高中物理人教版3第十章热力学定律 模块综合测评 优秀奖

模块综合测评(A)(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分，每小题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1．(2023·长沙高二检测)在一定温度下，当一定量气体的体积增大时，气体的压强减小．关于其原因下列说法正确的是()A．单位体积内的分子数变少，单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数减少B．气体分子的密集程度变小，分子的平均动能不变，单位面积器壁上受到的分子平均作用力减小C．每个分子对器壁的平均撞击力变小D．气体分子的密集程度变小，分子势能变小E．气体分子的密集程度变小，分子势能增大【解析】气体温度不变，分子的平均动能不变，气体分子对器壁的平均撞击力不变，当气体的体积增大时，气体分子的密集程度减小，气体压强减小，A、B正确，C错误；气体的体积增大，分子势能增大，D错误、E正确．【答案】ABE2．(2023·福建高考改编)如图1所示，一定质量的理想气体，由状态a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c.设气体在状态b和状态c的温度分别为Tb和Tc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac则下列选项不正确的是()图1A．Tb＞Tc，Qab＞Qac B．Tb＞Tc，Qab＜QacC．Tb＝Tc，Qab＞Qac D．Tb＝Tc，Qab＜QacE．气体在b、c状态内能相等【解析】由理想气体状态方程可知eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pbVb,Tb)，即eq\f(2p0·V0,Tc)＝eq\f(p0·2V0,Tb)，得Tc＝Tb，则气体在b、c状态内能相等，E正确；因a到b和a到c的ΔU相同，而a到c过程中气体体积不变，W＝0，a到b过程中气体膨胀对外做功，W＜0，根据热力学第一定律：ΔU＝Q＋W可知a到b的吸热Qab大于a到c的吸热Qac，即Qab＞Qac.选项C正确．【答案】ABD3．如图2所示，绝热的汽缸与绝热的活塞A、B密封一定质量的理想气体后水平放置在光滑地面上，不计活塞与汽缸壁的摩擦，现用电热丝给汽缸内的气体加热，在加热过程中下列说法中正确的是()【导学号：11202307】图2A．汽缸仍保持静止B．活塞A、B均向左移动C．密封气体的内能一定增加D．汽缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同E．气缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数不同【解析】对汽缸整体分析，外部各个方向上受到大气的压力相等，所以汽缸保持静止，A对；用电热丝给汽缸内的气体加热后，汽缸内的气体温度升高，内能增大，压强变大，活塞A、B均向外运动，B错，C正确；活塞A的面积大于活塞B的面积，单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数不同，D错，E对．【答案】ACE4．(2023·福建高考改编)下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是．()A．分子间距离减小时分子势能一定减小B．温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈C．物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关D．非晶体的物理性质各向同性而晶体的物理性质都是各向异性E．非晶体、多晶体的物理性质为各向同性【解析】当分子间距r＜r0时，分子间距r减小，分子势能增大，选项A错误；分子热运动的剧烈程度只与温度有关，温度越高，运动越剧烈，选项B正确；温度越高，热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大，选项C正确；多晶体的物理性质为各向同性，选项D错误、E正确．【答案】BCE5.如图3所示，a、b、c三根完全相同的玻璃管，一端封闭，管内各用相同长度的一段水银柱封闭了质量相等的空气，a管竖直向下做自由落体运动，b管竖直向上做加速度为g的匀加速运动，c管沿倾角为45°的光滑斜面下滑，若空气温度始终不变，当水银柱相对管壁静止时，a、b、c三管内的空气柱长度为La、Lb、Lc，则下列选项不正确的是()【导学号：11202308】图3A．Lb＝Lc＝La B．Lb>Lc>LaC．Lb<Lc<La D．Lb<Lc＝LaE．被封闭气体的分子数目相同【解析】设玻璃管的横截面积为S，气体状态经变化达到稳定后，对水银柱应用牛顿第二定律，a管：p0S＋mg－paS＝ma，a＝g，解得pa＝p0；b管：pbS－mg－p0S＝ma，a＝g，解得pb＝p0＋eq\f(2mg,S)；c管：mgsinθ＋p0S－pcS＝ma，由C管和水银柱整体知gsinθ＝a，解得pc＝p0；又因为三管内空气质量相等，温度相同，所以三管内空气的pV＝恒量，pa＝pc<pb故La＝Lc>Lb，选项D正确；同质量气体，分子数目相同，E正确．【答案】ABC6．(2023·南京高二检测)关于分子运动，下列说法中正确的是()A．扩散现象说明了分子间存在着空隙B．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显C．悬浮在液体中的固体微粒的布朗运动是固体颗粒分子无规则运动的反映D．布朗运动的剧烈程度跟温度有关，因此也可以叫做热运动E．扩散现象、布朗运动和分子热运动都随温度的升高而变得剧烈【解析】扩散现象是分子间的渗透，说明分子间存在间隙，A正确．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越不明显，B正确．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子撞击形成的，是液体分子无规则运动的反映，布朗运动是固体微粒的无规则运动，不是热运动，选项C、D错误，E正确．【答案】ABE7．下列关于湿度的说法中正确的是()A．