物理模块综合检测1.docx

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物理模块综合检测1

物理模块综合检测

（一）

选修3-3

（90分钟　100分）

第Ⅰ卷（选择题　共48分）

一、选择题（本题共12小题,每小题4分,共48分。

多选题已在题号后标出）

1.（多选）（2014·烟台模拟）关于布朗运动和扩散现象,下列说法中正确的是

（　　）

A.布朗运动和扩散现象都能在气体、液体、固体中发生

B.布朗运动和扩散现象都是分子的运动

C.布朗运动和扩散现象都是温度越高越明显

D.布朗运动和扩散现象都是永不停息的

2.（多选）（2014·衡阳模拟）如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示,图中分子势能的最小值为-E0。

若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是（　　）

A.乙分子在P点（x=x2）时,加速度最大

B.乙分子在P点（x=x2）时,其动能为E0

C.乙分子在Q点（x=x1）时,处于平衡状态

D.乙分子的运动范围为x≥x1

3.下列说法中正确的是（　　）

A.布朗运动是悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动

B.多晶体没有固定的熔点

C.液晶的光学性质具有各向异性

D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力

4.（2013·北京高考）下列说法正确的是（　　）

A.液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动

B.液体分子的无规则运动称为布朗运动

C.物体从外界吸收热量,其内能一定增加

D.物体对外界做功,其内能一定减少

5.（2011·福建高考）一定量的理想气体在某一过程中,从外界吸收热量2.5×104J,气体对外界做功1.0×104J,则该理想气体的（　　）

A.温度降低,密度增大　　　B.温度降低,密度减小

C.温度升高,密度增大D.温度升高,密度减小

6.（多选）下列叙述和热力学定律相关,其中正确的是（　　）

A.第一类永动机不可能制成,是因为违背了能量守恒定律

B.能量耗散过程中能量不守恒

C.电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界,违背了热力学第二定律

D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性

7.（多选）

一定质量的理想气体由状态A变化到状态B,气体的压强随热力学温度变化如图所示,则此过程（　　）

A.气体的密度增大

B.外界对气体做功

C.气体从外界吸收了热量

D.气体分子的平均动能增大

8.（2012·广东高考）景颇族的祖先发明的点火器如图所示,用牛角做套筒,木制推杆前端粘着艾绒,猛推推杆,艾绒即可点燃,对筒内封闭的气体,在此压缩过程中（　　）

A.气体温度升高,压强不变

B.气体温度升高,压强变大

C.气体对外界做正功,气体内能增加

D.外界对气体做正功,气体内能减少

9.（2012·福建高考）关于热力学定律和分子动理论,下列说法正确的是（　　）

A.一定量气体吸收热量,其内能一定增大

B.不可能使热量由低温物体传递到高温物体

C.若两分子间距离增大,分子势能一定增大

D.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大

10.

如图所示,导热的汽缸内封闭了一定质量的理想气体,活塞可自由滑动且不漏气,绳一端连接活塞,另一端通过理想定滑轮挂一桶水时,活塞恰好静止,现在桶底部钻一小孔,让水慢慢漏出,设汽缸外部温度恒定不变,则（　　）

