人教版高中物理选修3-3第十章章末检测
最新人教版高中物理选修3-3：测试卷(十)含答案
高中同步测试卷(十)期末测试卷(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题目要求．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．)1．给旱区送水的消防车停于水平面，在缓慢放水的过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( A．从外界吸热)B．对外界做负功D．内能增加C．分子平均动能减少2．将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，此时与硬币重力相平衡的力是( ) A．水膜的弹力B．水的表面张力C．水的浮力和表面张力的合力D．水的浮力和空气的浮力的合力3．汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这个过程中(A．汽车的机械能守恒)B．汽车的动能和势能相互转化C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减小D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变4．下列说法中正确的是( )A．温度升高，物体的动能增大B．气体的体积增大时，分子势能一定增大C．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小D．已知阿伏加德罗常数和某种气体的密度，就一定可以求出该种气体的分子质量5．关于饱和汽及饱和汽压的正确结论是(A．密闭容器中某种蒸汽开始时若是饱和的，保持温度不变，增大容器的体积，蒸汽的压强一定会减小)B．对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大C．温度不变时，饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D．相同温度下，各种液体的饱和汽压都相同6．下列关于湿度的说法中正确的是(A．绝对湿度大，相对湿度一定大)B．相对湿度是100%，表明在当时温度下，空气中水蒸气已达饱和状态C．相同温度下绝对湿度越大，表明空气中水蒸气越接近饱和D．露水总是出现在夜间和清晨，是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化的缘故7．下列说法中正确的是( )A．物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大B．物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大C．物体温度降低，其内能一定增大D．物体温度不变，其内能一定不变8.如图所示，ABCD是一厚度均匀的由同一种材料构成的圆板．AB和CD是互相垂直的两条直径，把圆板从图示位置转90°后，电流表读数发生了变化(两种情况下都接触良好)．关于圆板，下列说法正确的是( )A．圆板是非晶体C．圆板是单晶体B．圆板是多晶体D．圆板沿各个方向导电性能不同9．给一定质量、温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”．某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在相互作用的势能．在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的．关于这个问题的下列说法中正确的是( A．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功B．水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功C．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功D．水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功) 10．下列四幅图的有关说法中，正确的是( )A．分子间距离为r时，分子间不存在引力和斥力B．估测油酸分子直径大小d时，可把油酸分子简化为球形处理C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功11．如图所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A的密度小，B的密度较大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程气体吸热Q，气体内能增量为 ΔE，则(A．ΔE＝Q)B．ΔE<QC．ΔE>Q D．无法比较12．如图所示，一端开口的圆筒中插入光滑活塞，密闭住一段理想气体，其状态参量为p、V、T，在与外界无热交换的情况下，0 0 0先压缩气体到p、V、T 状态，再让气体膨胀到p、V、T 状态，若1 1 12 2 2V<V<V，则()1 0 2A．T>T>T B．T＝T＝T1 02 1 0 2C．T<T<T D．无法判断1 0 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12题号答案二、非选择题(本题共4 小题，共40 分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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．)13．(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________转变成内能．(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地套在瓶颈上，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．这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________．14．(10分)已知汞的摩尔质量为M＝200.5×10 kg/mol，密度为ρ＝13.6×10 kg/m ，－3 3 3阿伏加德罗常数N＝6.0×10 mol .求：23 －1A(1)一个汞原子的质量(用相应的字母表示即可)；(2)一个汞原子的体积(结果保留一位有效数字)；(3)体积为1 cm 的汞中汞原子的个数(结果保留一位有效数字)．315．(10分)如图所示，一定质量的理想气体，从状态A等容变化到状态B，再等压变化到状态D.已知在状态A时，气体温度t＝327°C.A(1)求气体在状态B时的温度；(2)已知由状态B→D的过程，气体对外做功W，气体与外界交换热量Q，试比较W与Q 的大小，并说明原因．16.(10分)如图所示，两个截面积均为S的圆柱形容器，左右两边容器高均为H，右边容器上端封闭，左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的轻活塞(重力不计)，两容器由装有阀门的极细管道(体积忽略不计)相连通．开始时阀门关闭，左边容器中装有热力学温度为T的理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打0开，活塞便缓慢下降，直至系统达到平衡，此时被封闭气体的热力学温度为T，且T＞T.求此过程中外界对气体所做的功．(已知大气压强为p)参考答案与解析pV 1．[导学号：65430147]解析：选A.把车胎内气体看做理想气体，由气体状态方程T＝C可知，在T不变的情况下，若p减小，则V增大，故气体对外界做功，B错．温度不变，理想气体分子的平均动能不变、内能不变，C、D错．结合热力学第一定律 ΔU＝W＋Q，由于W为负值，Q>0即从外界吸热，故A正确．2．[导学号：65430148]解析：选A.水的表面张力是液面之间的相互作用，不是液面对硬币的作用；硬币并未进入水中，所以不存在浮力的问题．所以A正确．3．[导学号：65430149]解析：选D.汽车沿斜坡匀速下滑的过程中，动能不变，重力势能减小，故机械能减小，但减小的重力势能没有转化为动能而是转化为内能，而总能量是守恒的，故A、B、C错误，D正确．4．[导学号：65430150]解析：选C.温度升高，物体分子平均动能增大，温度的高低与物体的动能无关，A错误；气体的体积增大时，如果表现为引力，则引力做负功，分子势能增大，如果表现为斥力，则斥力做正功，分子势能减小，B错误；分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，C正确；已知阿伏加德罗常数和某种气体的密度，只能求出标准气压下气体的分子质量，D错误．5．[导学号：65430151]解析：选B.饱和汽处在动态平衡中，当温度或体积变化时，只要有足够的液体它还会达到平衡的，即其饱和压强只与液体种类和温度有关，所以饱和汽不符合理想气体的状态方程，B对．6．[导学号：65430152]解析：选BCD.相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值，所以A错，B、C对；当绝对湿度不变的情况下，温度降低，饱和汽压降低，所以相对湿度变大，当达到饱和以后，随着温度的继续降低，水蒸气将液化为水，即露水，若此时温度低于零摄氏度，则为霜．所以D对．7．[导学号：65430153]解析：选B.温度是分子平均动能的标志，所以物体温度升高，其分子的平均动能增大；而物体的内能是物体中所有分子的分子动能和分子势能的总和，所以只根据温度变化情况无法确定其内能的变化情况，故B正确，A、C、D均错误．