第10章同步练习--热力学定律

第十章热力学定律知识点一做功和内能的变化1．用下述方法改变物体的内能，属于做功的方式是()．A．用锤子打铁时，铁块发热B．用磨刀石磨刀时，刀发热C．双手互搓，手发热D．用天然气烧水2．在给自行车轮胎打气时，会发现胎内空气温度升高，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，外界不断地对胎内气体做功3．一定质量的气体封闭在绝热的汽缸内，当用活塞压缩气体时，一定增大的物理量有(不计气体分子势能)()．A．气体体积B．气体分子密度C．气体内能D．气体分子的平均动能4．下列说法中正确的是()．A．“摩擦生热”的现象，实际上是做功改变物体的内能B．柴油机点火的道理是压缩气体做功，气体的内能增加，温度升高，使喷入汽缸内的雾状柴油燃烧C．做功改变物体的内能实质上是机械能与内能间的相互转化D．瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体温度降低，其原理是气体在膨胀时对外做功，内能减少，温度降低知识点二热传递和内能的变化5．热传递的规律是()．A．热量从内能大的物体传给内能小的物体B．热量从内能较小的物体传给内能较大的物体C．热量从温度高的物体传给温度低的物体D．热量从高温内能大的物体传给低温内能小的物体6．下列关于内能与热量的说法中，正确的是()．A．马铃薯所含热量高B．内能越大的物体热量也越多C．热量自发地从内能大的物体流向内能小的物体D．热量自发地从温度高的物体流向温度低的物体7．在一个完全真空的绝热容器中放入两个物体，它们之间没有发生热传递，这是因为()．A．两物体没有接触B．两物体的温度相同C．真空容器不能发生热对流D．两物体具有相同的内能知识点三做功和热传递与内能变化的关系8．如图10-1、2-3甲所示的容器中，A、B中各有一个可自由移动的活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定，A、B的底部由带阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．打开阀门前，A中水面比B中水面高，打开阀门后，A中的水逐渐向B中流，最后达到同一高度，在这个过程中()．A．大气压力对水做功，水的内能增加B．水克服大气压力做功，水的内能减少C．大气压力对水不做功，水的内能不变D．大气压力对水不做功，水的内能增加9．做功和热传递是等效的，这里指的是()．A．它们能使物体改变相同的温度B．它们能使物体增加相同的热量C．它们能使物体改变相同的内能D．它们本质上是相同的热力学第一定律的理解和应用10．(2013山东烟台)关于内能的变化，以下说法正确的是()．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11．若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的过程中，对外界做了0.6J的功，则此过程中气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是____J，气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了0.1J的功，同时吸收了0.3J的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了____J.能量守恒定律的理解和应用12．自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，下列说法正确的是()．A．机械能守恒B．能量正在消失C．只有动能和重力势能的相互转化D．减少的机械能转化为内能，但总能量守恒能的转化与守恒的综合应用图10-1、2-313．[2011·福建理综，28(2)]一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量2.5×104J，气体对外界做功1.0×104J，则该理想气体的()．A．温度降低，密度增大B．温度降低，密度减小C．温度升高，密度增大D．温度升高，密度减小热传递的方向性14．关于热传导的方向性，下列说法正确的是()．A．热量能自发地由高温物体传给低温物体B．热量能自发地由低温物体传给高温物体C．在一定条件下，热量也可以从低温物体传给高温物体D．热量不可能从低温物体传给高温物体热力学第二定律15．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16．关于制冷机制冷过程的说法中，正确的是()．A．此过程违反了热力学第二定律B．此过程没有违反热力学第二定律C．此过程违反了能量守恒定律D．此过程没有违反能量守恒定律第二类永动机是不可能制成的17．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是()．A．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并达到绝对零度，最终实现热机效率100%B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的C．第二类永动机遵从能量守恒故能做成D．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了0.5×105J18．下列说法正确的是()．A．第二类永动机和第一类永动机一样，都违背了能量守恒定律B．第二类永动机违背了能量转化的方向性C．自然界中的能量是守恒的，所以不用节约能源D．自然界中的能量尽管是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要节约能源宏观态与微观态19．自发的过程总是倾向于出现较多________对应的宏观态，因此自发的过程总是从__________向着________发展的．20．向一锅开水投入了5个糖馅的甜汤圆，随后投入了5个肉馅的咸汤圆，甜、咸汤圆在沸水中翻滚，象征着封闭系统进入了一个自发的过程，随后，用两只碗各盛了5个汤圆，每碗汤圆中共有六种可能：①全是甜的②全是咸的③1甜4咸④4甜1咸这是四种不平衡的宏观态；⑤2甜3咸⑥3甜2咸这是两种相对平衡的宏观态．