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【单元测试 全程方略 人教版】2013年高中物理选修3-3:第7-10章 综合质量检测(含详解)

上传时间: 2014-08-23

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综合质量评估
第七至十章
(90分钟  100分)
一、选择题(本大题共 10小题,每题4分,共40分)
1.下列说法正确的是(   )
A.当两个分子间的距离小于平衡距离时,分子间的作用力表现为引力
B.物体的内能是物体中所有分子热运动动能之和
C.只经历等温过程的理想气体,如果压强增加一倍,则其体积减小一半
D.如果没有能量损失,则热机能把从单独一个热源吸收的热量全部转化为机械能
2.根据分子动理论和热力学定律,下列说法中正确的是(   )
A.布朗运动是液体分子的运动,它说明分子永不停息地做无规则运动
B.永动机是不可能制成的
C.密封在体积不变的容器中的气体,若温度升高,则气体分子对器壁单位面积上的平均作用力增大
D.根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体,但不可能从低温物体传到高温物体
3.如图所示是一定质量的理想气体从状态A经B至C的线,则在此过程中
                                                               (   )www-2-1-cnjy-com

A.气体的内能改变
B.气体的体积增大
C.气体向外界放热
D.气体对外界做功
4.如图所示,由导热材料制成的汽缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,活塞与汽缸壁之间无摩擦,活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体,由于虹吸现象,活塞上方液体逐渐流出。在此过程中,大气压强与外界的温度保持不变。关于这一过程,下列说法正确的是(   )【版权所有:21教育】

A.气体分子的平均动能逐渐增大
B.单位时间内气体分子对活塞撞击的次数增多
C.单位时间内气体分子对活塞的平均作用力保持不变
D.气体对外界做的功等于气体从外界吸收的热量
5.如图所示,一定质量的理想气体在从状态A变化到状态B,再由状态B变化到状态C,最后变化到状态A的过程中,下列说法中正确的是(   )

A.从状态A变化到状态B的过程中,气体膨胀对外做功,放出热量
B.从状态B变化到状态C的过程中,气体体积不变,压强减小,放出热量
C.从状态C变化到状态A的过程中,气体压强不变,体积减小,放出热量
D.若状态A的温度为300 K,则状态B的温度为600 K
6.如图所示,用F表示两分子间的作用力,Ep表示分子间的分子势能,在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中(   )

A.F不断增大,Ep不断减小
B.F先增大后减小,Ep不断减小
C.F不断增大,Ep先增大后减小
D.F、Ep都是先增大后减小[来源:]
7.在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示,则(   )

A.甲、乙为非晶体,丙是晶体
B.甲、丙为晶体,乙是非晶体
C.甲、丙为非晶体,乙是晶体
D.甲为多晶体,乙为非晶体,丙为单晶体[来源:]
8.一定质量的理想气体自状态A经状态C变化到状态B。这一过程在V-T图上表示如图,则(   )

A.在过程AC中,气体从外界吸热,内能不变
B.在过程CB中,气体从外界吸热,内能增加
C.在过程AC中,气体压强不断变大,外界对气体做功
D.在过程CB中,气体压强不断变小,外界对气体不做功
9.(2011·大纲版全国卷)关于一定量的气体,下列叙述正确的是(   )
A.气体吸收的热量可以完全转化为功
B.气体体积增大时,其内能一定减少
C.气体从外界吸收热量,其内能一定增加       
D.外界对气体做功,气体内能可能减少
 
10.(2012·济南高二检测)某学校物理兴趣学习小组利用废旧物品制作了一个简易气温计。在一个空葡萄酒瓶中插入一根两端开口的玻璃管,玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱,接口处用蜡密封,将酒瓶水平放置,如图所示。已知:该装置密封气体的体积为560 cm3,玻璃管内部横截面积为0.5 cm2,瓶口外的有效长度为48 cm。当气温为7 ℃时,水银柱刚好处在瓶口位置(已知大气压为1×105 Pa),则下列说法中正确的是(   )21教育网
A.该气温计能测量的气温范围是7 ℃到19 ℃
B.该气温计能测量的气温范围是7 ℃到29 ℃
C.若水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体从外界吸收3.2 J热量,该气体内能减少了1.2 J版权所有
D.若水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中,密封气体从外界吸收3.2 J热量,该气体内能增加了0.8 J21·cn·jy·com
二、实验题(本大题共2小题,共16分)
11.(8分)在“探究气体等温变化的规律”实验中,封闭的空气如图所示,U形管粗细均匀,右端开口,已知外界大气压为76 cmHg高,图中给出了气体的两个不同的状态。

