，将放出 3 J的热量。是指标错误还是能量不守恒？解析 都不是。空调制冷或制热都靠压缩机做功，从室内(室外)吸收热量放到室外(室内)。在制热时，放出的热量等于消耗的电能与从室外吸收的热量之和，完全可以大于电能消耗。这既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。答案 见解析1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．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 D2．下列说法中正确的是A．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B．一切自然过程总是沿着分子热运动的有序性增大的方向进行C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会增大D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小解析 根据熵增加原理，不可逆过程总是朝着熵增大的方向进行，故选 A。答案 A3．热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集、利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是A．能量耗散说明能量不守恒B．能量耗散不符合热力学第二定律C．能量耗散符合热力学第一定律D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性解析 能量耗散是指能量转化的过程中能量的散失，说明自然界中的宏观热现象的发展过程是有方向性的，符合热力学第二定律，不符合热力学第一定律，且不违背能量守恒2定律，故 A、B、C 不正确，D 正确。答案 D[限时 30 分钟，满分 50 分]一、选择题(每小题 6 分，共 30 分)1．(多选)关于能源的开发和利用，下列说法中正确的是A．无节制地利用能源，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．在开发和利用能源的同时，必须加强对环境的保护D．不断开发新能源，是缓解能源危机的主要途径解析 由于能源是有限的，必须合理利用能源，故 A 对；尽管能量是守恒的，但在使用过程中会有能量耗散即品质降低，故 B 错；利用能源推动人类进步和社会发展的同时，使人类生存的环境遭到破坏，必须加强环境保护，故 C 对；开发和利用新能源，能缓解常规能源的不足，故 D 对。答案 ACD2．(多选)下面关于熵的理解正确的是A．对于任何过程，熵总是增加的B．熵越大，就意味着系统越混乱、越分散C．气体向真空扩散时，熵值减小D．熵较大的宏观态就是无序程度较大的宏观态解析 如果一个系统不孤立，系统的熵可能增加，也可能减小，所以 A 错；一个宏观态所对应的微观态数目越多，熵值就越大，而宏观态所对应的微观态数目越多，也就越无序，就是系统越混乱、越分散，所以 B、D 都对；气体向真空扩散时，无序度增大，所以熵值增大，所以 C 错。答案 BD3．下列叙述中正确的是A．对一定质量的气体加热，其内能可能减小B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行C．物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大3D．根据热力学第二定律可知，热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体解析 对一定质量的气体，内能的变化既与传热有关又与做功有关，对气体加热，气体的内能可能减小，A 正确。系统中的自发过程总是朝着熵增加的方向进行，B 错误。温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不一定都增大，C 错误。热量在一定条件下可以从低温物体传到高温物体，D 错误。答案 A4．(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 分布的概率，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 AD5．(多选)倒一杯热水，然后加入适量的糖后，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 糖溶解是有序变为无序的过程，是自发的；糖结晶是无序变为有序的过程，不是自发的，是受外界的影响，如外界温度等。答案 BD二、非选择题(共 20 分)6．(10 分)下面是晓阳同学在题为《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4和太阳本身寿命一样长，当太阳光照射地面时，在 1 m2地面上 1 s 内平均得到的太阳辐射能约为 1.0×103 J。太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经广泛地出现在我们的生活中。晓阳同学在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：容积(V) 100 L集热管的采光面积( S) 1.5 m 2效率( η ) 40%使用年限( z) 15 年(1)晓阳同学家每天大约需要 100 kg 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，晓阳同学家每天节约多少电能？解析 (1)设 T 为光照时间， k＝1.0×10 3 J/(s·m2)， Q 吸 ＝ cm(t－ t0)＝4.2×10 3×100×20 J＝8.4×10 6 J，太阳能热水器传给水的热量 Q 放 ＝ kSTη ，因为 Q 吸＝ Q 放 ，所以T＝ ＝ sQ吸kSη 8.4×1061.0×103×1.5×40%＝1.4×10 4 s≈3.9 h。(2)由 Q 电 ＝ Q 吸 ＝ Wη 1得W＝ ＝ J＝1.05×10 7 J≈2.9 kW·h。Q电η 1 8.4×1060.8答案 (1)3.9 h (2)2.9 kW·h7．(10 分)随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增长，汽车排放的尾气造成的空气污染越来越严重。据有关资料统计，汽车尾气排放造成的空气污染目前已占整个污染源的一半以上。在这种情况下，目前研制开发的太阳能汽车具有更好的发展前景。如图 10－5－2所示是某研究所研制的太阳能汽车，它是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。设太阳光照射到电池板上的辐射功率为 7 kW。在晴朗的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为 160 V，并对车上的电动机提供 12 A 的电流，请你求出：5图 10－5－2(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大？(2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为 75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为 180 N，则在 1 min 内这辆汽车行驶了多少米？解析 (1)电动机消耗的电功率P＝ UI＝160 V×12 A＝1 920 W。(2)由 P＝ W/t 得W 电 ＝ Pt＝1 920 W×60 s＝115 200 J由题意 W 机 ＝ W 电 η ＝115 200 J×75%＝86 400 J又由 W＝ Fs 得汽车行驶的距离s＝ W 机 /F＝86 400/180 m＝480 m。答案 (1)1 920 W (2)480 m