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2019年高中物理 模塊綜合測(cè)試 新人教版選修3-3
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分.)
1.(xx北京高考)下列說(shuō)法正確的是( )
A.液體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為布朗運(yùn)動(dòng)
B.液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為布朗運(yùn)動(dòng)
C.物體從外界吸收熱量,其內(nèi)能一定增加
D.物體對(duì)外界做功,其內(nèi)能一定減少
【解析】 根據(jù)布朗運(yùn)動(dòng)的定義及熱力學(xué)第一定律來(lái)判斷.布朗運(yùn)動(dòng)是指液體中懸浮微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),而不是指液體分子的運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;改變物體內(nèi)能的方式有做功和傳熱,當(dāng)僅知道物體從外界吸收熱量或者物體對(duì)外界做功時(shí)無(wú)法判斷物體內(nèi)能的變化,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.
【答案】 A
2.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.?dāng)U散運(yùn)動(dòng)向著更為無(wú)序的方向進(jìn)行,是可逆過(guò)程
B.物體的內(nèi)能取決于溫度、體積和物質(zhì)的量
C.分子間作用力隨分子間距離的增大而減小
D.液晶對(duì)不同顏色光的吸收強(qiáng)度隨電場(chǎng)強(qiáng)度的變化而變化
【解析】 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)是不可逆的,A錯(cuò)誤;若r<r0,則隨分子間距離的增大,分子間作用力先減小,后增大,再減小,C錯(cuò)誤.
【答案】 BD
3.對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說(shuō)法正確的是( )
A.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)減小
B.如果保持氣體的體積不變,溫度升高,壓強(qiáng)增大
C.如果保持氣體的溫度不變,體積越小,壓強(qiáng)越大
D.如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,溫度越高,體積越小
【解析】 對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,如果保持氣體的體積不變,溫度升高,分子熱運(yùn)動(dòng)加快,壓強(qiáng)增大,B項(xiàng)正確,A項(xiàng)錯(cuò)誤;如果保持氣體的溫度不變,屬于等溫變化,體積越小,壓強(qiáng)越大,C項(xiàng)正確;如果保持氣體的壓強(qiáng)不變,做等壓變化,溫度越高,體積增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤.
【答案】 BC
4.如圖1所示為兩分子間距離與分子勢(shì)能之間的關(guān)系圖象則下列說(shuō)法中正確的是( )
圖1
A.當(dāng)兩分子間距離r=r1時(shí),分子勢(shì)能為零,分子間相互作用的引力和斥力也均為零
B.當(dāng)兩分子間距離r=r2時(shí),分子勢(shì)能最小,分子間相互作用的引力和斥力也最小
C.當(dāng)兩分子間距離r
r2時(shí),隨著r的增大,分子勢(shì)能增大,分子間相互作用的引力和斥力也增大
【解析】 當(dāng)兩分子間距離r=r1時(shí),分子勢(shì)能為零,但r<r0,分子力表現(xiàn)為斥力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤; 由于r2=r0,分子勢(shì)能最小,分子間相互作用的引力和斥力相等但不是最小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤; 當(dāng)r>r2時(shí), 由圖象可以看出分子勢(shì)能隨著r的增大而增大,而分子間相互作用的引力和斥力逐漸減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
【答案】 C
5.下列說(shuō)法中正確的有( )
A.第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)和第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)一樣,都違背了能量守恒定律
B.熱機(jī)的效率從原理上講可達(dá)100%
C.因?yàn)槟芰渴睾?,所以“能源危機(jī)”是不可能的
D. 自然界中的能量盡管是守恒的,但有的能量便于利用,有的不便于利用,故要節(jié)約能源
【解析】 第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是指從單一熱源吸收,全部用來(lái)對(duì)外做功而不引起其他變化的機(jī)器,它并不違背能量守恒定律,卻違背了熱力學(xué)第二定律; 第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不消耗能量卻可以源源不斷地對(duì)外做功的機(jī)器,它違背能量守恒定律,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 從熱力學(xué)第二定律的表述可知,任何熱機(jī)的效率都達(dá)不到100%, 因此B錯(cuò)誤.關(guān)于“能源危機(jī)”必須明確以下幾點(diǎn): (1)能源是提供能量的資源,如煤、石油等. (2)人們?cè)谙哪茉磿r(shí),放出熱量,部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,但最終基本上都轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,人們無(wú)法把這些內(nèi)能全部收集起來(lái)重新利用(能量耗散),而可供利用的能源是有限的. 因此, “能源危機(jī)”并非說(shuō)明能量不守恒.故C選項(xiàng)錯(cuò)誤,D選項(xiàng)正確.
