物理选修3-3 第3章章末综合检测

物理选修3-3 第3章章末综合检测(时间：90分钟；满分：100分)一、单项选择题(本大题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)1．把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明()A．做功可以升高物体的温度B．做功可以改变物体的内能C．做功一定可以增加物体的内能D．做功可以增加物体的热量解析：选 B.当快速下压活塞时，对空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，故B正确．2．下列说法中正确的是()A．热量只能从高温物体传递到低温物体B．只要制冷设备功率足够大，总可以使物体的温度降低到绝对零度C．第二类永动机不能制造成功，是因为它违背了能量守恒定律D．利用浅层和深层海水的温度差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能解析：选D.由热力学第二定律可知A、C错；绝对零度不可达到，B错；利用海水的温差可以制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能，所以D正确．3．(2011年高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图3－1所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体()图3－1A．对外做正功，分子的平均动能减小B．对外做正功，内能增大C．对外做负功，分子的平均动能增大D．对外做负功，内能减小解析：选 A.气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．4．忽略空气阻力和一切摩擦，自由摆动的单摆其振幅不变，则单摆系统的总熵() A．增加B．减小C．不变D．无法确定解析：选 C.由熵增加原理知，在自然过程中，孤立系统的总熵永不减小．若过程是可逆的，则熵不变；若过程是不可逆的，则熵增加．不可逆过程总是向着熵增加的方向变化，可逆过程总是沿等熵线变化．在这个例子中，单摆系统是一个孤立系统，自由摆动的过程是可逆过程，所以总熵不变．5．做功和热传递都可以改变物体的内能，有下列物理过程：①汽缸内雾化柴油的压缩点燃②太阳灶煮饭③擦火柴④钻木取火⑤坠入大气层的人造卫星被烧毁下列判断正确的是()A．属于热传递的只有①②⑤B．属于热传递的只有②C．属于做功过程的只有③④D．属于做功过程的只有③④⑤解析：选 B.①③④⑤都是通过做功来增加物体的内能，使物体的温度升高，②是通过热辐射增加物体的内能，故B项正确．6. 热力学第二定律常见的表述方法有两种：其一，不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化；其二，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．第一种表述方法可以用图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的图来表示，你认为下图中表述正确的是()图3－2图3－3解析：选B.由热力学第二定律的第二种表述和热机的效率不可能达到100%知，热机吸收热量对外做功，同时把热量传给低温物体，故只有B项正确．7．如图3－4所示，密闭绝热容器内有一绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E p(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)，现绳突然断裂，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程()图3－4A．E p全部转换为气体的内能B．E p一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能C．E p全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．E p一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其余部分仍为弹簧的弹性势能解析：选 D.弹簧静止后仍有弹性势能，最后活塞重心升高，重力势能增加，由于气体的体积变小，活塞对理想气体做了功，气体内能增加．二、双项选择题(本大题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对的得6分，只选1个且正确的得3分，有选错或不答的得0分)8．(2011年高考大纲全国卷)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，气体内能可能减少解析：选AD.由热力学第二定律知，热量可以完全转化为功，但要引起其他变化，A选项对．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的两种方式是做功和热传递，B项只说明气体对外做功，没有考虑热传递；C项只说明气体从外界吸收热量，没有考虑做功情况，故B、C选项均错，D选项对．9．(2011年高考山东卷)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是()A．液体的分子势能与体积有关B．晶体的物理性质都是各向异性的C．温度升高，每个分子的动能都增大D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析：选AD.分子势能与分子间距有关，选项A正确；晶体分子分为单晶体和多晶体，单晶体的某个性质具有各向异性，而多晶体具有各向同性，选项B错误；温度升高，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，选项C错误；露珠呈球状就是因为液体表面张力的作用，选项D正确．10．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，状态变化按图3－5中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是()图3－5A．由A→B，气体的分子平均动能增大，吸收热量B．由B→C，气体的分子数密度增大，内能减小，吸收热量C．由C→A，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功D．