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【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2013-2014高中物理 5.4 熵—無(wú)序程度的量度同步練習(xí) 魯科版選修3-3 知識(shí)點(diǎn)一　有序和無(wú)序 1．下列關(guān)于氣體在真空中的擴(kuò)散規(guī)律的敘述中正確的是 (　　)． A．氣體分子數(shù)越小，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 B．氣體分子數(shù)越大，擴(kuò)散到真空中的分子全部回到原狀態(tài)的可能性越大 C．?dāng)U散到真空容器中的分子在整個(gè)容器中分布越均勻，其宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀態(tài)數(shù)目越大 D．氣體向真空中擴(kuò)散時(shí)，總是向著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行 解析　由熱力學(xué)第二定律的微觀解釋“一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大方向進(jìn)行”和熵的概念可知，A、C、D正確． 答案　ACD 2．已知一個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)宏觀態(tài)甲、乙，及對(duì)應(yīng)微觀態(tài)的個(gè)數(shù)分別為較少、較多，則下列關(guān)于對(duì)兩個(gè)宏觀態(tài)的描述及過(guò)程自發(fā)的可能方向的說(shuō)法中正確的是 (　　)． A．甲比較有序，乙比較無(wú)序，甲→乙 B．甲比較無(wú)序，乙比較有序，甲→乙 C．甲比較有序，乙比較無(wú)序，乙→甲 D．甲比較無(wú)序，乙比較有序，乙→甲 解析　一個(gè)宏觀態(tài)對(duì)應(yīng)微觀態(tài)的多少標(biāo)志了宏觀態(tài)的無(wú)序程度，從中還可以推知系統(tǒng)自發(fā)的方向，微觀態(tài)數(shù)目越多，表示越無(wú)序，一切自然過(guò)程總沿著無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)． 答案　A 3．下列說(shuō)法中正確的是 (　　)． A．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都是不可逆的 B．一切不可逆過(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 C．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程都是可逆的 D．一切不可逆過(guò)程總是沿著大量分子熱運(yùn)動(dòng)有序程度增大的方向進(jìn)行 答案　AB 知識(shí)點(diǎn)二　熵增加原理 4．下列說(shuō)法正確的是 (　　)． A．與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過(guò)程有些是可逆的 B．一切不可逆過(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 C．由于液態(tài)水的分子無(wú)序度比冰高，故結(jié)冰過(guò)程違反熵增加原理 D．學(xué)習(xí)過(guò)程是人認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)從無(wú)序到有序的過(guò)程，它違反了熱力學(xué)第二定律 答案　B 5．下列關(guān)于晶體熔化的說(shuō)法中正確的是 (　　)． A．在晶體熔化的過(guò)程中，溫度不變，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率不變，則無(wú)序 程度不變 B．晶體熔化時(shí)，由分子的平衡位置在空間較為規(guī)則排列，變?yōu)榉肿拥钠胶馕恢幂^為無(wú)序排列，則無(wú)序度增大 C．在晶體熔化的過(guò)程中，熵將保持不變 D．在晶體熔化的過(guò)程中，熵將增加 解析　在晶體熔化的過(guò)程中，分子的平衡位置由較有規(guī)則變?yōu)闊o(wú)規(guī)則，無(wú)序度增大，熵將增加，故B、D對(duì)． 答案　BD 6．如圖5－4－1所示，將一滴紅墨水滴入一杯清水中，紅墨水會(huì)逐漸擴(kuò)散到整體水中，呈均勻分布狀態(tài)，試說(shuō)明這個(gè)過(guò)程中熵的變化情況． 紅墨水的擴(kuò)散 圖5－4－1 答案　在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)的熵增加．?dāng)U散前，紅墨水和清水區(qū)分分明，較有序；后來(lái)，整杯水的顏色變得均勻后，打破了原來(lái)的有序分布，無(wú)序程度增大．因此，擴(kuò)散后系統(tǒng)的熵增加． 7．下列關(guān)于熱力學(xué)第二定律微觀意義的說(shuō)法正確的是 (　　) A．