不同温度下，水的绝对湿度不同，而相对湿度相同B．在绝对湿度不变而降低温度时，相对湿度增大C．相对湿度越小，人感觉越舒服D．相对湿度反映了空气中水蒸气含量接近饱和的程度E．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了的衣服不容易晾干【解析】不同温度下，水的绝对湿度可以相同，A错；降低温度，水的饱和汽压减小，绝对湿度不变的条件下，相对湿度增大，B对；相对湿度越小表示空气越干燥，相对湿度越大，表示空气越潮湿，太干燥或太潮湿，人都会感觉不舒服，所以C错；相对湿度是空气中水蒸气的实际压强与该温度下水的饱和汽压之比，所以它反映了水蒸气含量接近饱和的程度，D对；E正确．【答案】BDE8．伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图4所示．一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则()【导学号：11202309】图4A．该温度计的测温物质是槽中的液体B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的E．该温度计与液体温度计相比，缺点是受大气压变化的影响【解析】细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物体是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用它的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错，C、D、E正确．【答案】CDE二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)9．(12分)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的纯油膜的形状如图5所示．若每一小方格的边长为25mm，试问：图5(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的______．图中油酸膜的面积为______m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m．(结果保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：___________________________【解析】油膜面积约占70小格，面积约为S＝70×25×25×10－6m2≈×10－2m2，一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝eq\f(1,50)×eq\f,1000)×10－6m3＝×10－11m3，故油酸分子的直径约等于油膜的厚度d＝eq\f(V,S)＝eq\f×10－11,×10－2)m≈×10－10m.【答案】(1)球形单分子直径×10－21．2×10－11×10－10(2)主要有两个原因：①水面受到落下油滴的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜的面积先扩张后又收缩；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩10．(12分)如图6所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经过太阳曝晒，气体温度由T0＝300K升至T1＝350K.(1)求此时气体的压强；(2)保持T1＝350K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．【导学号：11202310】图6【解析】(1)设升温后气体的压强为p1，由查理定律得eq\f(p0,T0)＝eq\f(p1,T1)①代入数据得p1＝eq\f(7,6)p0.②(2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为V，由玻意耳定律得p1V0＝p0V③联立②③式得V＝eq\f(7,6)V0④设剩余气体的质量与原来总质量的比值为k，由题意得k＝eq\f(V0,V)⑤联立④⑤式得k＝eq\f(6,7).【答案】(1)eq\f(7,6)p0(2)eq\f(6,7)11．(14分)(2023·济南检测)某登山运动员在一次攀登珠穆朗玛峰的过程中，在接近山顶时他裸露在手腕上的防水手表的表盘玻璃突然爆裂了，而手表没有受到任何撞击．该手表出厂时给出的参数为：27℃时表内气体压强为×105Pa(常温下的大气压强值)，当内外压强差超过×104Pa时表盘玻璃将爆裂．当时登山运动员携带的温度计的读数是－21℃，表内气体体积的变化可忽略不计．(1)通过计算判断手表的表盘玻璃是向外爆裂还是向内爆裂？(2)当时外界的大气压强为多少？【解析】(1)以表内气体为研究对象，初状态：p1＝×105Pa，T1＝273＋27＝300K末状态：压强为p2，T2＝273K－21K＝252K根据查理定律，有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)，解得p2＝×104Pa如果手表的表盘玻璃是向内爆裂的，则外界的大气压强至少为p0＝p2＋Δp＝×104Pa＋×104Pa＝×105Pa.大于山脚下的大气压强(即常温下大气压强)，这显然是不可能的，所以可判断手表的表盘玻璃是向外爆裂的．(2)当时外界的大气压强为p1′＝p2－Δp＝×104Pa－×104Pa＝×104Pa.【答案】(1)向外爆裂(2)×104Pa12．(14分)(2023·武汉调研)如图7所示，一直立气缸由两个横截面积不同的圆筒连接而成，活塞A、B间封闭有一定质量的理想气体，A的上方和B的下方分别与大气相通．两活塞用长为L＝30cm的不可伸长的细线相连．可在缸内无摩擦地上下滑动．当缸内封闭气体的温度为T1＝300K时，活塞A、B的平衡位置如图所示．已知活塞A、B的质量均为m＝kg，横截面积分别为SA＝20cm2，SB＝10cm2，大气压强取p0＝×105Pa，重力加速度为g＝10m/s2.图7(1)活塞A、B在图示位置时，求缸内封闭气体的压强；(2)现对缸内封闭气体缓慢加热，为使气缸不漏气，求缸内封闭气体的最高温度．【导学号：112023