高中物理 第10章 热力学定律 5、6 热力学第二定律的微观解释、能源和可持续发展学业分层测评 新人教版

热力学第二定律的微观解释、能源和可持续发展 (建议用时：45分钟)学业达标1煤、石油、天然气作为能源的共同特点的下列说法正确的是()A可再生能源，取之不尽，用之不竭B不可再生能源，用一点，少一点C来自太阳辐射的能量D污染环境的能源E正在开发的新能源【解析】煤、石油、天然气是不可再生、污染环境的能源，它是由动、植物转化而来的，其来源可追溯到太阳能，故B、C、D正确【答案】BCD2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可能先增大后减小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E气体一定吸热【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正确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、E正确【答案】ADE3下列说法中正确的是()A机械能和内能之间的转化是不可逆的B气体向真空的自由膨胀是不可逆的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E无序意味着各处一样，平均、没有差别【解析】热现象的宏观过程都是不可逆的，故A错、B对，微观态越多越无序，因为无序是各处都一样，平均没有差别，故D、E正确，C错误【答案】BDE4(2016烟台高二检测)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是()A温度升高，分子的平均动能增大，每次碰撞对容器壁的作用力增大，但压强不一定增大B体积减小，单位体积内的分子数增多，气体的内能一定增大C绝热压缩一定质量的理想气体时，外界对气体做功，内能增加，压强一定增大D一定质量的理想气体向真空自由膨胀时，体积增大，熵减小E在等温膨胀中一定从外界吸热【解析】对于一定质量的理想气体，由C知，温度升高，如果气体体积增大，压强不一定增大，A对；体积减小，单位体积内的分子数增多，如果对外放热，气体的内能可能减小，B错；孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，D错，C对；气体在等温膨胀中，对外界做功，而内能不变，则一定吸热，故E对【答案】ACE5(2016济南高二检测)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B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E空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量【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；不可能从单一热源吸收热量便之完全变为功，而不产生其他影响，故E正确【答案】CDE6对气体向真空中扩散的规律，下列说法中正确的是()A气体分子数越少，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大B气体分子数越多，扩散到真空中的分子全部回到原状态的可能性越大C扩散到真空中的分子数在整个容器中分布越均匀，其宏观态对应的微观态数目越大D扩散到真空中的分子数在整个容器中分布越不均匀，其宏观态对应的微观态数目越大E气体向真空中扩散时，总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行【解析】气体分子数越多，其宏观态对应的微观态数目越多，无序性越大，故回到原状态的可能性越小，故A、C、E对，B、D错【答案】ACE7以下说法正确的是()A煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B汽油是一种清洁能源C水能是可再生能源D煤、石油等常规能源是取之不尽，用之不竭的E化石燃科(煤、石油、天然气)会严重污染环境【解析】煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水能是可再生能源，C对；煤、石油、天然气等存量是有限的，是不可再生能源，D错；化石燃料会严重污染环境，故E对【答案】ACE8据中国环境报报道：从一份科技攻关课题研究结果显示，我国酸雨区已占国土面积的40%以上，研究结果还表明，我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿元为了有效控制酸雨，目前国务院已批准酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案等法规(1)在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度，在20世纪6070年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于建造高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多，请你从全球环境保护的角度，分析这种做法是否可取？说明理由(2)用传统的煤、石油作燃料，其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比，哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么，缺点又是什么？【解析】(1)减少酸雨的产生是要杜绝污染源，而不是建造高烟囱转移污染，而杜绝酸雨的污染途径一般有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理，使其在燃烧过程中不产生SO2；二是对污染物SO2进行回收利用；三是开发新能源(2)传统燃料的主要缺点是：煤、石油是不易再生的化工燃料，其资源是有限的；燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气，进而形成酸雨；燃烧后产生的CO2又会造成温室效应与传统的燃料相比，氢可以作为目前最理想的燃料，优点：H2可以用水作为原料来制取，取之不尽，用之不竭；H2燃烧时放热多，放出的热量约为同质量汽油的3倍；氢燃料的最大优点是燃烧产物为水，不易污染环境，还可循环使用缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急【答案】(1)不可取，因为SO2的排放总量并没有减少，进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害. (2)见解析能力提升9下列关于能量耗散的说法，正确的是()A能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用C各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D能量耗散导致能量品质的降低E能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以任空消失【解析】能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故A错，D对；耗散的内能无法再被利用，B项对；其他形式的能可以自发全部转化为内能，C项对；故选B、C、D；能量耗散能量既没有减少，也没有消失，故E错【答案】BCD10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1052甲)现把隔板抽去，A中的气体自动充满整个容器(如图1052乙)，这个过程称为气体的自由膨胀下列说法正确的是() 【导学号：11200099】甲乙图1052A自由膨胀过程中，气体分子只做定向运动B自由膨胀后，气体的压强减小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E自由膨胀过程中，气体不做功【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正确；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；自由膨胀过程中由于不受阻力，因此气体不做功，E对【答案】BCE11设计在风力资源丰富的甘肃河西走廊西端的玉门建一个大型风力发电场，其单机的额定功率为600 kW.通过实验测得风力发电机的功率与风速的关系曲线如图1062所示从图示资料可知：当平均风速大于_m/s时就可以发电，当平均风速达到_m/s时达到额定功率气象资料显示：河西走廊常年平均风速为v12 m/s，则一台风力发电机的年发电量约为_kWh.【导学号：11200100】图1062【解析】由题图可知，横坐标为风速、纵坐标为功率，起点处纵坐标为零，横坐标在23之间，所以当平均风速大于2 m/s时，就有电功率输出，就能发电再由图线可知，在风速达到14 m/s时，电功率稳定，所以此时达到额定功率风速v12 m/s时，对应电功率为530 kW，应用WPt公式，将数据代入求解整理可得W4.64106 kWh.【答案】2144.6410612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1063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5.0107 m2，高潮与低潮间高度差为3.0 m，则一天内流水的平均功率为_MW.图1063【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mgShg1.01035.0107310 N1.51012 N，其重心高度变化为h1.5 m.一天内海水两进两出，故水流功率为P W1.0108 W100 MW.【答案】100