【答案】 D
6.(xx福建高考)某自行車(chē)輪胎的容積為V,里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣,現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p,設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程,空氣可看作理想氣體,輪胎容積保持不變,則還要向輪胎充入溫度相同、壓強(qiáng)也是p0的空氣體積為( )
A.V B.V
C.V D.V
【解析】 取充入氣體后的輪胎內(nèi)的氣體為研究對(duì)象,設(shè)充入氣體體積為V′,則
初態(tài)p1=p0,V1=V+V′;末態(tài)p2=p,V2=V
由玻意耳定律可得:p0(V+V′)=pV
解之得:V′=(-1)V,故選項(xiàng)C正確.
【答案】 C
7.夏天,如果自行車(chē)內(nèi)胎充氣過(guò)足,又在陽(yáng)光下曝曬(曝曬過(guò)程中內(nèi)胎容積幾乎不變),很容易爆胎.關(guān)于這一現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是( )
A.在爆胎前的過(guò)程中,隨著溫度升高,車(chē)胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)將增大
B.在爆胎前的過(guò)程中,隨著溫度升高,車(chē)胎內(nèi)氣體將向外放出熱量
C.爆胎是車(chē)胎內(nèi)分子分布密度增大,氣體分子間斥力急劇增大造成的
D.爆胎是車(chē)胎內(nèi)溫度升高,每個(gè)氣體分子的動(dòng)能都急劇增大造成的
【解析】 由查理定律可知,隨著氣體的吸熱進(jìn)行,胎內(nèi)溫度升高,壓強(qiáng)增大,A對(duì),B錯(cuò);爆胎是因?yàn)闇囟壬?,分子的平均速率增大,?duì)胎壁撞擊力增大,壓強(qiáng)增加.
【答案】 A
8.下列說(shuō)法中正確的是( )
A.液晶既有液體的流動(dòng)性,又具有光學(xué)各向異性
B.飽和汽壓隨溫度的升高而變小
C.單晶體具有規(guī)則形狀,且有各向異性的特征
D.可以從單一熱源吸取熱量,使之全部變成有用的機(jī)械功,而不產(chǎn)生其他影響
【解析】 液晶具有單晶體的特性,物理性質(zhì)具有各向異性,A對(duì);飽和汽壓隨溫度的升高變大,B錯(cuò);單晶體具有規(guī)則幾何形狀,物理特性具有各向異性,C對(duì);熱力學(xué)第二定律表明從單一熱源吸取熱量,用來(lái)全部做功而不產(chǎn)生其他影響是不可能的,D錯(cuò).
【答案】 AC
9.假設(shè)高空實(shí)驗(yàn)火箭起飛前,儀器艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p0=1atm,溫度t0=27 ℃,在火箭豎直向上飛行一段時(shí)間后,艙內(nèi)氣體壓強(qiáng)p=1.2p0,已知儀器艙是密封的,那么,這段過(guò)程中艙內(nèi)溫度是( )
A.16.2 ℃ B.32.4 ℃
C.360 K D.180 K
【解析】 加速前后,儀器艙內(nèi)氣體等容變化,可以用查理定律求得艙內(nèi)溫度.以艙內(nèi)氣體為研究對(duì)象,由查理定律得=,解得T=360 K.
