3.4 《热力学第二定律》筑基提能同步练习高中物理选择性...

更新时间：2024-10-10 浏览次数：12 类型：同步测试

一、筑基培根——建立物理观念

1. (2024高二下·青山湖期中) 热力学第二定律表明（）

A . 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功 B . 摩擦生热的过程是不可逆的 C . 热不能全部转变为功 D . 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体

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2. (2024高二下·四川期末) 根据热力学定律，判断下列说法正确的是（）

A . 自发的热传导是可逆的 B . 气体向真空膨胀具有方向性 C . 可以通过给物体加热而使它运动起来，但不产生其他影响 D . 冰箱能使热量从低温物体传递到高温物体，因此不遵循热力学第二定律

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3. (2024高二下·邢台月考) 下列机器的工作原理图中，不符合热力学第二定律的是（）

A . B . C . D .

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4. (2024高三下·海淀模拟) 下列说法正确的是（　　）

A . 流散到周围环境中的内能可以自动聚集起来，并被加以利用 B . 只要对内燃机不断进行革新，总有一天它可以把气体的内能全部转化为机械能 C . 第二类永动机不违反热力学第一定律，只违反热力学第二定律 D . 热量不可能由低温物体传给高温物体

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5. (2024高二下·泸州期末) 校园科技节活动中，水火箭吸引了同学们的关注，水火箭又称气压式喷水火箭，由饮料瓶、装入瓶内的水及密闭气体（可视为理想气体）组成。发射前，往瓶内注入一定体积的水，然后使用打气筒向水火箭内部加入一定体积的气体，按下发射按钮，箭体可发射至高空。若充气和放气过程气体温度均不变，忽略空气阻力、瓶身和水的体积变化，整个装置气密性良好。下列说法正确的是（）

A . 充气过程中，瓶内密闭的气体压强将变小 B . 充气过程中，瓶内密闭的气体分子的平均动能将增加 C . 在发射过程，封闭气体的内能全部转化为水的机械能 D . 在发射过程，单位时间容器内壁单位面积受到气体分子的撞击次数将减小

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6. (2024高二下·新泰月考) 热机循环是将内能转化为机械能的过程。其中最典型的热机循环有卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环。如图为斯特林循环，工作物质为理想气体，它由两个等容过程和两个等温过程组成， $\text{[math]}$ 温度为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 温度为 $\text{[math]}$ ，关于该循环，下列判断正确的是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 放出的热量大于 $\text{[math]}$ 吸收的热量 C . 气体分子在状态A比状态C单位时间与器壁单位面积碰撞次数多 D . 如果经过改进，斯特林循环效率可达100％

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7. (2022高三上·海门开学考) 已知飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此飞船将此设施专门做成了一个舱，叫“气闸舱”，其原理图如图所示，相通的舱A、B间装有阀门K，指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换，打开阀门K后，A中的气体进入B中，最终达到平衡，则（）

A . 气体体积膨胀，对外做功 B . 气体分子势能减少，内能增加 C . 体积变大，温度降低 D . B中气体不可能自发地全部退回到A中

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二、能力发展——科学探究与思维

8. (2024高二下·贵阳月考) 下列说法错误的是（）

A . 因实际气体的分子有大小且存在一定相互作用，所以在温度较高、压强较小的情况下，对气体实验定律的背离较大 B . 一定质量的气体，经等容增压后又等压膨胀，不可能回到初始温度 C . 热量不可能从低温物体传到高温物体 D . 能量子假说认为能量的辐射是不连续的，是一份一份进行的

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9. (2023高二下·辽宁期末) 关于热学现象与规律，下列说法正确的是（）

A . 热机的效率不可能达到 $\text{[math]}$ B . 自然界中某些热现象不具有方向性 C . 热量能从低温物体传到高温物体 D . 孤立系统的自发过程中熵可能减小

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10. (2024高三上·红河模拟) 北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务。气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示。座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气（可视为理想气体），气闸舱B内为真空。打开阀门K，A中气体进入B中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换。下列说法正确的是（　　）

A . 气体对外做功，内能减小 B . 气体等温膨胀，压强减小 C . 气体向真空扩散的过程是可逆过程 D . 气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少

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11. (2023高二下·阎良期末) 以下说法正确的是（）