A.汽缸内气体压强减小,内能减小

B.汽缸内气体压强增大,内能减小

C.汽缸内气体压强增大,内能不变

D.外界对气体做功,缸内的气体内能增加

11.（多选）（2012·山东高考）以下说法正确的是（　　）

A.水的饱和汽压随温度的升高而增大

B.扩散现象表明,分子在永不停息地运动

C.当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小

D.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小

12.（多选）（2011·新课标全国卷）对于一定量的理想气体,下列说法正确的是

（　　）

A.若气体的压强和体积都不变,其内能也一定不变

B.若气体的内能不变,其状态也一定不变

C.若气体的温度随时间不断升高,其压强也一定不断增大

D.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

E.当气体温度升高时,气体的内能一定增大

第Ⅱ卷（非选择题　共52分）

二、综合题（本题共6小题,共52分。

需写出规范的解题步骤）

13.（8分）

（2013·江苏高考）如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。

其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程（气体与外界无热量交换）。

这就是著名的“卡诺循环”。

（1）该循环过程中,下列说法正确的是（　　）

A.A→B过程中,外界对气体做功

B.B→C过程中,气体分子的平均动能增大

C.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多

D.D→A过程中,气体分子的速率分布曲线不发生变化

（2）该循环过程中,内能减小的过程是　　　（选填“A→B”“B→C”“C→D”或“D→A”）。

若气体在A→B过程中吸收63kJ的热量,在C→D过程中放出38kJ的热量,则气体完成一次循环对外做的功为　　　kJ。

（3）若该循环过程中的气体为1mol,气体在A状态时的体积为10L,在B状态时压强为A状态时的

。

求气体在B状态时单位体积内的分子数。

（已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1,计算结果保留一位有效数字）

14.（8分）（2014·商丘模拟）

（1）（多选）下列说法正确的是（　　）

A.温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则分子的平均动能越大

B.悬浮在液体中的微粒越小,在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少,布朗运动越不明显

C.在各种晶体中,原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性

D.在使两个分子间的距离由很远（r>10-9m）减小到很难再靠近的过程中,分子间的作用力先减小后增大,分子势能不断增大

E.热量可能从低温物体传递到高温物体

（2）一足够高的直立汽缸上端开口,用一个厚度不计的活塞封闭了一段高为80cm的气柱,活塞的横截面积为0.01m2,活塞与汽缸间的摩擦不计,汽缸侧壁通过一个开口与U形管相连,开口离汽缸底部的高度为70cm,开口管内及U形管内的气体体积忽略不计。

已知如图所示状态时气体的温度为7℃,U形管内水银面的高度差h1=5cm,大气压强p0=1.0×105Pa保持不变,水银的密度ρ=13.6×103kg/m3。

求：

①活塞的重力。

②现在活塞上添加沙粒,同时对汽缸内的气体加热,始终保持活塞的高度不变,此过程缓慢进行,当气体的温度升高到37℃时,U形管内水银的高度差为多少?

15.（9分）（2013·新课标全国卷Ⅱ）

（1）（多选）关于一定量的气体,下列说法正确的是（　　）

A.气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,而不是该气体所有分子体积之和

B.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以降低

C.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零

D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加

E.气体在等压膨胀过程中温度一定升高

（2）如图,一上端开口、下端封闭的细长玻璃管竖直放置。

玻璃管的下部封有长l1=25.0cm的空气柱,中间有一段长l2=25.0cm的水银柱,上部空气柱的长度l3=40.0cm。

已知大气压强为p0=75.0cmHg。

现将一活塞（图中未画出）从玻璃管开口处缓缓往下推,使管下部空气柱长度变为l′1=20.0cm。

假设活塞下推过程中没有漏气,求活塞下推的距离。

16.（9分）（2014·青岛模拟）

（1）（多选）2013年12月的第一周,上海遭遇有PM2.5记录以来最严重的一次雾霾天气,给人们的生活和生产带来影响。

PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的、只能用显微镜观察的悬浮颗粒物,其漂浮在空中做无规则运动,很难自然沉降到地面,吸入后会进入血液对人体形成危害。

矿物燃料燃烧排放的残留物是形成PM2.5的主要原因。

下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）

A.温度越高,PM2.5的运动越激烈

B.PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C.周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空气中做无规则运动

D.倡导低碳生活,减少化石燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度

E.风速大小对PM2.5污染物的扩散没有影响

（2）如图所示,两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中,管的上部有一定长度的水银,两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中,开启上部连通左右水银的阀门A,当温度为300K平衡时水银的位置如图,其中左侧空气柱长度L1=50cm,左侧空气柱底部的水银面与水银槽液面高度差为h2=5cm,左右两侧顶部的水银面的高度差为h1=5cm,大气压为75cmHg。