8．[导学号：65430154]CD9．[导学号：65430155]解析：选D.温度升高，水分子的平均动能增大；水分子间的总势能增大说明要克服分子间的结合力做功，所以D正确．10．[导学号：65430156]解析：选BC.分子间距离为r时，分子间引力和斥力大小相等，选项A错误．估测油酸分子直径大小d时，可把油酸分子简化为球形处理，选项B正确．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，选项C正确．猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功，选项D错误．11．[导学号：65430157]解析：选B.抽去隔板前A、B气体的整体重心在中线以下，抽去隔板待气体混合均匀后重心恰好在中线上，所以系统的重力势能增大，由能量守恒定律，吸收的热量一部分增加气体内能，一部分增加重力势能，所以B正确．12．[导学号：65430158]解析：选A.从题目给出的条件，V<V<V和“与外界无热交102换”，根据热力学第一定律，我们可以知道，从V→V的过程，气体体积减小，外界对气体01做功，而系统吸放热为零，则内能一定增加，理想气体内能增加意味着温度增加，所以T>T.10从状态1经过状态0到状态2，气体体积膨胀，气体对外做功，内能减少，温度降低，所以T>T，则T>T>T.本题的正确答案为A.0210213．解析：[导学号：65430159](1)热力学第一定律是对能量守恒定律的一种表述方式．热力学第一定律指出，热能可以从一个物体传递给另一个物体，也可以与机械能或其他 能量相互转换，在传递和转换过程中，能量的总值不变．所以钻木取火是通过做功把机械能 转化为内能．[导学号：65430160] (2)热量可以从一个物体传递给另一个物体(高温到低温)，使物 体的温度升高；一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积V 随温度T 线性地变化．所 以从冰箱里拿出的烧瓶中的空气(低温)吸收水(高温)的热量，温度升高，体积增大．答案：(1)做功 机械能 (2)热量 升高 增大M14．[导学号：65430161] 解析：(1)一个汞原子的质量为m ＝ . N0 AV M 200.5×10－3 (2)一个汞原子的体积为V ＝ ＝ ＝ m ＝2×10 m . m 3 －29 3 N ρN 13.6×10×6.0×10 A0 3 23AρVN 13.6×10×1×10 ×6.0×10 M 3 －6 23(3)1 cm 的汞中含汞原子个数n ＝ A ＝ ＝4×10 (个)． 223 200.5×10－3 M答案：(1)N (2)2×10m (3)4×10 个 －29 3 22 Ap p 15．[导学号：65430162] 解析：(1)气体由状态A 变化到状态B ，由查理定律 ＝ 可A B T T A B得p p 1 T ＝ T ＝ ×(327＋273)K ＝300 KB 2 B A A所以t ＝27 °C.B (2)由B →D 的过程，气体温度升高，内能增大，由热力学第一定律ΔU ＝Q －W ＞0 可得Q ＞W .答案：(1)27 °C (2)Q ＞W 原因见解析16．[导学号：65430163] 解析：打开阀门后，气体通过细管进入右边容器，活塞缓慢 向下移动，气体作用于活塞的压强仍为p .活塞对气体的压强也是p .设达到平衡时活塞的高 0 0 度为x ，根据理想气体状态方程得：pSH pS （x ＋H ） ＝ 0 T 0 TT 解得：x ＝ －1 HT 0TW ＝pS (H －x )＝pSH 2－ . T 0 0 0T答案：pSH 2－ T 0 0。
人教版高中物理选修3-3章末测试题及答案全套.doc
最新人教版高中物理选修3-3章末测试题及答案全套章末质量评估（第七章）（时间：90分钟满分：100分）一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30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）A. 长期放煤的地方，地面下1 cm深处的泥土变黑B. 炒菜时，可使满屋子嗅到香味1.下列现象中，不能用分子的热运动来解释的是（）C.大风吹起地上的尘土到处飞扬D・食盐粒沉在杯底，水也会变咸解析：长期放煤的地方，地面下lcm深处的泥土变黑，炒菜时，可使满屋子嗅到香味，食盐粒沉在杯底，水也会变咸，都属于扩散现象.答案:C2.下述现象中说明分子之间有引力作用的是（）A.两块纯净铅柱的接触面刮平整后用力挤压可以粘在一起丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引轻小物体C.磁铁能吸引小铁钉D.自由落体运动解析：把接触面磨平，使两个铅块的距离接近分子间引力发生作用的距离，两个铅块就会结合在一起，两个铅块的分子之间就存在着引力，故A正确；丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引轻小物体是静电吸附，故B错误；磁铁能吸引小铁钉，为磁场力作用，故C错误；自由落体运动为万有引力作用，故D错误.答案：A3.关于分子质量，下列说法正确的是（）A・质量数相同的任何物质，分子数都相同B.摩尔质量相同的物体，分子质量一定相同C. 分子质量之比一定不等于它们的摩尔质量之比D. 密度大的物质，分子质量一定大解析：不同物质分子质量不同，质量数相同的不同物质，分子数不一定相 同，A 错；摩尔质量相同，分子量也相同，分子质量一定相同，B 正确，C 错 误；密度大的物体，单位体积的质量大，但分子质量不一定大，D 错误.答案:B4. 下列关于布朗运动的说法中，正确的是（）B. 颗粒越大，与颗粒撞击的分子数越多，布朗运动越明显C. 如果没有外界的扰动，经过较长时间，布朗运动就观察不到了D. 温度高低对布朗运动没有影响解析：布朗运动是由微粒周围的液体分子对微粒作用的不均衡性引起的， 微粒越小，温度越高，布朗运动越显著，因此A 正确，B. D 错误；布朗运动 永不停息，C 错误.答案：A5. 同学们一定都吃过味道鲜美的烤鸭，烤鸭的烤制过程没有添加任何调料, 只是在烤制之前，把烤鸭放在腌制汤中腌制一定时间，盐就会进入肉里.则下列说法正确的是（）A. 如果让腌制汤温度升高，盐进入鸭肉的速度就会加慢烤鸭的腌制过程说明分子之间有引力，把盐分子吸进鸭肉里C. 在腌制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面出来D. 把鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，将不会有盐分子进入鸭肉解析：盐分子进入鸭肉是因为盐分子的扩散，温度越高扩散得越快，A 错 误；盐进入鸭肉是因为盐分子的无规则运动，并不是因为分子引力，B 错误； 盐分子永不停息的做无规则运动，有的进入鸭肉，有的离开鸭肉，C 正确；冷 冻后，仍然会有盐分子进入鸭肉，只不过速度慢一些，D 错误.A. 颗粒越小，布朗运动越明显B.答案=C6.分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而A. 分子间引力随分子间距的增大而增大变化，则（）B.分子间斥力随分子间距的减小而增大C.分子间相互作用力随分子间距的增大而增大D. 分子间相互作用力随分子间距的减小而增大解析：如图所示，根据分子力和分子间距离关系图象，选B.答案:B7.以下说法正确的是（）A.机械能为零、内能不为零是可能的B.温度相同，质量相同的物体具有相同的内能C.温度越高，物体运动速度越大，物体的内能越大D.0 °C的冰的内能比等质量的0 °C的水的内能大解析：A正确，因为机械能可以为零，但内能是分子动能和分子势能的总和，而分子动能又是分子无规则运动引起的.所以分子动能不可能为零.那么物体的内能当然也不可能为零；B不正确，因为物体的内能由物体的温度和体积来决定与物体运动的宏观速度无关；C也不正确，原因同上；由于0 °C的冰的体积比0 °C的水大，温度相同，有的同学错认为D正确，实际上有较为复杂的反常膨胀的现象，我们用体积来讨论其内能是不适合的，可以从能量角度来讨论，因为0 °C的冰熔化为0 °C的水要吸收热量或对它做功，所以冰溶化为水内能增加，所以0 °C的水的内能比等质量的0 °C的冰的内能大，该题正确的选项为A.答案：A&在两个分子间的距离由m （平衡位置）变为10心的过程中，关于分子间的解析：分子间距r=r 0时，分子力F=0;随尸的增大，分子力表现为引力; 当/ = 10/0时，F=0,所以F 先增大后减小.在分子间距由心至10心的过程中, 始终克服分子引力做功，所以分子势能一直增大，所以B 正确，其他选项错误.答案：B9.有甲、乙两个物体，已知甲的温度比乙的温度高，则可以肯定（）A. 甲物体的内能比乙物体的内能大B. 甲物体含的热量比乙物体含的热量多C. 甲物体分子的平均动能比乙物体分子的平均动能大D. 如果降低相同的温度，甲比乙放出的热量多解析：温度是分子平均动能的标志，温度高的物体，分子平均动能一定大， 而内能则是所有分子动能、势能的总和，故温度高的物体内能不一定大，A 错 误、C 正确；热量是热传递过程内能的迁移，与内能的多少无关，故B 错误； 降低温度时，放出热量的多少与物体的质量及比热容有关，与温度高低无关，D 错误.答案:C10・两个相距较远（此时它们之间的分子力可以忽略）的分子在靠近的过程中A. 分子间的引力减小，斥力增大B. 分子力先增大后减小，然后再增大C. 分子势能先增大后减小D ・分子势能先增大后减小，然后再增大作用力F 和分子间的势能Ep 的说法中，正确的是（）F 不断减小，目不断减小F 先增大后减小，Ep 不断增大F 不断增大，血先减小后增大F 、Ep 都是先减小后增大A. B. C. D.