(1)实验时甲图气体的压强为     cmHg高,乙图气体压强为     cmHg高。
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量,这一观点正确吗?
答:           (选填“正确”或“错误”)。
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时, 某同学以压强p为纵坐标,以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图,你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗?
答:        。
12.(8分)(2011·大纲版全国卷)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中,有下列实验步骤:
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。  21*cnjy*com
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤ 将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空:
(1)上述步骤中,正确的顺序是                (填写步骤前面的数字)。
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液,测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为            m。(结果保留1位有效数字)
三、计算题(本大题共 4小题,共 44分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(10分)一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量,同时气体对外做了6×105 J的功,问:
(1)物体的内能变化量是多少?
(2)分子势能是增加还是减少?
(3)分子的平均动能是增加还是减少?
14.(12分)(2012·宁波高二检测)如图所示为一简易火灾报警装置,其原理是:竖直放置的试管中装有水银,当温度升高时,水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出报警的响声。27 ℃时被封闭的理想气体气柱长L1为20 cm,水银上表面与导线下端的距离L2为5 cm。www.21-cn-jy.com

(1)当温度达到多少℃时,报警器会报警?
(2)如果大气压降低,试分析说明该报警器的报警温度会受到怎样的影响? 
15.(10分)(2011·上海高考)如图,绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面,由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦。两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体,开始时体积均为V0、温度均为T0,缓慢加热A中气体,停止加热达到稳定后,A中气体压强为原来的1.2倍。设环境温度始终保持不变,求汽缸A中气体的体积VA和温度TA。

16.(12分)(2012·日照高二检测)为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿上航天服,航天服有一套生命保障系统,为航天员提供合适的温度、氧气和气压,让航天员在太空中如同在地面上一样。假如在地面上航天服内气压为【来源:21cnj*y.co*m】
1 atm,气体体积为2 L,到达太空后由于外部气压低,航天服急剧膨胀,内部气体体积变为4 L,使航天服达到最大体积,假设航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。21*cnjy*com
(1)求此时航天服内气体的压强,并从微观角度解释压强变化的原因。
(2)由地面到太空过程中航天服内气体吸热还是放热,为什么?[来源:]
(3)若开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内的气压缓慢恢复到
0.9 atm,则需补充1 atm的等温气体多少升?
 
 
 
 
 
