2019-2020學年高中物理 第十章 熱力學定律 5、6 熱力學第二定律的微觀解釋 能源和可持續(xù)發(fā)展練習（含解析）新人教版選修3-3.docx

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5、6 熱力學第二定律的微觀解釋 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,其對應的微觀態(tài)數(shù)目就越多 C.一個宏觀態(tài)往往對應有多個微觀態(tài),對應的微觀態(tài)越多,這個宏觀態(tài)的無序度越大 D.一個宏觀態(tài)可能是另一宏觀態(tài)對應的微觀態(tài) 解析宏觀態(tài)越有序,其對應的微觀態(tài)數(shù)目就越少。 答案ACD 2.(多選)下列對能量耗散理解正確的是(　　) A.能量耗散說明能量在不斷減少 B.能量耗散遵守能量守恒定律 C.能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生,但可以憑空消失 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)過程具有方向性 解析在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程中,其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境的內(nèi)能,無法再回收利用,這種現(xiàn)象叫能量耗散。能量耗散并不違反能量守恒定律,宇宙中的能量既沒有減少,也沒有消失,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)過程具有方向性,故A、C錯誤,B、D正確。 答案BD 3.下列關(guān)于熱力學第二定律微觀意義的說法正確的是(　　) A.從微觀的角度看,熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律 B.一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 C.有的自然過程沿著分子熱運動無序性增大的方向進行,有的自然過程沿著分子熱運動無序性減小的方向進行 D.在任何自然過程中,一個孤立系統(tǒng)的總熵會減小 解析從熱力學第二定律的微觀本質(zhì)看,一切不可逆過程總是沿著大量分子熱運動無序程度增大的方向進行,B、C項錯誤;熱力學第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律,A項正確;任何自然過程總是朝著無序程度增大的方向進行,也就是熵增加的方向進行,故D項錯誤。 答案A 4.(多選)以一副撲克牌為例,下列關(guān)于有序和無序、宏觀態(tài)和微觀態(tài)的認識中不正確的是(　　) A.按黑桃、紅桃、草花、方塊的順序,而且從大到小將撲克牌排列起來,撲克牌這時是有序的 B.將撲克牌按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,撲克牌是無序的,每部分內(nèi)部是有序的 C.一副撲克牌,這就是一個宏觀態(tài),將牌洗動一次就是一個微觀態(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)對應的一個微觀態(tài) 解析 選項 個性分析 綜合點評 A正確 撲克牌的排列是有確定規(guī)則的,是有序的 規(guī)定了某個規(guī)則,就規(guī)定了一個“宏觀態(tài)”,符合這個規(guī)則的就是有序,破壞了這個規(guī)則,則原有“宏觀態(tài)”改變 B錯誤 按偶數(shù)和奇數(shù)分成兩部分,是有序的,內(nèi)部是無序的 C正確 一副撲克牌是一個系統(tǒng),是一個宏觀態(tài),洗動一次,該狀態(tài)為這副撲克牌宏觀態(tài)對應的一個微觀態(tài);奇偶分開是一種宏觀態(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錯誤 答案BD 5.(多選)煤是重要的能源和化工原料,直接燃燒既浪費資源又污染環(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)說法正確的是(　　) A.煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化和物理變化 B.煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化但沒有物理變化 C.該技術(shù)實現(xiàn)了煤的清潔利用 D.該技術(shù)實現(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化,又有化學變化,A正確,B錯誤;該技術(shù)使煤得以良好利用又環(huán)保,C、D正確。 