解析：开始时由于两分子之间的距离大于分子力表现为引力做正功.分子间的距离一直减小，则分子力先增大后减小.当距离减为m时，分子力表现为斥力做负功，随距离的减小斥力增大.故分子力先增大后减小再增大，分子势能先减小后增大，当距离减为m时，分子势能最小，故选B.答案:B二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求）A. 分子是组成物质的］11.关于分子动理论，下述说法不正确的是（）B.物质是由大量分子组成的C.分子永不停息地做无规则运动D・分子间有相互作用的引力或斥力解析：分子是保持物质化学性质的最小微粒，A错误；分子间同时存在相互作用的引力和斥力，D错误.答案：AD12・下列说法不正确的是（）A.物体内所有分子的动能之和等于这个物体的动能B.物体的分子势能由物体的温度和体积决定C.自行车轮胎充气后膨胀，主要原因是气体分子间有斥力D.物体的内能和其机械能没有必然联系，但两者可以相互转化解析：所谓物体的动能是指物体的宏观运动的动能，而非微观的分子的动能，故A错.物体的分子势能由物体的体积决定，故B错.自行车轮胎充气后轮胎膨胀，主要是因为分子间有空隙，气体对轮胎有压强，故C错.答案：ABC13・下列事实中能说明分子间存在斥力的是（）A.气体可以充满整个空间B.给自行车车胎打气，最后气体很难被压缩C. 给热水瓶灌水时，瓶中水也很难被压缩D. 万吨水压机可使钢锭变形，但很难缩小其体积解析：气体分子间距离很大，分子力表现为引力；打气时，需要用力是由 于要克服气体压强的原因.答案：CD14. 在显微镜下观察布朗运动时，布朗运动的剧烈程度（） 与悬浮颗粒的大小有关，颗粒越小，布朗运动越显著与悬浮颗粒中分子的大小有关，分子越小，布朗运动越显著与观察时间的长短有关，观察时间越长，布朗运动越趋平稳 解析：布朗运动是分子无规则碰撞悬浮颗粒引起的，温度一定，布朗运动 的激烈程度就不变，与运动的时间无关.答案：AC三、非选择题（本题共5小题，共54分.把答案填在题中的横线上或按照 题目要求作答.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）15. （9分）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，（1）某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积;③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定; ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面 积.改正其中的错误: A. B.C. 与温度有关，温度越高，布朗运动越显著D.（2）若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%, 一滴溶液的体积为4.8X10—3皿匚其形成的油膜面积为40 cm2,则估测出油酸分子的直径为m.解析：（1）②由于一滴溶液的体积太小，直接测量时相对误差太大，应用微 小量累积法减小测量误差.③液面上不撒痒子粉时，滴入的油酸酒精溶液在酒精挥发后剩余的油膜不 能形成一块完整的油膜，油膜间的缝隙会造成测量误差增大甚至实验失败.（2）由油膜的体积等于一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积可得: 7 4・8><10一叹10*0・10% d=S = 40X10"4答案：（1）②在量筒中滴入N 滴溶液③在水面上先撒上库子粉（2）1.2X10—9 16. （9分）在做“用油膜法估测分子大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度 为每2 000 mL 溶液中有纯油酸1 mL ・用注射器测得1 mL 上述溶液有200滴, 把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痒子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为lcm,则每一滴油酸酒精数据，估测出油酸分子的直径是 ________ m.解析：每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为由题图可知油酸膜的面积是41 cm 2, m = 1.2X 10-9m.溶液中含有纯油酸的体积是mL,油酸膜的面积是 cml 据上述 17= ------- X y 2 000 ^^mL = 2.5X 10_6mL.由公式d=右得d=6.1 X 10_10in.答案：2.5 X10"6 41 6.1 X1O"1017.（10分）已知铜的摩尔质量为6.4X10—2 kg/mol,密度为8.9X103 kg/m3,18. （13分）2009年末，世界环境大会在哥本哈根召开，引起全球关注，环 境问题越来越与我们的生活息息相关.比如说公共场所禁止吸烟，我们知道被 动吸烟比主动吸烟害处更大.试估算一个高约2・8 m,若只有一人吸了一根烟（人正常呼吸一次吸入气体300 cm 3, 一根烟大约吸10次）.（1）估算被污染的空气分子间的平均距离.（2）另一不吸烟者一次呼吸大约吸入多少个被污染过的空气分子？解析：（1）吸烟者抽一根烟吸入气体的总体积为10X300 cm 3,含有空气分子 数为 X 6.02 X 1023 个=8・1 X 1022个. 办公室单位体积空间內含被污染的空气分子数为 8 舄°X2.8个/米3=2.9X1021个/米打每个污染分子所占体积为阿伏加德罗常数为6.0X1023 mol 1,试估算铜原子的直径（要求保留一位有效数字）.解析：每一个铜原子的体积为 M 殊 6・4><10一2=P^V A =8.9 X103 X 6.0 X1023in %L2X1°积约10 m?的办公室, 10X300X1Q-6=22・4><10一3 每一个铜原子的直径为 答案:3X10_10m7=2.93所以平均距离为Z=VP=7X10-8m・（2）被动吸烟者一次吸入被污染的空气分子数为2.9X102,X300X10'6个=8.7X10” 个.19. （13分）将甲分子定在坐标原点O,乙分子位于x轴上，甲、乙分子答案:(1)7X10_8m (2)8.7X IO"个间作用力与距离间关系的函数图象如图所示.若质量为加= 1X10—26 kg的乙分子从尸3（心=12〃，〃为分子直径）处以r=100 m/s的速度沿x轴负方向向甲分子飞来，仅在分子力作用下，则乙分子在运动中能达到的最大分子势能为多大（选无穷远处分子势能为零）？解析：在乙分子靠近甲分子的过程中，分子力先做正功，后做负功，分子势能先减小，后增大.动能和势能之和不变.又因为无穷远处分子势能为零，当r=r3时分子力为零，分子势能可认为为零，所以当速度为零时，分子势能最大.即Ep m=|//w2=|x 10_26X 1002 J = 5X10-23 J.答案：5X10—23 J章末质量评估（第八章）（时间：90分钟满分：100分）一、单项选择题（本大题共10小题，每小题3分，共30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）1.民间常用'‘拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上.其原因是，当火罐内的气体（）A.温度不变时，体积减小，压强增大B.体积不变时，温度降低，压强减小C.压强不变时，温度降低，体积减小D.质量不变时，压强增大，体积减小解析：纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变，温度降低时，由牛=C（恒量）知封闭气体压强减小，罐紧紧“吸” 在皮肤上，B选项正确.答案：B2.对于一定质量的理想气体，当它们的压强和体积发生变化时，下列说法不正确的是（）A・压强和体积都增大时，其分子平均动能不可能不变B.压强和体积都增大时，其分子平均动能有可能减小C•压强增大，体积减小时，其分子平均动能有可能不变D•压强减小，体积增大时，其分子平均动能有可能增大解析：质量一定的理想气体，分子总数不变，体积增大，单位体积内的分子数减小；体积减小，单位体积内的分子数增大，根据气体的压强与单位体积内的分子数和分子的平均动能有关，可判知A、C> D选项正确，B选项错误.答案：B3.—端封闭的玻璃管开口朝下浸入水中，在某一深度恰好能保持静止.如果水面上方大气压突然降低一些，玻璃管在水中的运动情况是（）A.加速上升，直到玻璃管一部分露出水面B.加速下降，直到水底C・先加速下降，后减速下降至某一深度平衡D.仍然静止解析：上方大气压突然降低，玻璃管中的气体体积增大，将管中的水挤出一部分而上升，上升过程中压强进一步减小，管内气体进一步膨胀，继续加速上升，直到玻璃管一部分露出水面，A正确.答案:A7月份与1月份相比较，正确的是（）A.空气分子无规则热运动的情况几乎不变B.空气分子无规则热运动减弱了C.单位时间内空气分子对地面的撞击次数增多了D.单位时间内空气分子对单位面积地面撞击次数减少了解析：由表中数据知，7月份与1月份相比，温度升高，压强减小，温度升高使气体分子热运动更加剧烈，空气分子与地面撞击一次对地面的冲量增大，而压强减小，单位时间内空气分子对单位面积地面的冲量减小.所以单位时间内空气分子对单位面积地面的撞击次数减少了，因而只有D项正确.答案：D5•温度计是生活、生产中常用的测温装置.如图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体.当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化.