 
答案解析
1.【解析】选C。当两个分子间的距离小于平衡距离时,斥力大于引力,分子力表现为斥力,故A项错。内能是物体内所有分子热运动的动能和势能的总和,故B项错。根据pV=C,压强增加一倍,体积减小一半,C正确。热机不能从单一热源吸热并将其全部转化为机械能,故D项错。2-1-c-n-j-y
2.【解析】选B、C。布朗运动是液体中悬浮固体颗粒的运动,不是液体分子的运动,故选项A错。永动机有第一和第二类,它们都不能制成,因为第一类永动机违反了能量守恒定律,第二类永动机违反了热力学第二定律,故选项B对。气体体积不变则气体分子的密集程度不变,但气体温度升高,则气体分子的平均动能增加,对器壁的碰撞力增大,故选项C对。热力学第二定律并不是说热量不能从低温物体传到高温物体,只是强调这种方式不能发生在“不引起其他变化”的条件下,故选项D错。【出处:21教育名师】
3.【解题指南】解答本题应把握以下两点:
(1)通过题中给出的图象,确定气体在状态变化过程中的不变参量。
(2)抓住不变参量,结合热力学第一定律进行分析和计算
【解析】选C。对气体,由图象可得:由A经B至C的过程中,气体做等温变化,故其内能不变,即ΔU=0。由于体积变小,故外界对气体做功,即W>0。由热力学第一定律ΔU=W+Q得:Q<0,故C对。2·1·c·n·j·y
4.【解析】选D。汽缸和活塞是导热的,则气体温度始终与大气温度相同。在液体逐渐流出的过程中气体做等温膨胀,压强减小,气体温度未变,分子数密度减小,气体分子的平均动能不变,A错误。单位时间内气体分子对活塞的撞击次数减少,B错误。单位时间内分子对活塞的平均作用力减小,C错误。由于气体温度未变,故气体的内能不变,由热力学第一定律ΔU=W+Q可得-W=Q,即气体对外界做的功和从外界吸收的热量相等,D正确。21教育名师原创作品
5.【解题指南】解答本题应把握以下两点:
(1)通过题中给出的图象,确定气体在不同过程中的变化特点,利用找出相关量的变化情况。
(2)结合热力学第一定律ΔU=Q+W进行分析和计算
【解析】选B、C。气体从状态A变化到状态B的过程中,气体体积增大,膨胀对外做功,压强升高,根据可知,其温度升高,根据热力学第一定律可知,气体要吸热,选项A错误。从状态B变化到状态C的过程中,气体体积不变,W=0,压强减小,则温度降低,由ΔU=W+Q可知气体放热,选项B正确。从状态C变化到状态A的过程中,气体体积减小,W>0,压强不变,则温度降低,由ΔU=W+Q可知气体放热,选项C正确。由可求出状态B的温度为1 200 K,选项D错误。
6.【解析】选B。分子间的作用力是矢量,分子势能是标量,由图象知F先增大后减小,Ep不断减小,故B正确。
7.【解析】选B、D。由图甲、乙、丙可知,甲、乙各向同性,丙各向异性。由图丁可知,甲、丙有固定熔点,乙无固定熔点,所以甲、丙为晶体,乙为非晶体,其中甲为多晶体,丙为单晶体。
8.【解析】选B、C。从题图可看出AC过程是等温压缩,CB过程是等容升温。据气态方程和热力学第一定律ΔU=W+Q可判断出:AC过程气体体积变小,外界对气体做功,气体内能不变,气体放热,气体压强不断变大,A错误,C正确。CB过程气体体积不变,没有做功,内能增加,气体从外界吸热,气体压强不断增大,B正确,D错误。
9.【解析】选A、D。 气体吸收的热量可以完全转化为功,但要引起其他变化,不违背热力学第二定律,故A正确。由热力学第一定律可得B、C错。若外界对气体做功小于气体向外界放出的热量,则ΔU<0,内能减小,故D对。
10.【解析】选A、D。当水银柱到达管口时,所测气温最高,设为T2,此时气体体积为V2,初状态:T1=(273+7)K=280 K,V1=560 cm3;末状态:
V2=(560+48×0.5) cm3=584 cm3。
由等压变化知:,代入数据得T2=292 K,即19 ℃,即测量气温的范围为7 ℃到19 ℃,故A对,B错。水银柱移动过程中,外界对气体做功W=-p0SL=-1×105×0.5×10-4×48×10-2J=-2.4 J。由热力学第一定律知内能变化为:ΔU=W+Q=-2.4 J+3.2 J=0.8 J,即内能增加了0.8 J,故C错,D对。
11.【解析】(1)由连通器原理可知,甲图中气体压强为p0=76 cmHg,乙图中气体压强为p0+4 cmHg=80 cmHg。
(2)由玻意耳定律得p1V1=p2V2,即p1l1S=p2l2S,化简得p1l1=p2l2(l1、l2为空气柱长度),所以玻璃管的横截面积可不用测量。
(3)以p为纵坐标,以V为横坐标,作出p -V图象是一条曲线,但曲线未必表示反比关系,所以应作出图象,看是否是过原点的直线,才能最终确定p与V是否成反比。 
答案:(1)76  80   (2)正确   (3)不能
12.【解析】(1) ④①②⑤③
(2)
答案:(1)④①②⑤③(2)5×10-10
13.【解析】应用热力学第一定律进行计算
(1)气体从外界吸热又对外做功
W=-6×105 J,Q=4.2×105 J(2分)
由热力学第一定律:ΔU=W+Q
有:ΔU=W+Q=-6×105 J+4.2×105J=-1.8×105J(3分)
ΔU为负,说明气体的内能减少了,减少1.8×105 J。
(2)因为气体对外做功,所以气体的体积膨胀,分子间的距离增大了,分子力做负功,气体分子势能增加了(3分)21·世纪*教育网
(3)因为气体内能减少,同时气体分子势能增加,说明气体分子的平均动能一定减少了(2分)
答案:见解析
14.【解析】(1)温度升高时,下端气体等压变化:
(4分)
(2分)
解得T2=375 K,即T2=102 ℃。(2分)
(2)由玻意耳定律知,同样温度下,大气压降低,则下端气柱变长,即V1增大,而刚好报警时V2不变,由可知,T2变小,即报警温度降低。(4分)
答案:(1)102 ℃ (2)见解析
15.【解析】设初态压强为p0,
对A部分气体满足:①(3分)
对B部分气体满足等温变化:p0V0=1.2p0VB②(3分)
由题意得:VA+VB=2V0③(2分)
由①②③解得:VA=V0,TA=1.4T0(2分)
答案: V0   1.4T0
16.【解析】(1)航天服内气体可以视为理想气体,由于做等温变化,则:p1V1=p2V2,即1×2=p2×4,解得:
p2=0.5 atm。(2分)
由于气体的压强与分子密度和分子平均动能有关,在气体体积变大的过程中,该气体的分子密度变小,而温度不变,即分子的平均动能不变,故该气体的压强减小。(2分)【来源:21·世纪·教育·网】
(2)由于一定质量理想气体的内能与温度有关,而该气体可视为理想气体且温度不变,故其内能不变,即ΔU=0,由于气体体积变大,故气体对外界做功,即W<0,由热力学第一定律可得:Q>0,即在此过程中,气体吸热。(4分)
(3)设需要1 atm的等温气体V升,以该气体和航天服原有气体为研究对象,根据理想气体等温变化规律:P1V1+P1V=P3V3(2分)
即:1×2+1×V=0.9×4,解得:V=1.6 L(2分)
答案:见解析
【总结提升】理想气体综合性问题所涉及的知识总结
解决理想气体的综合问题经常用到以下知识:
(1)理想气体的状态参量为压强p、温度T,体积V。对于一定质量的理想气体而言,这三个状态参量发生变化时,至多有一个参量不变,但始终满足。21cnjy.com
(2)理想气体同样满足热力学第一定律:ΔU=W+Q。
(3)联系理想气体状态方程和热力学第一定律的纽带是温度T,因为一定质量的理想气体内能ΔU只与温度T有关,温度越高,气体内能越大。
 
 
 

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