求：

①右管内气柱的长度L2。

②关闭阀门A,当温度升至405K时,左侧竖直管内气柱的长度L3。

17.（9分）

（1）（多选）下列说法中正确的是（　　）

A.晶体一定具有规则的几何外形

B.有些小昆虫能在水面上自由行走,这是由于液体有表面张力

C.当液晶中电场强度不同时,液晶对不同颜色光的吸收强度不同

D.当氢气和氧气的温度相同时,它们分子的平均速率相同

E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数和温度有关

（2）一定质量理想气体的p-V图像如图所示,其中a→b为等容过程,b→c为等压过程,c→a为等温过程,已知气体在状态a时的温度Ta=300K,在状态b时的体积Vb=22.4L。

求：

①气体在状态c时的体积Vc;

②试比较气体由状态b到状态c过程从外界吸收的热量Q与对外做功W的大小关系,并简要说明理由。

18.（9分）

（1）（多选）如图所示的四幅图分别对应四种说法,其中正确的是（　　）

A.微粒运动就是物质分子的无规则热运动,即布朗运动

B.当两个相邻的分子间距离为r0时,它们间相互作用的引力和斥力大小相等

C.食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的

D.小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用

（2）为适应太空环境,去太空旅行的航天员都要穿航天服。

航天服有一套生命系统,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1.0×105Pa,气体体积为2L,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4L,使航天服达到最大体积。

若航天服内气体的温度不变,将航天服视为封闭系统。

①求此时航天服内的气体压强;

②若开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内的气压恢复到9.0×104Pa,则需补充1.0×105Pa的等温气体多少升?

答案解析

1.C、D　布朗运动与扩散现象发生条件不一样。

布朗运动只能在气体、液体中发生,而扩散现象可以在固体、液体、气体任何两种物质之间发生,故A错。

布朗运动是微粒的运动而不是分子的运动,故B错。

布朗运动与扩散现象的共同点是两者都是永不停息的,并且温度越高越明显,故C、D正确。

2.B、D　由题图可知当x=x2时分子势能最小,即为平衡位置,其加速度为零,A错;由于两分子所具有的总能量为0,即E总=Ep+Ek,故在x2处Ek=E0,B对;当x=x1时分子势能为0,但分子力表现为斥力,处于非平衡态,C错;当x

3.C　布朗运动是悬浮在液体中的固体微粒在液体分子撞击下所做的无规则运动,选项A错误;多晶体有固定的熔点,选项B错误;液晶的光学性质具有各向异性,选项C正确;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力,选项D错误。

4.A　布朗运动是颗粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,故A正确,B错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,物体从外界吸收热量,其内能不一定增加,物体对外界做功,其内能也不一定减少,故C、D错误。

5.D　由热力学第一定律ΔU=W+Q,Q=2.5×104J,W=-1.0×104J,可知ΔU大于零,气体内能增加,温度升高,A、B错;气体对外做功,体积增大,密度减小,C错,D对。

6.A、D　第一类永动机是指不消耗能量却可以不断对外做功的机器,违背了能量守恒定律,A正确;电冰箱在电机做功情况下,不断地把冰箱内的热量传到外界,没有违背热力学第二定律,能量耗散过程能量守恒,只是能量的转化具有方向性,B、C错误,D正确。

7.A、B　气体由状态A变化到状态B为等温变化,由玻意耳定律pAVA=pBVB,pB>pA,所以VA>VB,气体体积减小,外界对气体做功,气体密度增加,A、B正确。

由于温度不变,气体的分子平均动能不变,D错误。

温度不变,气体的内能不变,外界对气体做功,由ΔU=W+Q,气体放出热量,C错。

8.B　由于套筒内封闭着一定质量的气体,当猛推推杆时推杆迅速压缩气体,外界对气体做正功。

由于这一过程进行得很快,可以看成是一个近似的绝热过程,即整个系统来不及向外界传递热量。

根据热力学第一定律,这时外力做的功只能用来增加气体的内能。

这就使气体分子的运动加剧,引起气体分子平均动能增加,气体温度升高。

所以艾绒即刻被点燃。

由于被封闭的气体质量不变,温度升高,而体积变小,则由气体状态方程知压强变大。

故B选项正确,其他选项都错。

9.D　据热力学第一定律ΔU=W+Q可知气体吸收热量对外做功,内能不一定增大,A错;热量可以由低温物体传递到高温物体但要引起其他变化,B错;两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大,D对;当分子间作用力表现为斥力时,距离增大,分子势能减小,C错。