已知A. D间的测量范围为20〜80 °C, A. D间刻度均匀分布.由图可知，A. D及有色水柱下端所示温度分别为（）A ・ 20 °C> 80 °C 、64 °CB. 20 °C 、80 °C 、68 °CC ・ 80 °C. 20 °C 、32 °CD ・ 80 °C 、20 °C 、34 °C解析：由热胀冷缩原理可知力点为80 °C, D 点为20 °C,由题意可知，每 格表示4 °C,则有色水柱下端表示32 °C,选C.答案:C6.已知湖水深度为20 m,湖底水温为4 °C,水面温度为17 °C,大气压强 为1.0X10' Pa ・当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的（取m/s 2, 〃水=l ・0Xl （）3kg/m3）（ ）解析：湖底压强大约为p.+p 水劝，即3个大气压，由气体状态方程得洋磊 =17^2739当一气泡从湖底缓慢升到水面时，其体积约为原来的3・1倍，选项 C 正确.答案：c7•用活塞式抽气机抽气，在温度不变的情况下，从玻璃瓶中抽气，第一次抽 气后，瓶内气体的压强减小到原来的要使容器内剩余气体的压强减为原来的抽气次数应为（ ）A ・12.8倍 C ・3・1倍B. 8.5 倍D. 2.1 倍A.2次B.3次C.4次D.5次解析：设玻璃瓶的容积是匕 抽气机的容积是卩o, 气体发生等温变化，由玻意耳定律，可得 pV=^ W+S, 5=寸匕设抽n 次后，气体压强变为原来的m ， 由玻意耳定律，可得4抽一次时：pV=p\ （K+l^o ）, P\=W ，抽两次时：p {v=p 2 （r+Fo ）,⑷2得02 =同P ，则 n=4. 答案：c内封住一定质量的空气，缸套与活塞无摩擦，活塞截面积为（大气压强为內, 则（） A.气缸内空气的压强等于"o+讐B.气缸内空气的压强等于必一赞C.内外空气对缸套的作用力为（M+加）g&如图所示，活塞质量为 加，缸套质量为M,通过弹簧吊放在地上，气缸抽〃次时:<7777777777777/ OD.内外空气对活塞的作用力为加g 解析：对缸套受力分析如图所示.由力的平衡： pS=poS+Mg 9 所以p="u+讐, A 对、B 错；内外空气对缸套和活塞的作用力为pS-p^S=M gj 所以C 、D 均错.答案：A9.如图为一注水的玻璃装置，玻璃管D 、E 上端与大气相通，利用玻璃管 C 使/、〃两球上部相通，D. C 、£三管与两球接口处紧密封接.当/、B 、D 的水面高度差如图所示时，E 管内水面相对B 中水面的高度差h 应等于（）B ・0.5米D ・1.5米解析：表面看，1区、2区液面不在同一水平面，但1、2区以管C 相通, P1=P2=PC ・即 P\=P^pgh\, Ai = 1.5 m,Pi =P\ =Pa+pgh ,则 A = 1.5 m, D 正确.注意：若液柱倾斜，仍有p=po+pgh,而〃为液柱竖直高度.A. 0米 C. 1米答案：D10•如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的 玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱A ・温度降低，压强增大B.温度升高，压强不变C. 温度升高，压强减小D. 温度不变，压强减小nl/ T解析：对于一定质量的理想气体牛=C,得出卩=弔•当温度降低，压强增 大时，体积减小，故A 正确；当温度升高，压强不变时，体积增大，故B 错; 当温度升高，压强减小时，体积增大，故C 错；当温度不变,，压强减小时，体 积增大，故D 错.答案:A二、多项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出 的四个选项中，有多个选项符合题目要求）11.关于一定质量的理想气体的状态变化，下列说法中正确的是（）A ・当压强不变而温度由100 °C 上升到200 °C 时，其体积增大为原来的2 倍B.气体由状态1变到状态2时，一定满足方程卩［=營体积增大到原来的4倍，可能是压强减半，热力学温度加倍上升，则外界大气的变化可能是（C.D.压强增大到原来的4倍，可能是体积加倍，热力学温度减半解析：理想气体状态方程号f=绘中的温度是热力学温度，不是摄氏温度, A错误，B正确；将C、D中数据代入公式中即可判断C正确，D错误.答案：BC12 •如图所示是一定质量的理想气体的p-V图线，若其状态由且A-B等容，B-C等压，C-力等温，则气体在ABC三个状态时（）A.单位体积内气体的分子数n A=n B=n cB.气体分子的平均速率v A>v B>v cC.气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力巧>F B，F B=F CD・气体分子在单位时间内，对器壁单位面积碰撞的次数N A>N C 解析：由图可知B-C,体积增大，密度减小，A错.C->/等温变化，分子平均速率血=%, B错.而气体分子对器壁产生作用力，B-C为等压过程, P B=P C,F B=F C,F&>F B, C正确.A^B为等容降压过程，密度不变，温度降低，N A>N B,为等温压缩过程，温度不变，密度增大，应有M>Nc, D正确.答案：CD13 •如图所示,粗细均匀的U形管竖直放置，管内有水银柱封住一段空气柱, 如果沿虚线所示的位置把开口一侧的部分截掉，保持弯曲部分管子位置不动,则封闭在管内的空气柱将（）左解析：设玻璃管两侧水银面高度差是乩大气压为內，封闭气体压强p=p. -h9沿虚线所示的位置把开口一侧的部分截掉，h变小，封闭气体压强p=p Q 一方变大；气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变小，故A、C正确，B、D错误.答案：AC14•如图所示为竖直放置的上细下粗密闭细管，水银柱将气体分隔为A. B两部分，初始温度相同.使A. B升高相同温度达到稳定后，‘体积变化量为△ 匕、A V B9压强变化量Ap八对液面压力的变化量为AF/、A F B,则（）A.水银柱向上移动了一段距离B.卜V A＜、V BC・、P B~P AD ・ A Fx = A F B解析：假定水银柱不动，升高相同的温度，对气体力：幷=纬=算同理知";2_f =齐又因为P A>P B9故P A"—P A>P B"~P B9所以水银柱向上移动，水银柱上下液面压强差更大，所以△ pipB,因此A、C两项正确；因为水银不可压缩，故5=5, B项错误；因为△巧=皿・S A, A F B=、P B・S B,故D项错.故正确答案为A、C・答案：AC三、非选择题（本题共5小题，共54分.把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）15. （6分）一定质量的理想气体，当体积保持不变时，其压强随温度升高而 增大，用分子动理论来解释，当气体的温度升高时，其分子的热运动加剧，因 答案：（1）每个分子每次碰撞器壁的平均作用力增大（2）单位时间内对器壁 单位面积上的碰撞次数增多16. （9分）对于一定质量的理想气体，以/>、K 卩三个状态参量中的两个为 坐标轴建立直角坐标系，在坐标系上描点能直观地表示这两个参量的数值.如 图甲、图乙和图丙所示，三个坐标系中，两个点都表示相同质量某种理想气体的两个状态.根据坐标系中不同点的位置来比较第三个参量的大小・（2）V-T 图象（图乙）中C 、Q 两个状态， _____ 状态压强小.解析：图甲画出的倾斜直线为等容线，斜率越小，体积越大，所以V B >V A . 图乙画出的倾斜直线为等压线，斜率越小，压强越大，所以p D >p c .图丙画出的 双曲线为等温线，离原点越远，温度越高，所以*>7>・答案：（1M ⑵C （3）F 17. （13分）如图所示，长31 cm 内径均匀的细玻璃管，开口向上竖直放置, 齐口水银柱封住10 cm 长的空气柱,若把玻璃管在竖直平面内缓慢转动180。
最新人教版高中物理选修3-3第十章模块综合测评一(附答案)
综合检测一、选择题(每小题3分，共30分)1.若以M 表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ为表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 为阿伏加德罗常数，m 、v 分别表示每个水分子的质量和体积，下面是四个关系式①N A =m V ρ ②ρ=v N M A ③m=A N M ④v=AN V 其中( )A.①和②都是正确的B.①和③都是正确的C.②和④都是正确的D.①和④都是正确的解析：本题要注意水和水蒸气的区别.一摩尔水蒸气的质量为ρV ，则N A =m V ρ,①正确；N A 个水分子的质量是M ，则每个水分子的质量就为m=AN M ,③正确. 答案:B2.体积是10-4 cm 3的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是( )A.102 cm 2B.104 cm 2C.106 cm 2D.108 cm 2解析：由S V d =得210101010m d V S --===104 cm 2 答案:B3.下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是( )A.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大B.当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小C.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大D.