2024-2025學(xué)年高中物理第十章熱力學(xué)定律56熱力學(xué)第二定律的微觀解釋能源和可持續(xù)發(fā)展練習(xí)含解析新人教版選修3-3

PAGEPAGE15、6熱力學(xué)其次定律的微觀說(shuō)明能源和可持續(xù)發(fā)展課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)關(guān)于宏觀態(tài)與微觀態(tài),下列說(shuō)法正確的是()A.同一系統(tǒng),在不同“規(guī)則”下,其宏觀態(tài)可能不同B.宏觀態(tài)越有序,其對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目就越多C.一個(gè)宏觀態(tài)往往對(duì)應(yīng)有多個(gè)微觀態(tài),對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)越多,這個(gè)宏觀態(tài)的無(wú)序度越大D.一個(gè)宏觀態(tài)可能是另一宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)解析宏觀態(tài)越有序,其對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目就越少。答案ACD2.(多選)下列對(duì)能量耗散理解正確的是()A.能量耗散說(shuō)明能量在不斷削減B.能量耗散遵守能量守恒定律C.能量耗散說(shuō)明能量不能憑空產(chǎn)生,但可以憑空消逝D.能量耗散從能量角度反映出自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自發(fā)過(guò)程具有方向性解析在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過(guò)程中,其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為流散到四周環(huán)境的內(nèi)能,無(wú)法再回收利用,這種現(xiàn)象叫能量耗散。能量耗散并不違反能量守恒定律,宇宙中的能量既沒(méi)有削減,也沒(méi)有消逝,它從能量角度反映出自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自發(fā)過(guò)程具有方向性,故A、C錯(cuò)誤,B、D正確。答案BD3.下列關(guān)于熱力學(xué)其次定律微觀意義的說(shuō)法正確的是()A.從微觀的角度看,熱力學(xué)其次定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律B.一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行C.有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行,有的自然過(guò)程沿著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性減小的方向進(jìn)行D.在任何自然過(guò)程中,一個(gè)孤立系統(tǒng)的總熵會(huì)減小解析從熱力學(xué)其次定律的微觀本質(zhì)看,一切不行逆過(guò)程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行,B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;熱力學(xué)其次定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律,A項(xiàng)正確;任何自然過(guò)程總是朝著無(wú)序程度增大的方向進(jìn)行,也就是熵增加的方向進(jìn)行,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A4.(多選)以一副撲克牌為例,下列關(guān)于有序和無(wú)序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的相識(shí)中不正確的是()A.按黑桃、紅桃、草花、方塊的依次,而且從大到小將撲克牌排列起來(lái),撲克牌這時(shí)是有序的B.將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,撲克牌是無(wú)序的,每部分內(nèi)部是有序的C.一副撲克牌,這就是一個(gè)宏觀態(tài),將牌洗動(dòng)一次就是一個(gè)微觀態(tài)D.一副撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,這是一個(gè)宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,它是該宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)微觀態(tài)解析選項(xiàng)特性分析綜合點(diǎn)評(píng)A正確撲克牌的排列是有確定規(guī)則的,是有序的規(guī)定了某個(gè)規(guī)則,就規(guī)定了一個(gè)“宏觀態(tài)”,符合這個(gè)規(guī)則的就是有序,破壞了這個(gè)規(guī)則,則原有“宏觀態(tài)”變更B錯(cuò)誤按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,是有序的,內(nèi)部是無(wú)序的C正確一副撲克牌是一個(gè)系統(tǒng),是一個(gè)宏觀態(tài),洗動(dòng)一次,該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的一個(gè)微觀態(tài);奇偶分開(kāi)是一種宏觀態(tài),從偶數(shù)部分抽出一張插入到奇數(shù)部分,原宏觀態(tài)被破壞D錯(cuò)誤答案BD5.(多選)煤是重要的能源和化工原料,干脆燃燒既奢侈資源又污染環(huán)境。最近,某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術(shù)”,讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%),把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變更和物理變更B.