2019高中物理第十章课时作业（十六）5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展（含解析） 5页

5热力学第二定律的微观解释6能源和可持续发展[全员参与·基础练]1．(2014·广州高二检测)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】　根据热力学第二定律，A、B错误，根据有序和无序的物理意义，C错误，D正确．【答案】　D2．(多选)(2015·济南高二检测)关于“温室效应”，下列说法正确的是(　　)A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D．“温室效应”使得土壤酸化【解析】　“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升及淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确．【答案】　BC3．下列关于熵的有关说法错误的是(　　)A．熵是系统内分子运动无序性的量度B．在自然过程中熵总是增加的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【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．【答案】　C4．下列供热方式最有利于环境保护的是(　　)A．用煤做燃料供热nB．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热【解析】　煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化碳等物质污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故答案应选D.【答案】　D5．(多选)关于第二类永动机，下列说法正确的是(　　)A．没有冷凝器，只有单一的热源，能将从单一热源吸收的热量全部用来做功，而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机B．第二类永动机违反了能量守恒定律，所以不可能制成C．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，内能却不可能全部转化为机械能D．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，内能却不可能全部转化为机械能，同时不引起其他变化【解析】　根据第二类永动机的定义可知A选项正确，第二类永动机不违反能量守恒定律，而是违反热力学第二定律，所以B选项错误．机械能可以全部转化为内能，内能在引起其他变化时可能全部转化为机械能，C选项错误，D选项正确．所以，该题的正确答案是A、D.【答案】　AD6．若一气泡从湖底上升到湖面的过程中温度保持不变，则在此过程中关于气泡中的气体，下列说法中正确的是(　　)A．气体分子间的作用力增大B．气体分子的平均速率增大C．气体分子的平均动能减小D．气体组成的系统的熵增加【解析】　考虑气体分子间作用力时，若分子力是引力，分子间距从r0增大，则分子力先增大后减小，A错误．气泡上升过程中温度不变，分子平均动能不变，分子平均速率也不变，B、C错误．气泡上升过程中体积膨胀，分子势能增加，内能增大，而对外做功，故气体一定吸收热量，又因为温度不变，故其熵必增加，D正确．【答案】　D7．(多选)(2015·南充一中高二检测)下列哪些现象能够发生，并且不违背热力学第二定律(　　)A．一杯热茶在打开杯盖后，茶会自动变得更热nB．蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能C．桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离D．电冰箱通电后把箱内低温物体的热量传到箱外高温物体【解析】　A、B都违背了热力学第二定律，都不能发生．C中系统的势能减少了，D中消耗了电能，所以不违背热力学第二定律，均能发生．【答案】　CD8．(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】　溶解和结晶过程必须满足一定的条件才能进行，不是自发的，A错误D正确；溶解过程是有序向无序转变的过程，结晶过程是无序向有序转变的过程，B正确C错误．【答案】　BD[超越自我·提升练]9．用隔板将一绝热容器隔成A和B两部分，A中盛有一定质量的理想气体，B为真空(如图1053甲)．现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图1053乙)，这个过程称为气体的自由膨胀．下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　甲　　　　　　　　乙图1053A．自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B．自由膨胀前后，气体的压强不变C．自由膨胀前后，气体的温度不变D．容器中的气体在足够长的时间内，能全部自动回到A部分【解析】　气体向真空膨胀，不对外做功，在充满整个容器过程中也没有热交换，根据热力学第一定律知内能不变，温度不变，C正确；气体膨胀后体积增大，温度不变，根据理想气体状态方程可知气体压强减小，B错误；自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程，但其逆过程却不能自动地进行，A、D错误．【答案】　C10．柴油机使柴油燃料在汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体n的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能是衡量机器性能好坏的重要指标．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，去感觉一下尾气的温度，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汽缸中燃烧，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，故B正确．【答案】　B11．某地的平均风速为5m/s，已知空气密度是1.2kg/m3，有一风车，它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面，如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能，则该风车带动的发电机功率是多大？【解析】　首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为m＝πr2vtρ，这些气流的动能为Ek＝mv2，故风车带动发电机发电的功率为P＝＝πr2ρv3×10%代入数据以后得P＝3.4kW.【答案】　3.4kW12．能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例．如图1054表示的是利用潮汐发电，左方为陆地和海湾，中间为大坝；其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同时，堵住通道，如图甲．潮落至最低点时放水发电，如图乙．待内外水面高度相同时，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又进水发电，如图丙．设海湾面积为5.0×107m2，高潮与低潮间高度差为3.0m，则一天内流水的平均功率为________MW.n图1054【解析】　潮汐发电其实质就是将海水的重力势能转化为电能．每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力为mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10N＝1.5×1012N，其重心高度变化为h′＝1.5m.一天内海水两进两出，故水流功率为P＝＝W＝1.0×108W＝100MW.【答案】　100