A . 液体中悬浮微粒越大，布明运动反而越不剧烈 B . 做功和热传递改变物体的内能本质上相同 C . 密封容器中气体的压强是由气体分子同的相互作用力产生的 D . 熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增加的方向进行

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12. (2022高三上·江西期中) 以下说法中正确的是（）

A . 一定质量的理想气体，使气体温度升高，气体压强可能减小 B . 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉颗粒的无规则运动 C . 液晶的光学性质与所有晶体相似，具有各向异性 D . 饱和汽压与分子密度有关，与温度无关 E . 自然发生的宏观热运动过程是向着分子热运动无序性增大的方向进行的

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三、科学本质——质疑交流与创新

13. (2022高三上·兴义期中) 某一部热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热 $\text{[math]}$ ，对外做功 $\text{[math]}$ ，又对低温热源放热 $\text{[math]}$ ，工质完全恢复初始状态，内能没有变化。那么，在工质的一个循环中， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 三者之间满足的关系是，热机的效率。（填“能”或“不能”）达到 $\text{[math]}$ 。

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14. (2022高二下·达州期末) 如图所示，内壁光滑且长为L=60cm的绝热汽缸固定在水平面上，汽缸内用横截面积为S=100cm²的绝热活塞（厚度不计）封闭着温度为t₀=27℃的理想气体，开始时处于静止状态的活塞位于距左侧缸底l=40cm处。现用电热丝对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动（已知大气压强为p₀=1.0×10⁵Pa）。
1. （1）试计算当温度升高到t=402℃时，缸内封闭气体的压强p；
2. （2）若汽缸内电热丝的电阻R=100Ω，加热时通过电热丝的电流为I=0.3A，此变化过程共持续了t₁=200s，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能ΔU。
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15. (2022·湖南)
1. （1）利用“涡流效应”可实现冷热气体的分离。如图，一冷热气体分离装置由喷嘴、涡流室、环形管、分离挡板和冷热两端管等构成。高压氮气由喷嘴切向流入涡流室中，然后以螺旋方式在环形管中向右旋转前进，分子热运动速率较小的气体分子将聚集到环形管中心部位，而分子热运动速率较大的气体分子将聚集到环形管边缘部位。气流到达分离挡板处时，中心部位气流与分离挡板碰撞后反向，从A端流出，边缘部位气流从B端流出。下列说法正确的是______
  
  A . A端为冷端，B端为热端 B . A端流出的气体分子热运动平均速率一定小于B端流出的 C . A端流出的气体内能一定大于B端流出的 D . 该装置气体进出的过程满足能量守恒定律，但违背了热力学第二定律 E . 该装置气体进出的过程既满足能量守恒定律，也满足热力学第二定律
2. （2）如图，小赞同学设计了一个液体拉力测量仪。一个容积 $\text{[math]}$ 的导热汽缸下接一圆管，用质量 $\text{[math]}$ 、横截面积 $\text{[math]}$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与圆管壁间摩擦不计。活塞下端用轻质细绳悬挂一质量 $\text{[math]}$ 的U形金属丝，活塞刚好处于A位置。将金属丝部分浸入待测液体中，缓慢升起汽缸，使金属丝从液体中拉出，活塞在圆管中的最低位置为B。已知A、B间距离 $\text{[math]}$ ，外界大气压强 $\text{[math]}$ ，重力加速度取 $\text{[math]}$ ，环境温度保持不变。求
  
  （i）活塞处于A位置时，汽缸中的气体压强 $\text{[math]}$ ﹔
  
  （ⅱ）活塞处于B位置时，液体对金属丝拉力F的大小。
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16. (2022·广东)
1. （1）利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程（选填“是”或“不是”）自发过程。该过程空调消耗了电能，空调排放到室外环境的热量（选填“大于”“等于”或“小于”）从室内吸收的热量。
2. （2）玻璃瓶可作为测量水深的简易装置。如图所示，潜水员在水面上将 $\text{[math]}$ 水装入容积为 $\text{[math]}$ 的玻璃瓶中，拧紧瓶盖后代入水底，倒置瓶身，打开瓶盖，让水进入瓶中，稳定后测得瓶内水的体积为 $\text{[math]}$ 。将瓶内气体视为理想气体，全程气体不泄漏且温度不变。大气压强 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ，水的密度ρ取 $\text{[math]}$ 。求水底的压强p和水的深度h。
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