当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小解析：分子斥力和分子引力随距离变化的关系如图所示，斥力用正值表示，引力用负值表示.F 为斥力和引力的合力，即分子力.F 为正值时，表示合力为斥力；F 为负值时，表示合力为引力.当分子力表现为斥力时，分子力随距离的减小而增大，并且分子力做负功，分子势能增大，所以正确答案为C.答案:C4.物体的内能增加了20 J ，下列说法中正确的是( )A.一定是外界对物体做了20 J 的功B.一定是物体吸收了20 J 的热量C.一定是物体分子动能增加了20 JD.物体的分子平均动能可能不变解析：做功和热传递都可以改变物体内能，物体内能改变20 J ，其方式是不确定的，因此A 、B错误.而物体内能包括所有分子的平均动能和势能，内能由分子数、分子平均动能、势能三者决定，因此答案C错误.答案:D5.封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是( )A.气体的密度增大B.气体的压强增大C.气体分子的平均动能减小D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子增多解析：气体温度变化而体积和质量不变，气体的密度就不会变化，所以A错.温度是物体分子平均动能的标志，温度升高，分子平均动能增大，所以C错.气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大，B正确.温度升高，气体分子运动越快，每秒撞击单位面积器壁的气体分子增多，D正确.答案:BD6.两个物体相接触发生了热传递，这是因为( )A.一个物体含有的热量比另一个物体多B.一物体的比热容比另一个物体大C.一个物体的分子平均动能比另一个物体的分子平均动能大D.一个物体的内能比另一个物体的内能大解析：两物体相接触发生了热传递，是因为两物体的温度不同.即两个物体的分子平均动能不同.热量是一个过程量，A错；两个由同种成分组成的物体，比热容相同，只要存在温差，则接触就要发生热传递，B错；物体的内能与物体的质量、温度、体积、状态等多因素有关，D错.本题正确答案为C.答案:C7.一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品，长AB是宽AC的两倍，如图1所示，若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻阻值均为R，则这块样品可能是( )图1A.单晶体B.多晶体C.非晶体D.金属解析：O1O1′和O2O2′两对称轴长度不同，而该长方体所得电阻值相同，正说明该物质沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同，即表现出各向异性的物理性质，故选项A正确.答案:A8.如图2所示，竖直放置的弯曲管A端开口，B端封闭，密度为ρ的液体将两段空气封闭在管内，管内液面高度差分别为h1，h2和h3，则B端气体的压强为(已知大气压强为P0)( )图2A.P0-ρg(h1+h2-h3)B.P0-ρg(h1+h3)C.P0-ρg(h1-h2+h3)D.P0-ρg(h1+h2)解析：据压强平衡方程得中间封闭气体压强为P=P0-ρgh3又P b=P-ρgh1∴P b=P0-ρg(h1+h3)答案:B9.将一装有压缩空气的金属瓶的瓶塞突然打开，使压缩空气迅速跑出，当瓶内气体压强降到等于大气压P0时，立即盖紧瓶塞，过一段时间后，瓶内压强将(设瓶外环境温度不变)( ) A.仍为P0 B.大于P0 C.小于P0 D.无法确定解析：拔开瓶塞，瓶内空气急速膨胀跑出来，这是一个近似的绝热膨胀过程，气体对外做功.根据热力学第一定律，气体的内能一定减少，即温度迅速降低.由于是在室温下打开瓶塞的，所以瓶内气体的温度一定低于室温.当瓶内外气体压强相等后，塞上瓶塞，立刻又出现了一个新的热力学过程，热量从外界传向瓶内空气，使瓶内空气的温度升高，瓶内空气的压强也就随着温度的升高而增大.所以，正确答案应为B.答案:B10.如图3，气缸内盛有定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气.现将活塞杆与外界连接使其缓慢的向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功.若已知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是( )图3A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律B.气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律D.ABC三种说法都不对解析：此过程中，气体从单一热源吸热，且全部用来对外做功，其过程的实现是借助外力作用于杆实现的，因此这并不违背热力学第二定律.所以，正确答案应为C.答案:C二、非选择题(11—15题每题6分，16—20题每题8分，共70分)11.在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如下图4)测得油膜占有的小正方形个数为X.图4(1)用以上字母表示油酸分子的大小d=_________;(2)从下图4中数得油膜占有的小正方形个数为X=_________.解析：根据数格法得油膜面积，边界处到半格算一格，不足半格舍去，可数得小正方形的个数为X=57. 一滴酒精油酸中所含纯油酸的体积为：N VA 油膜面积S=Xa 2 所以分子直径为：2NXa VA d. 答案:(1)2NXaVA (2)X=57或56，58都正确. 12.热力学第二定律常见的表述有两种.第一种表述：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；第二种表述：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. 图5，(a)是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热 量从低温物体传递到高温物体.请你根据第二种表述完成示意图5(b).根据你的理解，热 力学第二定律的实质是 _________________________________________________________.图5解析：见下图，自然界中进行的与热现象有关的宏观物理过程都具有方向性.答案:见解析13.在温度不变时，增大液面上方饱和汽的体积时，饱和汽的密度，压强______________，质量________；在温度升高时，液面上方饱和汽的体积不变时，饱和汽的密度_____________,压强_____________，质量______________.(填“增大”、“不变”或“减小”)答案:不变 不变 增大 增大 增大 增大14.某同学自制了一只温度计，在温度计上均匀地刻了150格分度.当温度计插入冰水混合物中时，水银柱表面到第30格，当插入标准大气压下的沸水中，水银柱表面升高到第80格，此温度计的零刻度线处应标________K ，在温度计的150刻度线处应标________K.解析：由于插在冰水混合物中时，水银柱表面到第30格，即30格处对应实际温度为0℃，同理80格处对应实际温度为100℃，所以此温度计每一小格表示30800100--℃=2℃.故温度计的零刻线处应为-(2℃×30)=-60℃,也就是213 K ；在温度计的150刻线处对应的温度应为(150-30)×2℃=240℃,也就是513 K.答案:213 51315.一活塞将一定质量的理想气体封闭在水平固定放置的气缸内，开始时气体体积为V 0，温度为27℃.在活塞上施加压力，将气体体积压缩到32V 0，温度升高到57℃.设大气压强P 0=1.0×105 Pa,活塞与气缸壁摩擦不计.(1)求此时气体的压强；(2)保持温度不变，缓慢减小施加在活塞上的压力使气体体积恢复到V 0，求此时气体的压强. 解析：(1)气体从状态Ⅰ到状态Ⅱ的变化符合理想气体状态方程222111T V P T V P = ① 由①式解得P 2=Pa V V V T T V P 0052121132)27273()57273(101⨯+⨯⨯⨯==1.65×105 Pa ② (2)气体从状态Ⅱ到状态Ⅲ的变化为等温变化过程P 2V 2=P 3V 3 ③ 由③解得00532********.1V V V V P P ⨯⨯===1.1×105 Pa ④ 答案:(1)1.65×105 Pa (2)1.1×105 Pa16.把一根两端开口带有活塞的直管的下端浸入水中，活塞开始时刚好与水面平齐，现将活塞缓慢地提升到离水面H=15 m 高处，如图6所示，求在这过程中外力做功为多少?(已知活塞面积S=1.0 dm 2,大气压P 0=1.0×105 Pa ，活塞的厚度和质量不计，取g=10 m/s 2)图6解析：在把活塞提升最初的10 m 的过程中，外力做功等于水柱势能的增加，即W 1=E p =mg 2m h =ρsh m g 2m h =ρsg 22m h =5.0×103 J在把活塞提升的后5 m 的过程中，外力做功就等于克服大气压力的做功，即：W 2=p 0S(H-h)=5.0×103(J)则在全过程中外力做功为W=W 1+W 2=1.0×104(J).答案:1.0×104 J17.内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为1.0×105 Pa 、体积为2.0×10-3 m 3的理想气体.现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的一半，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为127℃.