【答案】 C
10.一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)變化過(guò)程如圖2所示,第1種變化是從A到B,第2種變化是從A到C,比較兩種變化過(guò)程( )
圖2
A.A到C過(guò)程氣體吸收熱量較多
B.A到B過(guò)程氣體吸收熱量較多
C.兩個(gè)過(guò)程氣體吸收熱量一樣
D.兩個(gè)過(guò)程氣體內(nèi)能增加相同
【解析】 在p-T圖象中,等容線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,如圖所示,可知VC>VA>VB,故從A→C,氣體對(duì)外做功多;由TB=TC可知兩過(guò)程內(nèi)能增量相同,根據(jù)ΔU=W+Q可知,從A→C,氣體吸收熱量多,選項(xiàng)A、D正確,而B(niǎo)、C錯(cuò)誤.
【答案】 AD
二、非選擇題(本題共6小題,共60分.計(jì)算題解答應(yīng)寫(xiě)出必要的方程式和重要的演算步驟,只寫(xiě)出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.)
11.(6分)一本書(shū)的面積大約為0.02 m2,若地面大氣壓p0=1.0105 Pa,地面附近重力加速度g=10 m/s2,空氣平均摩爾質(zhì)量為M=3.010-2 kgmol-1,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023 mol-1,則書(shū)本上空空氣的總質(zhì)量m=________kg;書(shū)本上空空氣的分子總數(shù)N=________個(gè)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
【解析】 大氣壓可看做是由空氣重量產(chǎn)生的,p0=mg/S,代入數(shù)據(jù)解出:m=2.0102 kg,分子總數(shù)N=mNA/M=4.01027個(gè).
【答案】 2.0102 4.01027
12.(6分)(xx山東高考)我國(guó)“蛟龍”號(hào)深海探測(cè)船載人下潛超過(guò)七千米,再創(chuàng)載人深潛新紀(jì)錄.在某次深潛實(shí)驗(yàn)中,“蛟龍”號(hào)探測(cè)到990 m深處的海水溫度為280 K.某同學(xué)利用該數(shù)據(jù)來(lái)研究氣體狀態(tài)隨海水深度的變化.如圖3所示,導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體,不計(jì)活塞的質(zhì)量和摩擦,氣缸所處海平面的溫度T0=300 K,壓強(qiáng)p0=1 atm,封閉氣體的體積V0=3 m3,如果將該氣缸下潛至990 m深處,此過(guò)程中封閉氣體可視為理想氣體.
圖3
(1)求990 m深處封閉氣體的體積(1 atm相當(dāng)于10 m深的海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)).
(2)下潛過(guò)程中封閉氣體________(填“吸熱”或“放熱”),傳遞的熱量________(填“大于”或“小于”)外界對(duì)氣體所做的功.
【解析】 (1)①當(dāng)氣缸下潛至990 m時(shí),設(shè)封閉氣體的壓強(qiáng)為p,溫度為T(mén),體積為V,由題意可知p=100 atm①
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得
=②
代入數(shù)據(jù)得
V=2.810-2 m3.③
(2)放熱;大于.
【答案】 (1)2.810-2 m3 (2)放熱 大于
13.(8分)教室的容積是100 m3,在溫度是7 ℃時(shí),大氣壓強(qiáng)為1.0105 Pa,室內(nèi)空氣的質(zhì)量是130 kg,當(dāng)溫度升高到27 ℃時(shí)大氣壓強(qiáng)為1.05105 Pa,教室內(nèi)空氣質(zhì)量是多少?
【解析】 初態(tài)p1=1.0105 Pa,V1=100 m3
T1=(273+7) K=280 K
末態(tài)p2=1.05105 Pa,T2=300 K
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程=得
V2=V1=m3
故V2>V1,因此有氣體流出房間
m2=m1=127.4 kg.
