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2019-2020年高中物理 本冊綜合能力檢測 新人教版選修3-3
一、選擇題(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,第1~6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第7~10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,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.(濰坊一中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)下圖描繪的是一定質(zhì)量的氧氣分子分別在0℃和100℃兩種情況下速率分布的情況,符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的是( )
答案:A
解析:氣體溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率增大,且分子速率分布呈現(xiàn)“兩頭少、中間多”的特點(diǎn)。溫度高時(shí)速率大的分子所占據(jù)的比例越大,所以A正確。
2.(廈門市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)以下說法正確的是( )
A.露珠呈球狀是由于表面張力的作用
B.單晶體有固定的熔點(diǎn),多晶體沒有固定的熔點(diǎn)
C.在溫度不變的情況下,減小液面上方飽和汽的體積時(shí),飽和汽的壓強(qiáng)增大
D.教室內(nèi)看到透過窗子的“陽光柱”里粉塵顆粒雜亂無章的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)是布朗運(yùn)動(dòng)
答案:A
解析:表面張力使液體表面收縮,所以露珠呈球狀,A正胡;單晶體和多晶體都有固定熔點(diǎn),B錯(cuò);溫度不變,飽和汽壓不變,C錯(cuò);布朗運(yùn)動(dòng)用肉眼是看不到的,D錯(cuò)。
3.由于海水水面有表面張力的作用,水珠之間相互吸引著,這樣使得風(fēng)很難把水珠刮起,只能夠形成海浪,所以海洋上的風(fēng)只帶有少量的水沫;而沙漠中的沙子卻不一樣,沙粒之間幾乎沒有作用力,所以風(fēng)很容易刮起大量的沙子……根據(jù)以上規(guī)律聯(lián)系所學(xué)知識(shí)請(qǐng)你設(shè)想,玻璃燒杯中盛有少許水銀,在太空軌道上運(yùn)行的宇宙飛船內(nèi),水銀在燒杯中呈怎樣的形狀( )
答案:D
解析:宇宙飛船內(nèi)完全失重,且水銀不浸潤玻璃。因?yàn)樗y不浸潤玻璃,所以在完全失重的情況下,水銀的形狀只由表面張力決定。因?yàn)楸砻鎻埩ψ饔孟滤y的表面要收縮至最小,最終呈球形。
4.用注射器做“探究氣體等溫變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,取幾組p、V值后,用p作縱坐標(biāo),作橫坐標(biāo),畫出p-圖象是一條直線,把這條直線延長后未通過坐標(biāo)原點(diǎn),而與橫軸相交,如圖所示,可能的原因是( )
A.各組的取值范圍太小
B.堵塞注射器小孔的橡膠套漏氣
C.在實(shí)驗(yàn)中用手握住注射器而沒能保持溫度不變
D.壓強(qiáng)的測量值偏小
答案:D
解析:因p-圖象為一直線,故氣體的質(zhì)量一定、溫度不變的條件得到滿足,B、C錯(cuò)誤;取值范圍大小對(duì)實(shí)驗(yàn)無太大影響,A錯(cuò)誤;如圖所示,先將圖線反向延長并和縱坐標(biāo)交于-p,然后將軸向下平移到-p,圖象過原點(diǎn),可見壓強(qiáng)總偏小,D正確。
5.(南陽市xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)帶有活塞的汽缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體。氣體開始處于狀態(tài)a;然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到狀態(tài)c,b、c狀態(tài)溫度相同,如V-T圖所示。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為Pb和Pc,在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac,則( )