煤粉加壓氣化制備合成氣過(guò)程涉及化學(xué)變更但沒(méi)有物理變更C.該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的清潔利用D.該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用解析煤粉加壓氣化制備合成氣中既有物理變更,又有化學(xué)變更,A正確,B錯(cuò)誤;該技術(shù)使煤得以良好利用又環(huán)保,C、D正確。答案ACD實(shí)力提升1.下列供熱方式最有利于環(huán)境愛(ài)護(hù)的是()A.用煤做燃料供熱B.用石油做燃料供熱C.用自然氣或煤氣做燃料供熱D.用太陽(yáng)灶供熱解析煤、石油、自然氣等燃料的利用,使人類(lèi)獲得大量的內(nèi)能。但由于這些燃料中含有雜質(zhì)以及燃燒的不充分,使得廢氣中含有粉塵、一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)污染了大氣。而太陽(yáng)能是一種無(wú)污染的能源,應(yīng)大力推廣,故應(yīng)選D。答案D2.CO2氣體有個(gè)“怪脾氣”,它幾乎不汲取太陽(yáng)的短波輻射,大氣中CO2濃度增加,能使地表溫度因受太陽(yáng)輻射而上升;另外,它還有劇烈汲取地面紅外熱輻射的作用,阻礙了地球四周的熱量向外層空間的排放,使整個(gè)地球就像一個(gè)大溫室一樣。因此,大氣中CO2濃度的急劇增加已導(dǎo)致氣溫的逐步上升,使全球氣候變暖。(1)這種大氣中以CO2為主的氣體產(chǎn)生的效應(yīng)稱(chēng)為()A.光熱效應(yīng) B.光電效應(yīng)C.光氣效應(yīng) D.溫室效應(yīng)(2)導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加的主要緣由是()A.大量植物和生物物種滅亡B.大量燃料如石油、煤炭、自然氣等的燃燒C.人口劇增,呼出的二氧化碳增多D.自然因素破壞了地球環(huán)境生態(tài)平衡(3)(多選)為了減緩大氣中CO2濃度的增加,可以實(shí)行的措施有()A.禁止運(yùn)用煤、石油和自然氣B.開(kāi)發(fā)運(yùn)用核能、太陽(yáng)能C.將汽車(chē)燃料由汽油改為液化石油氣D.植樹(shù)造林解析(1)CO2氣體將導(dǎo)致氣溫上升,因而稱(chēng)為溫室效應(yīng)。(2)致使CO2濃度增加的主要緣由是大量燃燒煤、石油、自然氣等燃料。(3)為了減緩CO2氣體的濃度可以進(jìn)行植樹(shù)造林,利用光合作用,削減大氣中的CO2氣體,同時(shí)開(kāi)發(fā)新能源,削減石油、煤、自然氣的運(yùn)用,從而削減CO2氣體的排放。答案(1)D(2)B(3)BD3.質(zhì)量肯定的某種物質(zhì),在壓強(qiáng)不變的條件下,由液態(tài)Ⅰ到氣態(tài)Ⅲ(可看成志向氣體)變更過(guò)程中溫度(T)隨加熱時(shí)間(t)變更關(guān)系如圖所示。單位時(shí)間所汲取的熱量可看作不變。(1)(多選)以下說(shuō)法正確的是()A.在區(qū)間Ⅱ,物質(zhì)的內(nèi)能不變B.在區(qū)間Ⅲ,分子間的勢(shì)能不變C.從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ,物質(zhì)的熵增加D.在區(qū)間Ⅰ,物質(zhì)分子的平均動(dòng)能隨著時(shí)間的增加而增大(2)在區(qū)間Ⅲ,若將壓強(qiáng)不變的條件改為體積不變,則溫度上升(選填“變快”“變慢”或“快慢不變”),請(qǐng)說(shuō)明理由。

解析(1)在區(qū)間Ⅱ物質(zhì)溫度不變,汲取熱量主要用來(lái)增加分子勢(shì)能,故內(nèi)能增加,則選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在區(qū)間Ⅲ物質(zhì)為氣態(tài),可視為志向氣體,分子勢(shì)能不變,故選項(xiàng)B正確;從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ,無(wú)序性增加,物質(zhì)“熵”增加,故選項(xiàng)C正確;在區(qū)間Ⅰ物質(zhì)溫度上升,故平均動(dòng)能增大,則選項(xiàng)D正確。(2)依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=Q+W和志向氣體的狀態(tài)方程pVT=C可知,在汲取相同的熱量Q時(shí),壓強(qiáng)不變的條件下,V增加,W<0,ΔU1=Q-|W|;體積不變的條件下,W=0,ΔU2=Q,可得ΔU1<ΔU2,故體積不變的條件下溫度上升答案(1)BCD(2)變快理由見(jiàn)解析4.下面是曉陽(yáng)同學(xué)在題為《能源利用和節(jié)約能源》的探討性學(xué)習(xí)中收集到的有關(guān)太陽(yáng)能的資料:太陽(yáng)能是人類(lèi)最基本的能源,它無(wú)污染、無(wú)費(fèi)用,這種能源的運(yùn)用期和太陽(yáng)本身壽命一樣長(zhǎng),當(dāng)太陽(yáng)光照耀地面時(shí),在1m2地面上1s內(nèi)平均得到的太陽(yáng)輻射能約為1.0×103J。太陽(yáng)能熱水器就是干脆利用太陽(yáng)能的裝置,目前已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們的生活中。曉陽(yáng)同學(xué)在網(wǎng)上下載了某型號(hào)太陽(yáng)能熱水器的宣揚(yáng)廣告:容積(V)100L集熱管的采光面積(S)1.5m2效率(η)40%運(yùn)用年限(z)15年(1)曉陽(yáng)同學(xué)家每天大約須要100kg熱水,用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃須要多長(zhǎng)時(shí)間?(2)與效率為80%的電熱水器相比,曉陽(yáng)同學(xué)家每天節(jié)約多少電能?解析(1)設(shè)T為光照時(shí)間,k=1.0×103