【答案】 127.4 kg
14.(10分)某同學(xué)家新買(mǎi)了一臺(tái)雙門(mén)電冰箱,冷藏室容積107 L,冷凍室容積118 L,假設(shè)室內(nèi)空氣為理想氣體.
(1)若室內(nèi)空氣的摩爾體積為22.510-3m3/mol,阿伏加德羅常數(shù)為6.01023 mol-1,在家中關(guān)閉冰箱封門(mén)后,電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有多少個(gè)空氣分子?
(2)冰箱工作時(shí)把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部,請(qǐng)分析說(shuō)明這是否違背熱力學(xué)第二定律.
【解析】 (1)N=NA=6.01023=6.01024(個(gè)).
(2)不違背熱力學(xué)第二定律,因?yàn)闊崃坎皇亲园l(fā)的由低溫向高溫傳遞,電冰箱工作過(guò)程中要消耗電能.
【答案】 (1)6.01024 (2)見(jiàn)解析
15.(14分)如圖4所示,一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直
圖4
放置的玻璃管下端密封,上端封閉但留有一抽氣孔.管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣體(可視為理想氣體),氣體溫度為T(mén)1.然后,將活塞上方的氣體緩慢抽出,當(dāng)活塞上方的壓強(qiáng)達(dá)到p0時(shí),活塞下方氣體的體積為V1,活塞上方玻璃管的容積為2.6V1,活塞因重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0.繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封.整個(gè)抽氣過(guò)程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變.然后將密封的氣體緩慢加熱.求:
(1)活塞剛碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度;
(2)當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng).
【解析】 (1)活塞上方的壓強(qiáng)為p0時(shí),活塞下方氣體的體積為V1,抽氣過(guò)程為等溫過(guò)程,活塞上面抽成真空時(shí),下面氣體的壓強(qiáng)為0.5p0.由玻意耳定律得=①
式中V是抽成真空時(shí)活塞下面氣體的體積,此后,氣體等壓膨脹,由蓋呂薩克定律得
=②
式中T是活塞碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度,由①②得
T=1.2T1③
(2)活塞碰到頂部后的過(guò)程是等容升溫過(guò)程,由查理定律得
=④
式中p2是氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng).
由③④式得p2=0.75p0.
【答案】 (1)1.2T1 (2)0.75p0
16.(16分)我國(guó)載人航天工程取得很大進(jìn)展,不久的將來(lái)中國(guó)航天員將登上月球.某學(xué)校興趣小組的同學(xué),通過(guò)查資料知道:月球半徑R=1.7106 m,月球表面重力加速度g=1.6 m/s2.為開(kāi)發(fā)月球的需要,設(shè)想在月球表面覆蓋一層厚度為h的大氣,使月球表面附近的大氣壓達(dá)到p0=1.0105 Pa,已知大氣層厚度h=1.3103 m比月球半徑小得多,假設(shè)月球表面初始沒(méi)有空氣.試估算
(1)應(yīng)在月球表面添加的大氣層的總質(zhì)量m;(月球表面的大氣壓強(qiáng)由大氣的重力產(chǎn)生)
(2)月球大氣層的分子數(shù)為多少?
(3)分子間的距離為多少?(空氣的平均摩爾質(zhì)量M=2.910-2 kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)NA=6.01023 mol-1)
【解析】 (1)月球的表面積S=4πR2,月球大氣的重力與大氣壓力大小相等mg=p0S,所以大氣的總質(zhì)量m=
代入數(shù)據(jù)可得
m=
≈2.271018 kg
(2)月球大氣層的分子數(shù)為
N=NA=6.01023個(gè)
≈4.71043個(gè)
(3)可以認(rèn)為每一個(gè)氣體分子占據(jù)空間為一個(gè)立方體,小立方體緊密排列,其邊長(zhǎng)即為分子間的距離.設(shè)分子間距離為a,大氣層中氣體的體積為V,則有V=4πR2h,a=
則a==≈1.010-9m.
【答案】 (1)2.271018 kg (2)4.71043個(gè)
(3)1.010-9m
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