A.Pb>Pc,Qab>Qac B.Pb>Pc,Qab
Qac
答案:D
解析:由圖象可知,b、c兩點(diǎn)溫度相同,Vb>Vc,由玻意耳定律pV=C可知:pbQac,故D正確。
6.用絕熱活塞把絕熱容器隔成容積相同的兩部分,先把活塞鎖住,將質(zhì)量和溫度都相同的氫氣和氧氣分別充入容器的兩部分,然后提起銷子S,使活塞可以無摩擦地滑動(dòng),當(dāng)活塞平衡時(shí)( )
A.氧氣的溫度不變 B.氫氣的壓強(qiáng)增大
C.氧氣的體積增大 D.氧氣的內(nèi)能變大
答案:D
解析:質(zhì)量相同,則H2的分子數(shù)多,溫度相同表明兩氣體分子平均動(dòng)能相同,則H2壓強(qiáng)大,釋放后,活塞右移,H2體積變大,同時(shí)對(duì)O2做功,O2的溫度升高,內(nèi)能變大,故選D。
7.(青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品,如圖所示。充氣袋四周被擠壓時(shí),假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,則袋內(nèi)氣體( )
A.體積減小,內(nèi)能增大
B.體積減小,壓強(qiáng)減小
C.對(duì)外界做負(fù)功,內(nèi)能增大
D.對(duì)外界做正功,壓強(qiáng)減小
答案:AC
解析:充氣袋被擠壓時(shí),體積減小,氣體對(duì)外界做負(fù)功,袋內(nèi)氣體與外界無熱交換,由熱力學(xué)第一定律,可得氣體的內(nèi)能增大,溫度升高;氣體體積減小,溫度升高,由理想氣體的狀態(tài)方程可得壓強(qiáng)增大,故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。
8.下列四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說法,其中正確的是( )
A.微粒運(yùn)動(dòng)就是物質(zhì)分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),即布朗運(yùn)動(dòng)
B.當(dāng)兩個(gè)相鄰的分子間距離為r0時(shí),它們間相互作用的引力和斥力大小相等
C.食鹽晶體的物理性質(zhì)沿各個(gè)方向都是一樣的
D.小草上的露珠呈球形的主要原因是液體表面張力的作用
答案:BD
解析:布朗運(yùn)動(dòng)是顆粒的運(yùn)動(dòng)不是分子的運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;食鹽是晶體,晶體具有各向異性的特點(diǎn),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;B、D正確。
9.(廣東湛江一中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)早些年農(nóng)村的小孩子常用舊圓珠筆芯做一種玩具,鐵絲的一端纏繞棉花,用水打濕后從一端塞入筆芯內(nèi),將筆芯的另一端用力在馬鈴薯上觸一下拔出來,然后用力推鐵絲,馬鈴薯小塊高速飛出,能打出十幾米遠(yuǎn)。下列說法正確的是( )
A.在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中,筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高
B.在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中,氣體對(duì)外做功
C.馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自于氣體內(nèi)能
D.馬鈴薯小塊高速飛出時(shí)外界對(duì)筆芯內(nèi)氣體做功
答案:AC
解析:在快速推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中,筆芯內(nèi)密封的氣體經(jīng)歷絕熱壓縮的過程,外界對(duì)氣體做功,內(nèi)能增加,故筆芯內(nèi)密封的氣體的溫度升高,故A正確;在推鐵絲而馬鈴薯小塊未飛出的過程中,氣體被壓縮,是外界對(duì)氣體做功,故B錯(cuò)誤;封閉氣體經(jīng)歷絕熱膨脹過程,推出馬鈴薯,故馬鈴薯小塊高速飛出的動(dòng)能來自于氣體內(nèi)能,這里的氣體類似彈簧,故C正確,D錯(cuò)誤。