(1)求气缸内气体的最终体积；(2)在P —V 图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化.(大气压强为1.0×105 Pa)图7解析：(1)在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变p 0V 0=p 1V 1由①式解得p 1=33010100.1100.2--⨯⨯=p V V ×1.0×105 Pa=2.0×105 Pa 在缓慢加热到127℃的过程中压强保持不变2211T V T V = ③ 由③式解得2731272731122+==V T T V ×1.0×10-3 m 3≈1.47×102 m 3 (2)如图所示.答案:(1)1.47×103 m 3 (2)见解析18.一活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，初始时气体体积为3.0×10-3 m 3.用DIS 实验系统测得此时气体的温度和压强分别为300 K 和1.0×105 Pa.推动活塞压缩气体，测得气体的温度和压强分别为320 K 和1.0×105 Pa.(1)求此时气体的体积；(2)保持温度不变，缓慢改变作用在活塞上的力，使气体压强变为8.0×104 Pa ，求此时气体的体积.解析：(1)气体从状态Ⅰ到状态Ⅱ的变化符合理想气体状态方程222111T V P T V P = ① 由①式解得3535212112300106.1320100.3100.1m P T T V P V ⨯⨯⨯⨯⨯⨯===2.0×10-3 m -3 ② (2)气体从状态Ⅱ到状态Ⅲ为等温过程P 2V 2=P 3V 3 ③ 由③式解得34353223100.8100.2106.1m P V P V ⨯⨯⨯⨯==-=4.0×10-3 m 3 ④ 答案:(1)2.0×10-3 m 3 (2)4.0×10-3 m 319.1 cm 3的水中和标准状态下1 cm 3的水蒸汽中各有多少个水分子?在上述两种状态下，相邻两个水分子之间的距离各是多少?解析：计算分子个数关键在于求物质的摩尔数.1 cm 3水中水的分子个数为3630011018101101--⨯⨯⨯⨯===A A N M V N M m n ρ×6.02×1023=3.3×1022个.设相邻两水分子间距为d ，视水分子为球形. 则31)2(34d n V π=, 所以32263103.314.341013243⨯⨯⨯⨯⨯==-n V d π=3.85×10-10 m. 1 cm 3的水蒸汽中含有的分子个数36104.221014.22--⨯⨯=='A N V n ×6.02×1023 个=2.7×1019个. 设相邻水蒸汽分子间距为d′，视水蒸汽分子所占据的空间为正方体，则d′3=n V ', m n V d 31963107.2101⨯⨯='='-=3.3×10-9 m. 答案:3.3×1022 2.7×1019 3.85×10-10 m 3.3×10-9 m其重力将排气孔压住，以增大锅内气体压强如图8.加热后，当锅内气压达到一定值时，气体就会把限压阀顶起，使高压气体从孔中喷出，保持锅内稳定高压.有一个高压锅限压阀直径D=2.0 cm ，排气孔直径d=0.3 cm ，某地大气压强约为700 mmHg ，要使这个高压锅在该地使用时水的沸点能达到128℃(1标准大气压强=760 mmHg=1.0×105 Pa),求图8(1)锅内气体的压强；(2)该高压锅限压阀的质量.解析:(1)由表知水的沸点随压强的变化为分段函数.t=128℃时的压强p=p 125℃+7×3=(235+21) kPa=256 kPa(2)由p=p 0+S Mg =p 0+4Mg/πd 2得M=gd p p 4)(20π-=0.11 kg 答案:(1)256 kPa (2)0.11 kg。
人教版高中物理选修3-3第十章章末检测.docx
高中物理学习材料桑水制作第十章热力学定律(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是( )A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热库吸收的热量全部变成功是可能的2．关于系统内能的下列说法中正确的是( )A．物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能B．当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU＝WD．系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU＝Q3．一定量的气体膨胀对外做功100 J，同时对外放热40 J，气体内能的增量ΔU是( ) A．60 J B．－60 JC．－140 J D．140 J4.图1固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，外界环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图1所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是( )A．气体对外做功，气体内能减小B．气体对外做功，气体内能不变C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体向外界放热，气体内能不变5．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)( )A．内能增大，放出热量 B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功 D．内能减小，外界对其做功6．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体( )A．从外界吸热 B．对外界做负功C．分子平均动能减小 D．内能增加7.图2带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如图2中V－T图线所示．设气体在状态b 和状态c的压强分别为p b和p c，在过程ab和ac中吸收热量分别为Q ab和Q ac，则( ) A．p b>p c，Q ab>Q ac B．p b>p c，Q ab<Q acC．p b<p c，Q ab>Q ac D．p b<p c，Q ab<Q ac8．A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)．水银柱上升至图3所示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是( )图3A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同 D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同9．下列说法正确的是( )A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律10．关于能源的利用，下列说法中正确的是( )A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要B．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程C．现代人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能题号12345678910 答案二、填空题(本题共2小题，共20分)11.图4(8分)一定质量的理想气体沿图4中所示的过程(p代表气体的压强，V代表气体的体积)，从A状态变化到B状态，在此过程中气体的内能________(填“增加”或“减小”)，并________(填“吸收”或“放出”)热量．12．(12分)如图5是制冷机的工作原理图，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：(1)工作物质的内能________，是________的过程；(2)工作物质的内能________，是________的过程；(3)工作物质的内能________，是________的过程．电动机推动活塞压缩气态工作物质的过程(1)液态工作物质在蒸发管中变为气态的过程 气态工作物质在冷凝管中变为液态的过程(3) (2)图5三、计算题(本题共4小题，共40分)13．(8分)图6如图6所示，p－V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时外界压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少焦？14.图7(12分)如图7所示，体积为V，内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.15.(10分)一颗质量为10 g的子弹以200 m/s的速度射入放在光滑水平面上质量为2 kg的木块并穿出，穿出木块时子弹的速度变为40 m/s，木块速度为0.8 m/s，设子弹在木块中所受的阻力不变，在此过程中子弹和木块共获得多少内能？若这些内能有30%被子弹吸收，则可以使子弹升温多少度？[子弹的比热容c＝1.3×102 J/(kg·℃)]16．(10分)能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，一方面储量有限，有朝一日将要被开采完毕；另一方面，使用过程中也带来污染．寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向．利用潮汐发电即是一例．