答案ACD 能力提升 1.下列供熱方式最有利于環(huán)境保護的是(　　) A.用煤做燃料供熱 B.用石油做燃料供熱 C.用天然氣或煤氣做燃料供熱 D.用太陽灶供熱 解析煤、石油、天然氣等燃料的利用,使人類獲得大量的內(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。而太陽能是一種無污染的能源,應大力推廣,故應選D。 答案D 2.CO2氣體有個“怪脾氣”,它幾乎不吸收太陽的短波輻射,大氣中CO2濃度增加,能使地表溫度因受太陽輻射而上升;另外,它還有強烈吸收地面紅外熱輻射的作用,阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放,使整個地球就像一個大溫室一樣。因此,大氣中CO2濃度的急劇增加已導致氣溫的逐步上升,使全球氣候變暖。 (1)這種大氣中以CO2為主的氣體產(chǎn)生的效應稱為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.光熱效應 B.光電效應 C.光氣效應 D.溫室效應 (2)導致大氣中CO2濃度增加的主要原因是(　　) A.大量植物和生物物種滅絕 B.大量燃料如石油、煤炭、天然氣等的燃燒 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,可以采取的措施有(　　) A.禁止使用煤、石油和天然氣 B.開發(fā)使用核能、太陽能 C.將汽車燃料由汽油改為液化石油氣 D.植樹造林 解析(1)CO2氣體將導致氣溫上升,因而稱為溫室效應。(2)致使CO2濃度增加的主要原因是大量燃燒煤、石油、天然氣等燃料。(3)為了減緩CO2氣體的濃度可以進行植樹造林,利用光合作用,減少大氣中的CO2氣體,同時開發(fā)新能源,減少石油、煤、天然氣的使用,從而減少CO2氣體的排放。 答案(1)D　(2)B　(3)BD 3.質(zhì)量一定的某種物質(zhì),在壓強不變的條件下,由液態(tài)Ⅰ到氣態(tài)Ⅲ(可看成理想氣體)變化過程中溫度(T)隨加熱時間(t)變化關(guān)系如圖所示。單位時間所吸收的熱量可看作不變。 (1)(多選)以下說法正確的是(　　) 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)分子的平均動能隨著時間的增加而增大 (2)在區(qū)間Ⅲ,若將壓強不變的條件改為體積不變,則溫度升高　　　　(選填“變快”“變慢”或“快慢不變”),請說明理由。 解析(1)在區(qū)間Ⅱ物質(zhì)溫度不變,吸收熱量主要用來增加分子勢能,故內(nèi)能增加,則選項A錯誤;在區(qū)間Ⅲ物質(zhì)為氣態(tài),可視為理想氣體,分子勢能不變,故選項B正確;從區(qū)間Ⅰ到區(qū)間Ⅲ,無序性增強,物質(zhì)“熵”增加,故選項C正確;在區(qū)間Ⅰ物質(zhì)溫度升高,故平均動能增大,則選項D正確。 (2)根據(jù)熱力學第一定律ΔU=Q+W和理想氣體的狀態(tài)方程pVT=C可知,在吸收相同的熱量Q時,壓強不變的條件下,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升高變快。 答案(1)BCD　(2)變快　理由見解析 4.下面是曉陽同學在題為《能源利用和節(jié)約能源》的研究性學習中收集到的有關(guān)太陽能的資料:太陽能是人類最基本的能源,它無污染、無費用,這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長,當太陽光照射地面時,在1 m2地面上1 s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0103 J。太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置,目前已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們的生活中。 曉陽同學在網(wǎng)上下載了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告: 容積(V)　100 L 集熱管的采光面積(S)　1.5 m2 效率(η)　40% 使用年限(z)　15年 (1)曉陽同學家每天大約需要100 kg熱水,用這種熱水器將這些水從25 ℃加熱到45 ℃需要多長時間? (2)與效率為80%的電熱水器相比,曉陽同學家每天節(jié)約多少電能? 解析(1)設(shè)T為光照時間,k=1.0103 J/(sm2),Q吸=cm(t-t0)=4.210310020 J=8.4106 J,太陽能熱水器傳給水的熱量Q放=kStη,因為Q吸=Q放,所以 t=Q吸kSη=8.41061.01031.540% s =1.4104 s≈3.9 h。 (2)由Q電=Q吸=Wη1得 W=Q電η1=8.41060.8 J=1.05107 J≈2.9 kWh。 答案(1)3.9 h　(2)2.9 kWh