10.如圖是某研究小組為了探究“魚鰾的作用”所制作的裝置。具體制作方法如下:在大號(hào)“可樂瓶”中注入半瓶水,在一個(gè)小氣球中放入幾枚硬幣并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢能),將其裝入“可樂瓶”中。通過在水中放鹽改變水的密度后,使氣球恰好懸浮于水中,并擰緊瓶蓋。設(shè)初始時(shí)瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相同。當(dāng)用手?jǐn)D壓“可樂瓶”的上半部分時(shí),下列說法正確的是( )
A.快速擠壓時(shí),瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大
B.快速擠壓時(shí),瓶內(nèi)氣體溫度不變
C.快速擠壓時(shí),瓶內(nèi)氣體體積不變
D.緩慢擠壓時(shí),氣球下降
答案:AD
解析:快速擠壓氣體時(shí),外界對(duì)它做功,來不及熱傳遞,由W+Q=ΔU,內(nèi)能增大,溫度上升,體積變小,瓶內(nèi)壓強(qiáng)變大,則A項(xiàng)對(duì),B、C兩項(xiàng)錯(cuò);緩慢擠壓時(shí),溫度不變,體積變小,瓶內(nèi)壓強(qiáng)變大,對(duì)氣球來說,壓強(qiáng)也增大,溫度不變,體積必然減小,則重力mg大于浮力ρgV氣球,氣球下降,則D項(xiàng)正確。
第Ⅱ卷(非選擇題 共60分)
二、填空題(共3小題,共18分,把答案直接填在橫線上)
11.(5分)成年人一次深呼吸吸入450cm3的空氣,則一次深呼吸所吸入的空氣質(zhì)量是________________kg;所吸入的氣體分子數(shù)是________________個(gè)。(按標(biāo)準(zhǔn)狀況估算,空氣的摩爾質(zhì)量m=29g/mol)
答案:5.810-4kg 1.21022個(gè)
解析:成年人一次呼吸所吸入的空氣質(zhì)量為:
m′=2910-3kg=5.810-4kg
所吸入的氣體分子數(shù):
N=NA=6.021023=1.21022(個(gè))。
12.(6分)某同學(xué)在夏天游玩時(shí),看到有一些小昆蟲可以在水面上停留或能跑來跑去而不會(huì)沉入水中,尤其是湖水中魚兒戲水時(shí)吐出小氣泡的情景,覺得很美,于是畫了一幅魚兒戲水的圖畫如圖,但旁邊的同學(xué)考慮到上層水溫較高和壓強(qiáng)較小的情況,認(rèn)為他的畫有不符合物理規(guī)律之處,請(qǐng)根據(jù)你所掌握的物理知識(shí)指出正確的畫法(用簡單的文字表述,不要畫圖),并指出這樣畫的物理依據(jù)。
(1)正確的畫法應(yīng)為:________________________________。
(2)物理學(xué)依據(jù):____________________________________。
(3)試分析小昆蟲在水面上不會(huì)沉入水中的原因________________________________。
答案:(1)正確畫法應(yīng)為:上面的氣泡體積比下面的氣泡體積要大。
(2)物理學(xué)依據(jù):由理想氣體狀態(tài)方程得V2=V1。
因?yàn)閜1>p2,T2>T1,所以V2>V1。
(3)由于水面的表面張力作用,當(dāng)昆蟲在水面上時(shí),液體的表面向下凹,象張緊的橡皮膜,小昆蟲受到向上的彈力與重力平衡,所以昆蟲可以在水面上停留或能跑來跑去而不會(huì)沉入水中。
13.(7分)利用右圖“驗(yàn)證玻意耳定律”的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證查理定律。
(1)為了完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),除了圖中給出的器材外,還需要?dú)鈮河?jì)、托盤天平、熱水、涼水和________________。