关于潮汐，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也．”图8表示的是利用潮汐发电的过程，左方为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道(图a)，潮落至最低点时放水发电(图b)．待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电(图c)．设海湾面积为5×107 m2，高潮与低潮间高度差3 m，则一天内水流的平均功率为多少？(g取10 N/kg)图8第十章 热力学定律1．D [机械能可以完全转化为内能，摩擦生热就是个例子，A 错误．所谓的第二类永动机是违背热力学第二定律的机器，但不违背能量的转化与守恒定律，B 错误．采取其他措施可以把热量从低温物体传到高温物体，如空调机，通过做功将热量从低温物体传到高温物体，C 选项错误．热力学第二定律的表述是“不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．”例如，理想气体的等温膨胀．理想气体可以把吸收的热量全部用来做功，但是却产生了其他影响，即理想气体的体积膨胀了，D 选项正确．]2．A [在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，A 对．物体的内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能就可能不变，故B 错．只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量)，故C 、D 错．]3．C [由热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ＝－100 J －40 J ＝－140 J ．]4．B [用力F 缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于汽缸的导热性很好，环境温度又不变，汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B 选项正确．]5．D [本题考查热力学第一定律知识．对于瓶中的气体，温度降低而体积减小，可知其一定放出热量．因不计分子势能，所以温度降低，内能一定减小，A 、C 项错；气体体积减小，外界对气体做正功，所以D 项正确．]6．A [车胎内的气体的分子势能不计，气体只有动能，则当温度不变时，气体的内能不变，D 项错；洒水车质量逐渐减小，车胎内的气体的压强减小，由pV T＝C 知，T 不变，p 减小，则V 增大，气体对外界做功，再由ΔU ＝W ＋Q 知，气体要从外界吸收热量，A 项对，B 项错；温度是气体分子平均动能的标志，则C 项错．]7．C [体积温度图象中，某点与坐标原点连线的斜率越大表示压强越小，根据热力学第一定律吸收的热量等于内能增量与对外做功之和，故C 项正确．]8．B [大气压对水银槽中水银做功相同，这些功一部分转化为水银的内能，一部分转化为水银的重力势能．A 中水银的重力势能大于B 中水银的重力势能，故B 中水银内能增量大于A 中水银，B 选项正确．]9．C [热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A 错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B 错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律．]10．BCD11．减小 放出解析 从A 到B ，气体的体积在减小，外界对气体做功，但温度却在降低，所以气体的内能减少，说明气体此过程放出热量，且放出的热量多于外界对气体做的功．12．(1)增加 做功 (2)减小 放热 (3)增加 吸热解析 在(1)中，压缩气体，对气体做功，内能增加；在(2)中，气体液化要放出热量，内能减小；在(3)中，是工作物质的汽化过程，要吸收热量，内能增加．13．放出的热量为320 J解析 一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸收的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能增加量为ΔU ＝Q 1＋W 1＝420 J ＋(－300) J ＝120 J气体由状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时，气体内能将减少120 J ，而此过程中外界又压缩气体做了W 2＝200 J 的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q 2＝ΔU －W 2＝(－120) J －200 J ＝－320 J.14．(1)12V (2)12p 0V ＋αT 0 解析 本题考查查理定律、盖—吕萨克定律、热力学第一定律．(1)在缸内气体由压强p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为T 1，由查理定律得T 1T ＝p 0p①在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V V 1＝T 1T 0② 由①②式得V 1＝12V ③ (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)④在这一过程中，气体内能的减少为ΔU ＝α(T 1－T 0)⑤由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ΔU ⑥由②③④⑤⑥式得Q ＝12p 0V ＋αT 0⑦ 15．44.16 ℃解析 此过程中系统得到的内能为ΔU ＝m 1v 22－m 1v 212－m 2v 222＝191.36 J 子弹升高的温度为Δt ，有ηΔU ＝cm 1Δt 解得Δt ＝44.16 ℃16．1.0×108 W解析 每次涨潮时流进海湾的海水的重力为mg ＝ρVg ＝1.0×103×5×107×3×10 N ＝1.5×1012 N其重心的高度变化为h ＝1.5 m一天内海水两进两出，故水流功率为P ＝4mgh t ＝4×1.5×1012×1.524×3 600 W ≈1.0×108 W。
高中物理选修3-3(人教版)习题：第十章 章末质量评估(四) 含答案
B．物体温度升高，内能一定增加C．0 ℃的冰融化为0 ℃的水的过程中内能不变D．100 ℃的水变为100 ℃的水汽的过程中内能增大解析：物体吸收热量温度不一定升高，A错误；物体温度升高，分子平均动能增大，若分子势能减小，物体的内能可能减小或不变，B 错误；0 ℃的冰融化成0 ℃的水的过程中吸热，内能增加，C错误；100 ℃的水变成100 ℃的水汽过程中吸热，内能增大，D正确．答案：D6.如图所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前( )A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增加，压强变大解析：克服绳与金属管间的摩擦做功，使管壁内能增加，温度升高．进一步乙醚的温度升高，直至沸腾，管塞会被冲开．管塞被冲开前管内气体内能增加，压强变大．答案：D7.如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞，用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数．打开卡子，胶塞冲出容器口后( )A．温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B．温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C．温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D．温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加解析：胶塞冲出容器口后，气体膨胀，对外做功，W<0.由于没时间进行热交换，由ΔU＝W可知内能减小．内能等于分子动能与势能之和，由于体积增大，势能增大，由此可知分子平均动能减小，所以温度降低，故C正确．答案：C8.热力学第二定律常见的表述方式有两种：一是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；二是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．第一种表述方式可以用如右图示意图来表示，根据你对第二种表述的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列示意图中正确的是( )解析：第二种表述的意思是：热机吸收热量，对外做功，同时把热量传给低温物体．答案：B9．某未密闭房间内的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时( )A．室内空气的压强比室外的小B．室内空气分子的平均动能比室外的大C．室内空气的密度比室外的大D．室内空气对室外空气做了负功解析：由于房间是未密封的，它与外界是相通的，故室内的空气压强与室外的空气压强相等，A错误；由于室内的空气温度高于室外的空气温度，而温度是分子平均动能的标志，故室内空气分子的平均动能比室外的大，B正确；室内空气的密度小于室外空气的密度，C错误；室内的空气会向室外膨胀，所以室内的空气对室外空气做正功，D 错误．答案：B10.