從微觀的角度看，熱力學(xué)第二定律是一個(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)的總熵不會(huì)減小 解析　從熱力學(xué)第二定律的微觀本質(zhì)看，一切自然過(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，我們知道熱力學(xué)第二定律是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，A對(duì)．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，則D對(duì)． 答案　AD 8．關(guān)于第二類永動(dòng)機(jī)，下列說(shuō)法正確的是 (　　)． A．它既不違反熱力學(xué)第一定律，也不違反熱力學(xué)第二定律 B．它既違反了熱力學(xué)第一定律，也違反了熱力學(xué)第二定律 C．它不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律 D．它只違反熱力學(xué)第一定律，不違反熱力學(xué)第二定律 解析　第二類永動(dòng)機(jī)不違反熱力學(xué)第一定律，只違反熱力學(xué)第二定律． 答案　C 9．下面關(guān)于熵的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　)． A．熵是系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的量度 B．在自然過(guò)程中一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵總是增加或不變的 C．熱力學(xué)第二定律也叫做熵減小原理 D．熵值越大代表著越無(wú)序 解析　一切自然過(guò)程總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行，這就是熱力學(xué)第二定律的微觀意義．系統(tǒng)的熱力學(xué)過(guò)程就是大量分子向無(wú)序程度增大的狀態(tài)變化的過(guò)程．自然過(guò)程的方向性可以表述為：在任何自然過(guò)程中，一個(gè)孤立系統(tǒng)的熵值不會(huì)減小，因此熱力學(xué)第二定律又稱為熵增加原理．因此A、B、D說(shuō)法正確，C說(shuō)法錯(cuò)誤． 答案　C 10．同室四人各寫(xiě)一張賀卡，先集中起來(lái)，然后每人從中拿出一張別人送出的賀卡，同四張賀卡的不同分配方式有 (　　)． A．6種 B．9種 C．11種 D．23種 解析　將同室四人分別記為A、B、C、D.由題意知某人取卡的情況有3種，據(jù)此將此卡的不同分配方式分為三類，對(duì)于每一類，其他人依次取卡分步進(jìn)行．我們用圖表示如下： 所以共有9種不同的分配方式． 答案　B 11．(1)從6臺(tái)原裝計(jì)算機(jī)和5臺(tái)組裝計(jì)算機(jī)中任意選取4臺(tái)，其中原裝和組裝各2臺(tái)的概率是________． (2)a、b兩個(gè)分子分配在容器A，B里共有________個(gè)微觀態(tài)，每個(gè)微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為_(kāi)_______．那么N個(gè)分子分配在l個(gè)容器中，共有________個(gè)微觀態(tài)，每個(gè)微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為_(kāi)_______． 解析　(1)從6臺(tái)原裝和5臺(tái)組裝計(jì)算機(jī)中任意選取4臺(tái)，共有C61C53＋C62C52＋C63C51＋C64＋C54種選法，其中各占2臺(tái)的選法有C62C52種，則概率為 ＝＝. (2)將A，B容器看作一個(gè)孤立系統(tǒng)，則每種分配情況可看作一個(gè)微觀態(tài)，如下表： A容器 0 ab a b B容器 ab 0 b a 那么共有4個(gè)微觀態(tài)，且出現(xiàn)微觀態(tài)的幾率為，依次推廣，可知N個(gè)分子在l個(gè)容器中共有l(wèi)N個(gè)微觀態(tài)，每種微觀態(tài)出現(xiàn)的幾率為. 答案　(1)　(2)4　　lN　 12．如圖5－4－2所示，質(zhì)量、溫度相同的水，分別處于氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種狀態(tài)下，它們的熵的大小有什么關(guān)系？為什么？ ,圖5－4－2 解析　根據(jù)大量分子運(yùn)動(dòng)對(duì)系統(tǒng)無(wú)序程度的影響，熱力學(xué)第二定律又有一種表述：由大量分子組成的系統(tǒng)自發(fā)變化時(shí)，系統(tǒng)的熵要么增加，要么不變，但不會(huì)減?。|(zhì)量相同、溫度相同的水，可以由固態(tài)自發(fā)地向液態(tài)、氣態(tài)轉(zhuǎn)化，所以，氣態(tài)時(shí)的熵最大，其次是液態(tài)，固態(tài)時(shí)的熵最?。? 答案　見(jiàn)解析