(2)必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟有:①用托盤天平稱出活塞和框架的質(zhì)量M,用氣壓計(jì)讀出實(shí)驗(yàn)室中的大氣壓強(qiáng)p0。按圖安裝器材,在框架兩側(cè)掛上鉤碼,使注射器的下半部分位于量杯之中。往量杯中加入適量的涼水,使注射器內(nèi)的空氣柱位于水面之下。過幾分鐘后,記下鉤碼的質(zhì)量和活塞下表面的位置。同時(shí)________________。
②在量杯中加些熱水,過幾分鐘后在框架兩側(cè)加掛適當(dāng)質(zhì)量的鉤碼,使______________,記下鉤碼的質(zhì)量。同時(shí)______________。
③把步驟②重復(fù)4次。
(3)可用作圖法來驗(yàn)證查理定律是否成立,該圖線的橫坐標(biāo)所代表的物理量及其單位是________________,縱坐標(biāo)所代表的物理量及其單位是________________。
答案:(1)溫度計(jì) (2)用溫度計(jì)測出水溫;氣體體積不變;測出水溫 (3)氣體溫度,開爾文;氣體壓強(qiáng),帕斯卡
解析:(1)需用溫度計(jì)測溫度。
(2)①描述氣體狀態(tài)的三個(gè)參量是壓強(qiáng)、體積、溫度,若鉤碼重力為G,活塞橫截面積是S,則管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)是p0+,記下活塞下表面的位置為了下一步能保證氣體體積不變,同時(shí)應(yīng)該用溫度計(jì)測出水溫,當(dāng)作氣體的溫度;
②使管中封閉氣體中呈現(xiàn)另一狀態(tài),但要保證體積不變,即保持活塞下表面恢復(fù)到步驟1的位置,同時(shí)再測出水溫。
(3)查理定律是等容變化,研究壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系,使兩坐標(biāo)軸作為這兩個(gè)變量的數(shù)軸即可。壓強(qiáng)的單位是帕斯卡,符號(hào)是Pa,溫度的單位是開爾文,符號(hào)是K。
三、論述計(jì)算題(共4小題,共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)
14.(10分)一足夠高的內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直地浸在盛有冰水混合物的水槽中,用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉了一定質(zhì)量的理想氣體,如圖所示。開始時(shí),氣體的體積為2.010-3m3,現(xiàn)緩慢地在活塞上倒上一定量的細(xì)沙,活塞靜止時(shí)氣體的體積恰好變?yōu)樵瓉淼囊话?,然后將氣缸移出水槽,緩慢加熱,使氣體溫度變?yōu)?37℃(大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa)。
(1)求氣缸內(nèi)氣體最終的壓強(qiáng)和體積;
(2)在p-V圖上畫出整個(gè)過程中氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)變化(用箭頭在圖線上標(biāo)出狀態(tài)變化的方向)。
答案:(1)2.0105Pa 1.510-3 m3 (2)如圖所示
解析:(1)p1=1.0105Pa,V1=2.010-3m3,
T1=273K
p2==2.0105Pa,V2=1.010-3m3,T2=273K
p3=2.0105Pa
V3=?,T3=410K
V3==m3=1.510-3m3
(2)如上圖所示
15.(10分)2012年6月16日16時(shí)21分“神舟九號(hào)”飛船載著三名宇航員飛向太空。為適應(yīng)太空環(huán)境,去太空旅行的航天員都要穿航天服。航天服有一套生命保障系統(tǒng),為航天員提供合適的溫度、氧氣和氣壓,讓航天員在太空中如同在地面上一樣。假如在地面上航天服內(nèi)氣壓為1atm,氣體體積為2L,到達(dá)太空后由于外部氣壓低,航天服急劇膨脹,內(nèi)部氣體體積變?yōu)?L,使航天服達(dá)到最大體積。若航天服內(nèi)氣體的溫度不變,將航天服視為封閉系統(tǒng)。
(1)求此時(shí)航天服內(nèi)的氣體壓強(qiáng),并從微觀角度解釋壓強(qiáng)變化的原因;
(2)若開啟航天服保障系統(tǒng)向航天服內(nèi)充氣,使航天服內(nèi)的氣壓恢復(fù)到0.9atm,則需補(bǔ)充1atm的等溫氣體多少升?
