学年高中物理第十章热力学定律第节热力学第二定律微观解释第节能源和可持续发展综合训练新人教版选修

第5节热力学第二定律的微观讲解
第6节能源和可连续发展
1．以下说法中正确的选项是
A．机械能和内能之间的转变是可逆的
B．气体向真空的自由膨胀是可逆的
C．若是一个“宏观态”对应的“微观态”比很多，就说明这个“宏观态”是比较有序的
D．若是一个“宏观态”对应的“微观态”比很多，就说明这个“宏观态”是比较无序的
剖析热现象的宏观过程都是不可以逆的，故A、B错；微观态越多越无序，应选D。

答案D
2．以下说法中正确的选项是
A．所有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．所有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必然不会增大
D．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
剖析依照熵增加原理，不可以逆过程总是朝着熵增大的方向进行，应选A。

答案A
3．热现象过程中不可以防备地出现能量耗散的现象。

所谓能量耗散是指在能量转变的过程中无法把流散的能量重新收集、利用。

以下关于能量耗散的说法中正确的选项是
A．能量耗散说明能量不守恒
B．能量耗散不吻合热力学第二定律
C．能量耗散吻合热力学第必然律
D．能量耗散是从能量转变的角度反响出自然界中宏观过程拥有的方向性
剖析能量耗散是指能量转变的过程中能量的消失，说明自然界中的宏观热现象的发展过程是有方向性的，吻合热力学第二定律，不吻合热力学第必然律，且不违犯能量守恒定律，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(每题6分，共30分)
1．(多项选择)关于能源的开发和利用，以下说法中正确的选项是
A．无控制地利用能源，是一种盲目的短期行为
B．依照能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不断的
C．在开发和利用能源的同时，必定加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机的主要路子
剖析由于能源是有限的，必定合理利用能源，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质量降低，故B错；利用能源推动人类进步和社会发展的同时，令人类生计的环境碰到破坏，必定加强环境保护，故C 对；开发和利用新能源，能缓解老例能源的不足，故D对。

答案ACD
2．(多项选择)下面关于熵的理解正确的选项是
A．关于任何过程，熵总是增加的
B．熵越大，就意味着系统越凌乱、越分别
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
剖析若是一个系统不孤立，系统的熵可能增加，也可能减小，因此A错；一个宏观态所对应的微观态数量越多，熵值就越大，而宏观态所对应的微观态数量越多，也就越无序，就是系统越凌乱、越分别，因此B、D都对；气体向真空扩散时，无序度增大，因此熵值增大，因此C错。

答案BD
3．以下表达中正确的选项是
A．对必然质量的气体加热，其内能可能减小
B．在任何系统中，所有过程都朝着熵增加的方向进行
C．物体的温度高升，分子热运动变得激烈，每个分子动能都增大
D．依照热力学第二定律可知，热量可以从高温物体传到低温物体，但不可以能从低温物体传到高温物体
剖析对必然质量的气体，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。

系统中的自觉过程总是朝着熵增加的方向进行，B错误。

温度高升，分子的平均动能增大，但每个分子的动能不用然都增大，C错误。

热量在必然条件下可以从低温物体传到高温物体，D错误。

答案A
4．(多项选择)以下说法正确的选项是
A．若是大量分子的会集从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．若是大量分子的会集从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．大量分子的会集能自觉地从A分布进入B分布，则该过程是可逆的
D．大量分子的会集能自觉地从A分布进入B分布，则该过程是不可以逆的剖析所有自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。

若是大量分子的会集从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。

大量分子的会集自觉的运动过程是不可以逆的，D正确，C错误。

答案AD
5．(多项选择)倒一杯热水，尔后加入适合的糖后，糖会所有溶于水中，但一段时间后又观察到杯底部有糖结晶，关于这个过程以下表达正确的选项是A．溶解过程是自觉的，结晶过程也是自觉的，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．结晶过程不是自觉的，由于有外界的影响
剖析糖溶解是有序变为无序的过程，是自觉的；糖结晶是无序变为有序的
过程，不是自觉的，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、无花销，这种能源的使用期和太阳自己寿命相同长，当太阳光照射地面时，在1 m2地面上1 s内平均获取的太阳辐射能约为1.0×103J。

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 m2
效率(η)40%
使用年限(z)15年
(1)晓阳同学家每天大体需要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%的电热水器对照，晓阳同学家每天节约多少电能？
剖析(1)设T为光照时间，k＝1.0×103 J/(s·m2)，Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103×100×20 J＝8.4×106 J，太阳能热水器传给水的热量Q放＝kSTη，由于Q吸＝Q放，因此
T＝
Q吸
kSη
＝
8.4×106
1.0×103×1.5×40%
s
＝1.4×104 s≈3.9 h。

(2)由Q电＝Q吸＝Wη1得
W＝Q电
η1＝8.4×106
0.8J＝1.05×10
7 J≈2.9 kW·h。

答案(1)3.9 h(2)2.9 kW·h
7．(10分)随着我国经济的发展，汽车数量迅猛增加，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拥有更好
的发展远景。

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变为电能，再利用电动机来驱动的一种新式汽车。

设太阳光照射到电池板上的辐射功率为7 kW 。

在明亮的天气里，太阳能电池对着太阳时产生的电压为160 V ，并对车上的电动机供应12 A 的电流，请你求出：
图10－5－2
(1)在这种情况下电动机耗资的电功率是多大？
(2)若是这辆汽车的电动机将电能最后转变为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，碰到的牵引力为180 N ，则在1 min 内这辆汽车行驶了多少米？
剖析 (1)电动机耗资的电功率
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。