经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加解析：选AC.A→B，气体温度升高，分子平均动能增大，V增大，气体对外做功，根据ΔU ＝W＋Q，ΔU>0，W<0，所以Q>0吸热，A正确．B→C，气体体积不变，分子数密度不变，由pT＝C知，气体温度降低，ΔU<0，W＝0，Q<0，故放热，B错误．C→A，气体压强不变，体积减小，温度降低，ΔU<0，W>0，所以Q<0，C正确．经过一个循环，气体回复到原来状态，内能不变，D错．三、非选择题(本大题共6小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11．(10分)(1)远古时代，取火是一件困难的事，火一般产生于雷击或磷的自燃．随着人类文明的进步，出现了“钻木取火”等方法．“钻木取火”是通过________方式改变物体的内能，把________转化为内能．(2)某同学做了一个小实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，一小时后取出烧瓶，并迅速把一个气球紧密的套在瓶颈上，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图3－6所示．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的__________，温度__________，体积______________．图3－6解析：(1)做功可以增加物体的内能；(2)当用气球封住烧瓶时，在瓶内就封闭了一定质量的气体，当将瓶子放到热水中，瓶内气体将吸收水的热量，增加气体的内能，温度升高，由理想气体状态方程pV T＝C 可知，气体体积增大． 答案：(1)做功 机械能 (2)热量 升高 增大12．(4分)风力发电是一种环保能源，越来越被人们重视．应用越来越广泛，设风沿水平方向以速度v 垂直吹向一直径为d 的风车圆形叶轮上，空气的平均密度为ρ，假设风的动能有50%最终转化为电能，该风车发电机输出的电功率是______________．解析：任意取一个极短时间t ，在t 时间内吹到风车上的空气质量应为M ＝ρ·π(d 2)2v t ，根据题意有12M v 2η＝Pt ，P ＝ρπd 2v 316. 答案：ρπd 2v 316 13．(8分)一定质量的气体从外界吸收了1×105 cal 的热量，同时气体对外做6×105 J 的功，问：(1)物体的内能变化多少？(2)分子势能是增加还是减少？(3)分子动能如何变化？解析：(1)因气体从外界吸收热量，所以Q ＝1×105×4.2 J ＝4.2×105 J ，气体对外做功，所以W ＝－6×105 J ，根据热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 得ΔU ＝－6×105 J ＋4.2×105 J ＝－1.8×105 J ，所以物体内能减少了1.8×105 J.(2)因为气体对外做功，体积膨胀，分子间距离增大了，分子力做负功，气体的分子势能增加了．(3)因为气体内能减少了，而分子势能增加了，所以分子动能必然减少了，且分子动能的减少量一定大于分子势能的增加量．答案：见解析14．(10分)一个质量为2 kg 的木块静止在光滑水面上，一颗质量为20 g 的子弹以600 m/s 的速度水平射入木块，穿出后的速度变为200 m/s ，木块获得的速度为4 m/s.这一过程中系统损失的机械能60%转化为子弹的内能，已知子弹的比热容为400 J/(kg·℃)，求子弹升高的温度．解析：设子弹初速度为v 0，末速度为v 1，木块末速度为v 2，子弹质量为m ，木块质量为M ，木块和子弹组成的系统损失的机械能：ΔE ＝12m v 20－12m v 21－12M v 22 损失的机械能的60%转化为子弹的内能：ΔE ×60%＝cm Δt代入数据解得：Δt ＝239 ℃.答案：239 ℃15．(10分)如图所示为一汽缸内封闭的一定质量的气体的p －V 图线．当该系统从状态a 沿过程a →c →b 到达状态b 时，有热量335 J 传入系统，系统对外界做功126 J ，求：(1)若沿a →d →b 过程系统对外做功42 J ，则有多少热量传入系统？(2)若系统由状态b 沿曲线过程返回状态a 时，外界对系统做功84 J ，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？解析：(1)沿a →c →b 过程，ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335) J ＝209 J.沿a →d →b 过程，ΔU ＝W ′＋Q ′，Q ′＝ΔU －W ′＝[209－(－42)] J ＝251 J ，即有251 J 的热量传入系统．(2)由a →b ，ΔU ＝209 J.从b →a ，ΔU ′＝－ΔU ＝－209 J.ΔU ′＝W ＋Q ＝84 J ＋Q ，Q ＝(－209－84) J ＝－293 J.负号说明系统放出热量．答案：(1)251 J (2)放热 293 J16．(12分)氢气燃料汽车，氢在发动机内燃烧过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，因此不会产生温室效应，是环保汽车．(1)如果每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出2.858×104 J 的热量，写出H 2燃烧的化学方程式；(2)有一辆氢气燃料汽车质量为6×103 kg ，阻力是车重的0.05倍，最大输出功率为60 kW ，求：①车以a ＝0.5 m/s 2从静止匀加速启动，这个加速过程能持续多少时间？②最大行驶速度为多少？③若此车以最大速度行驶300 km ，发动机效率为50%，则需要多少氢做燃料？ 解析：(1)2H 2＋O 2=====点燃2H 2O (2)①⎩⎪⎨⎪⎧ F －f ＝ma f ＝0.05mg P 额＝F v ′v ′＝at ⇒t ＝P 额ma 2＋0.05mga ＝20 s. ②v ＝P 额f＝20 m/s. ③F ＝f ＝0.05mg ＝3×103 N ，W ＝Fs ＝9×108 J ，W 总＝W η＝1.8×109 J ， 所以m H ＝1.8×109×2×10－32.858×104 kg ＝126 kg. 答案：(1)2H 2＋O 2=====点燃2H 2O (2)①20 s ②20 m/s ③126 kg。