答案:(1)0.5atm;氣體分子平均動(dòng)能不變,單位時(shí)間內(nèi)撞擊航天服單位面積上的分子數(shù)減小,故壓強(qiáng)減小
(2)1.6
解析:(1)航天服內(nèi)的氣體,開始時(shí)壓強(qiáng)為p1=1atm,體積為V1=2L,到達(dá)太空后壓強(qiáng)為p2,氣體體積為V2=4L。由玻意耳定律得p1V1=p2V2,解得p2=0.5atm
航天服內(nèi)氣體的溫度不變,則氣體分子平均動(dòng)能不變,體積膨脹,單位體積內(nèi)的分子數(shù)減少,單位時(shí)間內(nèi)撞擊到航天服單位面積上的分子數(shù)減少,故壓強(qiáng)減小。
(2)設(shè)需補(bǔ)充1atm的氣體體積為V′,取總氣體為研究對(duì)象,則有p1(V1+V′)=p3V2,解得V′=1.6L。
16.(11分)(棗莊市xx~xx學(xué)年高二檢測)2014年3月29日,河南欒川縣老君山的人們將20袋新鮮空氣送至河南鄭州綠城廣場讓市民免費(fèi)“品嘗”,很快被市民一“吸”而光。意猶未盡的市民甚至“擰干”已經(jīng)干癟的空氣袋,擠出最后一縷空氣。
設(shè)正常情況下一個(gè)人1min呼吸16次,每次吸入p0=1atm的凈化空氣500mL。一個(gè)空氣袋能裝p=10atm的凈化空氣的體積V=20L。假定這些空氣可以全部被吸掉,人在呼吸空氣時(shí),空氣溫度不變。
(1)試估算一個(gè)人24h需要吸這樣的新鮮空氣的袋數(shù)(結(jié)果保留整數(shù))。
(2)假設(shè)新鮮空氣在壓縮至空氣袋中的過程中,溫度保持不變,則在壓縮過程中新鮮空氣的內(nèi)能如何變化?此過程“吸熱”還是“放熱”?
答案:(1)58袋 (2)內(nèi)能不變,放熱
解析:(1)設(shè)一個(gè)人24h吸入1atm的新鮮空氣的體積為V0,則V0=(166024)500mL=1.152107mL=11.52103L①
設(shè)一袋壓縮新鮮空氣可轉(zhuǎn)化為p0=1atm的空氣的體積為V′,由玻意耳定律有pV=p0V′②
設(shè)一個(gè)人24h需要吸這樣的新鮮空氣的袋數(shù)為n,則
n=③
聯(lián)立以上三式可解得n=58袋。
(2)壓縮過程中新鮮空氣的溫度不變,所以內(nèi)能不變,此過程放熱。
17.(11分)(遼寧師大附中xx~xx學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示,金屬容器被不漏氣的活塞p分成A、B兩部分,A與U形管壓強(qiáng)計(jì)相連,B與閥門K相連。整個(gè)容器內(nèi)溫度均勻而且恒定,A內(nèi)充有1.5L空氣,B內(nèi)充有3L氧氣,大氣壓強(qiáng)為p0=76cmHg,此時(shí)U形管壓強(qiáng)計(jì)左右兩管水銀高度差為h=38cm。打開閥門K,直到壓強(qiáng)計(jì)左右兩管水銀面高度差為h′=19cm時(shí),再關(guān)閉閥門K。求這時(shí)容器內(nèi)B中氧氣質(zhì)量與原來氧氣質(zhì)量的比值。不計(jì)活塞p和容器壁之間的摩擦。
答案:
解析:設(shè)打開開關(guān)K之前A、B內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)均為p,則有:p=p0+h=76+38=114cmHg,
A、B內(nèi)部氣體的體積分別為:V1=1.5L,V2=3L,
設(shè)打開開關(guān)K穩(wěn)定后時(shí)A、B內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)均為p′,則有p′=p0+h′=76+19=95cmHg,A內(nèi)部氣體的體積變?yōu)閂1′,B內(nèi)部原有氣體的體積變?yōu)閂2′,
對(duì)A中氣體,有:pV1=p′V1′
代入數(shù)據(jù)得:V1′=1.8L
對(duì)B中原有氣體,有:pV2=p′V2′
代入數(shù)據(jù)得:V2′=3.6L
開關(guān)K又閉合后,B中剩余氣體的體積為:
V=V1+V2-V1′=1.5+3-1.8=2.7L
B中氧氣質(zhì)量與原來氧氣質(zhì)量的比值為:n===。
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