10.C　水慢慢流出的过程中,气体压强增大,由于气体温度不变,内能不变,故A、B、D错,C对。

11.A、B　液体的饱和汽压与温度有关。

温度越高,饱和汽压越大,A对;扩散现象表明,分子在永不停息地运动,温度越高,分子的运动越剧烈,B对;当分子间距离增大时,分子间引力和斥力都减小,只是斥力减小得更快些,C错;由盖—吕萨克定律可知,在压强保持不变的条件下,体积与热力学温度成正比,体积变大,温度升高,气体的平均动能增大,D错。

12.A、D、E　对一定质量的理想气体,有

=常量,当体积和压强不变时,温度也不变,而其内能仅由温度决定,故其内能不变,因此A正确。

在等温时,理想气体内能不变,但其状态可以变化,并遵循玻意耳定律,故B错。

由于

=常量,当V与T成正比时,p不变,故C错。

对气体,在等压和等容情况下,比热容不同,因此D正确。

由于理想气体的内能仅由温度决定,温度升高,内能增大,故E正确。

13.【解析】

（1）选C。

A→B的过程中,气体的体积变大,故气体对外界做功,A项错误;B→C的过程中体积膨胀,对外做功,温度降低,故分子的平均动能减小,B项错误;C→D的过程中,等温压缩,体积变小,故单位体积内所含的气体分子数变多,在相等的时间里,碰撞单位面积器壁的分子数随之增多,C项正确;D→A的过程中,由于是绝热变化,而体积变小,外界对气体做功,气体内能增加,温度升高,故气体分子的速率分布曲线的峰值要向更高速率处偏移,D项错误。

（2）A→B的过程中为等温变化,气体内能不变;B→C的过程中,温度降低,内能减少;C→D的过程中,由于是等温变化,气体内能不变;D→A的过程中,由于是绝热变化,而体积变小,外界对气体做功,气体内能增加。

根据热力学第一定律,气体内能的增加等于外界做功与系统吸热之和。

在本题所述情景中,经过一个循环,内能增量为零,则63kJ-38kJ+W=0,得W=-25kJ,负号表示系统对外做功。

（3）等温过程中pAVA=pBVB,单位体积内的分子数为n=

解得n=

代入数据得n=4×1025m-3。

答案：

（1）C　

（2）B→C　25　（3）4×1025m-3

14.【解析】

（1）选A、C、E。

温度是分子平均动能的标志,物体温度越高,则分子的平均动能越大,选项A正确。

悬浮在液体中的微粒越小,在某一瞬间跟它相撞的液体分子数就越少,布朗运动越明显,选项B错误。

在各种晶体中,原子（或分子、离子）都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,选项C正确。

在使两个分子间的距离由很远（r>10-9m）减小到很难再靠近的过程中,分子间的作用力先增大后减小再增大,分子势能先减小后增大,选项D错误。

热量可能从低温物体传递到高温物体,如电冰箱工作时依靠压缩机将热量从低温物体传递到高温物体,选项E正确。

（2）①由p0+

=p0+ρgh1

解得G活塞=ρgh1S=13.6×103×10×0.05×0.01N=68N

②汽缸内的气体做等容变化,由

=

可得h2=0.134m=13.4cm

答案：

（1）A、C、E　

（2）①68N　②13.4cm

15.【解析】

（1）选A、B、E。

气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积,因为气体分子之间有很大的空隙,不是所有分子体积之和,选项A正确;温度是大量气体分子平均动能的标志,反映了物体内分子热运动的剧烈程度,选项B正确;气体压强是大量分子无规则热运动对器壁的碰撞产生的,与失重无关,选项C错误;气体从外界吸收热量,如果气体对外做功,其内能可能减小,选项D错误;根据