两只碗各盛5个汤圆共有32种组合方式，我们称为32个微观态，试问：(1)以上六种宏观态所对应的微观态的个数各是多少？请设计一个图表来表示．(2)以上相对平衡的宏观态出现的概率是多少？热力学第二定律的微观意义21．下列关于熵的说法中错误的是()．A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中一个孤立系统的熵总是增加或不变的C．热力学第二定律也叫做熵减小原理D．熵值越大代表越无序22．下列关于熵的说法中正确的是()．A．熵是热力学中的一个状态量B．熵是热力学中的一个过程量C．熵值越大，无序程度越大D．熵值越小，无序程度越大能源开发与利用23．下列关于能量耗散的说法，正确的是()．A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低24．(1)核能、风能等新能源是近年来能源发展的重点方向之一，与煤、石油等传统能源相比较，核能具有哪些优点和缺点？(2)有一座城市，经常受到大风和风沙大侵扰．为了合理使用新能源，计划建造风能发电站或太阳能发电站．请用物理学知识，指出建造哪种类型的发电站更合适，并请说明理由．第十章热力学定律(参考答案)1功和内能2热和内能(参考答案)1.解析A、B、C中的过程都是力对系统(铁块、刀、手)做功，内能增加和温度升高的过程．而D中的用天然气烧水则是通过热传导和热对流来实现水温升高的．答案ABC2.解析给自行车轮胎打气，人对胎内气体做功，气体内能增加，所以温度升高．答案D3.解析绝热过程外力对系统做功，内能增加，温度升高，分子平均动能增加．答案BCD4.解析分清物理过程，明确做功情况，就能确定内能变化的原因．答案ABCD5.解析自发的热传递的方向是从温度高的物体传给温度低的物体，与物体的内能大小无关．答案C6.解析选项A是一种很常见的说法，在日常生活中似无须计较，但从物理学的角度来看，却有不妥，热量是过程量，不是状态量，不能像内能那样蕴含在物体中，选项A错；说法B与说法A存在相同的错误，此外，物体的内能与热量之间，在数量上没有必然联系，选项B错；两物体之间热量的流向只与它们的温度有关，与它们的内能无关，选项C错．答案D7.解析发生热传递的条件是有温度差，而与物体内能的多少、是否接触周围的环境(是否真空)无关，故选项B正确，A、C、D错误．答案B8.解析打开阀门K稳定后，容器A、B中的水面相平，相当于题图乙中画斜线部分的水从A移到B，这部分水的重力势能减少了，即重力对水做了功，同时大气压力对A容器中的水做正功为p0SAhA，对B容器中的水做负功为p0SBhB，因为两部分水的体积相等，所以大气压力对水做的总功为零．由于容器绝热，系统与外界之间没有热交换，而重力对系统做正功，故水的内能增加．答案D9.解析做功是其它形式的能量转化为内能，功的多少是内能转化的量度，热传递是内能的转移；热量是内能转移的量度；所以两者对改变系统的内能是等效的．答案C10.解析根据热力学第一定律，ΔU＝W＋Q，物体内能的变化与做功及热传递两个因素均有关，物体吸收热量，内能也不一定增大，因为物体可能同时对外做功，故内能有可能不变或减少，A错，物体对外做功，还有可能吸收热量、内能可能不变或增大，B错、C正确；放出热量，同时对外做功，内能一定减少，D错误．答案C11.解析将气体视为理想气体时，其内能只与温度有关，气泡上升过程中温度不变，ΔU＝0，对外做功，W＝－0.6J，由ΔU＝Q＋W有Q＝ΔU－W＝0.6J0，即需从外界吸收0.6J的热量，气泡到达湖面后，由ΔU＝Q＋W得，ΔU＝(0.3－0.1)J＝0.2J.答案吸收0.60.212.解析自由摆动的秋千摆动幅度减小，说明机械能在减少，减少的机械能等于克服阻力、摩擦力做的功增加了内能．答案D13.解析由ΔU＝W＋Q可得理想气体内能变化ΔU＝－1.0×104J＋2.5×104J＝1.5×104J＞0，故温度升高，A、B两项均错．因为气体对外做功，所以气体一定膨胀，体保变大，由ρ＝mV可知密度变小，故C项错误．D项正确．答案D14.解析在有外力做功的情况下，热量可以从低温物体传给高温物体，但热量只能自发地从高温物体传给低温物体．答案AC15.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(由焦耳定律可知)，而内能不可能全部变成电流的能，而不产生其它影响．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BCD16.解析制冷机可以从低温物体吸收热量传给高温物体，但必须消耗电能．热力学第二定律并不否认热量可从低温物体传给高温物体，关键是“不产生其他影响”，A错误、B正确．任何物理过程都不违反能量守恒定律，C错误、D正确．答案BD17.解析由热力学第二定律知，B、C错；绝对零度不可能达到，A错；由热力学第一定律知D正确．答案D18.解析第一类永动机违背了能量守恒定律；第二类永动机违背了能量转化的方向性，故B、D选项正确．答案BD19.答案微观态有序无序20.答案解析(1)宏观态对应的微观态个数.(2)相对平衡的宏观态出现的概率为：P＝10＋101＋1＋5＋5＋10＋10＝58.21.解析一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，这就是热力学第二定律的微观意义．系统的热力学过程就是大量分子向无序程度大的状态变化的过程．自然过程的方向性可以表述为：在任何自然过程中，一个孤立系统的熵值不会减小，因此热力学第二定律又称为熵增加原理．因此A、B、D说法正确，C说法错误．答案C22.解析熵值越大，无序程度越大，而熵是状态量．答案AC23.解析能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，C项对；故选B、C、D.答案BCD24.答案(1)优点：核裂变产生的能源比使用煤和石油更加清洁；产能更多．缺点：核裂变反应释放的核废料具有放射性，难处理；建造成本高．(2)建风能发电厂比较合理理由：在使用风能发电时，根据能量守恒知识，风能一方面转化为电能，另