=常量可知,在等压膨胀过程中,温度一定升高,选项E正确。

（2）以cmHg为压强单位,在活塞下推前,玻璃管下部空气柱的压强为p1=p0+

设活塞下推后,下部空气柱的压强为p1′,由玻意耳定律得p1l1=

p′1l′1

如图,设活塞下推距离为Δl,则此时玻璃管上部空气柱的长度为

l′3=l3+l1-l′1-Δl

设此时玻璃管上部空气柱的压强为p3′,则

p3′=p1′-

pl2

由玻意耳定律得p0l3=p′3l′3

联立以上各式,代入数据解得Δl=15.0cm

答案：

（1）A、B、E　

（2）15.0cm

16.【解析】

（1）选A、C、D。

PM2.5颗粒的运动是布朗运动,不是分子的运动,温度越高,PM2.5的运动越激烈,A项正确、B项错误;PM2.5颗粒的无规则运动是周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡性造成的,C项正确;低碳生活,减少化石燃料的使用能减小PM2.5在空气中的浓度,D项正确;空气的流动有利于PM2.5污染物的扩散,E项错误。

（2）①左管内气体压强p1=p0+h2=80cmHg,

右管内气体压强p2=p1+h1=85cmHg,p2=p0+h3

得右管内外液面高度差为h3=10cm,

则L2=L1-h1-h2+h3=50cm

②设玻璃管横截面积为S,对左侧管内气体：

p1=80cmHg,V1=50S,T1=300K

当温度升至405K时,

设左侧管内水银面下降了xcm,则有：

p′1=（80+x）cmHg,

V′1=L3S=（50+x）S,T2=405K

根据

=

代入数据得x=10cm

则左侧竖直管内空气柱长度L3=60cm。

答案：

（1）A、C、D　

（2）①50cm　②60cm

17.【解析】

（1）选B、C、E。

单晶体一定具有规则的几何外形,而多晶体不具有规则的几何外形,选项A错误;由于表面张力作用,被压弯的液面收缩,使小昆虫能在液面上行走,当液晶中电场强度不同时,液晶对不同颜色光的吸收强度不同,选项B、C正确;当氢气和氧气的温度相同时,它们分子的平均动能相同,但平均速率不相同,选项D错误;气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内的分子数和温度有关,选项E正确。

（2）①气体从c→a做等温变化,根据玻意耳定律得

paVa=pcVc,又a→b为等容过程,

所以Va=Vb=22.4L。

解得Vc=

=

=67.2L。

②气体由状态b到状态c为等压过程,由盖—吕萨克定律可知,体积增大时温度升高,所以气体内能ΔU增大。

由于b→c气体对外做功,W为负值,气体吸收热量,Q为正值,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体吸收的热量Q大于气体对外做的功W。

答案：

（1）B、C、E　

（2）①67.2L　②见解析

18.【解析】

（1）选B、D。

布朗运动是颗粒的运动,而不是分子的运动,A错误;食盐是晶体,分子的排列是有序排列,在不同方向上分子的排列情况不同,因此具有各向异性,故C错误;分子间的距离为r0时,引力和斥力大小相等,分子力为零,B正确;小草上的露珠呈球形是由于液体表面张力使液体的表面有收缩到最小的趋势,D正确。

（2）①航天服内气体经历等温过程,

p1=1.0×105Pa,V1=2L,V2=4L

由玻意耳定律p1V1=p2V2,得p2=5.0×104Pa。

②设需要补充的气体体积为V,将补充的气体与原航天服内气体视为一个整体,充气后的气压p3=9.0×104Pa,由玻意耳定律p1（V1+V）=p3V2得V=1.6L。

答案：

（1）B、D　

（2）①5.0×104Pa　②1.6L