如图所示，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Ep(弹簧处在自然长度时的弹性势能为零)．现绳突然断开，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( )A．Ep全部转换为气体的内能B．Ep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．Ep全部转换成活塞的重力势能和气体的内能D．Ep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：以活塞为研究对象，设气体压强为p1，活塞质量为m，横截面积为S，末态时压强为p2，初态F弹>mg＋p1S，由题意可得末态位置必须高于初位置，否则不能平衡，则由ΔU＝W(绝热)．W为正，ΔU必为正，温度升高，内能增加，活塞重力势能增加，末态时，由力的平衡条件知F弹′＝mg＋p2S，仍然具有一部分弹性势能，D正确．答案：D二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求)11．下面设想符合能量守恒定律的是( )A．利用永久磁铁间的作用力造一台永远转动的机器B．做成一条船利用河水的能量逆水航行高，因此将热量传递给海水而内能减小，B是对的．二氧化碳温度降低，分子平均动能减少，但不是每个分子的动能都减少，C正确，D错误．答案：ABC13.如图，一绝热容器被隔板K隔开成a，b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中( )A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变解析：因b内为真空，抽开隔板K后，a内气体对外界不做功，由ΔU＝W＋Q知内能不变，故选项A错误．选项B正确．稀薄气体可看作理想气体，其内能只与温度有关，气体的内能不变，温度也不变，由p1V1＝p1V2和V1<V2知p1>p2，即气体压强变小，故选项C错误，选项D正确．答案：BD14.如图所示，一定质量的理想气体，从状态A经绝热过程A→B、等容过程B→C、等温过程C→A又回到了状态A，则( )A．A→B过程气体降温B．B→C过程气体内能增加，可能外界对气体做了功C．C→A过程气体放热D．全部过程气体做功为零解析：A→B过程气体绝热膨胀，气体对外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度降低，选项A正确；B→C过程气体等容升压，由＝C(常量)可知，气体温度升高，其对应内能增加，因做功W＝0，选项B错；C→A过程气体等温压缩，故内能变化为零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热，选项C正确；A→B过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围的面积．B→C过程气体不做功．C→A过程外界对气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积，显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的面积，选项D 不正确．答案：AC三、非选择题(本题共5小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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)15．(6分)指出下面例子中各是什么物理过程改变物体内能：(1)瓶内的高压气体将瓶塞冲开，瓶内气体的温度降低，_______．17．(12分)如图所示，为一气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335 J的热量传入系统，系统对外界做功126 J.(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′＝ J＝251 J，即有251 J的热量传入系统．(2)由b→a，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 J18．(12分)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”．由热力学第一定律：W＋Q1＋Q2＝ΔU，W＝ΔU－Q1－Q2＝0－63 kJ－(－38 kJ)＝－25 kJ，即气体完成一次循环对外做功25 kJ.(3)A→B为等温过程，由玻意耳定律：pAVA＝pBVB，又pB＝pA，故VB＝VA＝×10×10－3 m3＝1.5×10－2 m3.则B状态时单位体积内的分子数为：n＝＝4×1025个/m3.答案：(1)③(2)B→C25(3)4×1025个/m319.(12分)如图是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置，开始时封闭的气柱长度为22 cm，现用竖直向下的外力F压缩气体，使封闭的气体柱长度变为2 cm，人对活塞做功100 J，大气压强为p0＝1.0×105Pa，不计活塞的重力．问：(1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强多大？(2)若以适当的速度压缩气体，气体向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多少？(活塞的横截面积S＝1 cm2)。
人教物理选修3-3第10章本章优化总结
用来做功，A、B错；任何自然的过程都沿无序性
增大的方向进行，C对，总熵不会减小即总熵不变 或增加，D错． 【答案】 C
章末综合检测
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(2)按照机械能与内能转化的方向性表述为：不可 能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不 产生其他影响．这是热力学第二定律的开尔文表 述． 2．热力学第二定律的微观意义 (1)一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增 大的方向进行．
(2)用熵来表示热力学第二定律：在任何自然过程 中，一个孤立系统的总熵不会减小．
图10－1
【精讲精析】
A→B过程气体绝热膨胀，气体对
外界做功，其对应的内能必定减小，即气体温度
降低，选项A正确．B→C过程气体等容升压，由
p/T＝恒量可知，气体温度升高，其对应内能增加，
因做功W＝0，故该过程必定从外界吸热，即选项
B正确．C→A过程气体等温压缩，故内能变化为 零，但外界对气体做功，因此该过程中气体放热， 选项C正确．A→B
本章优化总结
知识网络构建
本 章 优 化 总 结
专题归纳整合
章末综合检测
知识网络构建
专题归纳整合
热力学第一定律的理解与应用 1．表达式：ΔU＝Q＋W 2．ΔU、Q、W的正负问题 凡有利于物体内能增大的，取正号，如内能增 加ΔU为正，外界对物体做功W取正号，外界给 物体传递热量Q取正号，反之取负号．
过程气体对外做功，其数值等于AB线与横轴包围
的面积．B→C过程气体不做功．C→A过程外界对
气体做功，其数值等于CA线与横轴包围的面积， 显然全过程对气体做的净功为ABC封闭曲线包围的 面积，选项D不正确．由以上分析易知A、B、C选 项正确． 【答案】 ABC
最新人教版高中物理选修3-3第十章模块综合测评二(附答案)
综合测试一、选择题1.下列说法中正确的是（ ）A.液体中悬浮微粒的布朗运动是做无规则运动的液体分子撞击微粒而引起的B.物体的温度越高，其分子的平均动能越大C.物体里所有分子的动能的总和叫做物体的内能D.只有传热才能改变物体的内能解析：布朗运动这一现象是液体分子碰撞微粒产生的.温度是分子平均动能的标志，内能是物体内所有分子动能与势能的总和.做功和热传递都能改变物体的内能.所以选项A 、B 正确. 答案:AB2.(2006湖北黄冈期末，1)根据热力学定律和分子动理论，可知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解析：布朗运动是液体中固体颗粒的运动，气体体积不变则单位面积上的气体分子数不变，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.答案:BC3.只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体分子间的平均距离（ ）A.阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量B.阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和密度C.阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积D.该气体的密度、体积和摩尔质量解析：气体分子不是紧挨着的，间距很大，可认为每个分子平均占据一个立方体空间，则这个立方体的边长就是气体分子间的距离.只要能求出一个分子平均占据的体积V 0即可，而要求V 0必须知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，所以只有选项B 能够计算，即 .330AN M V d ρ== 答案:B4.如图1所示，粗细均匀的U 形玻璃管中的水银柱封住一段空气柱，开口端朝下放在竖直面中，水银柱两端的高度差为h ，若沿图中虚线x 把开口端的玻璃管截去一段，保持弯曲部分管子不动，则管中封闭的空气柱（ ）图1A.体积将变小B.体积将变大C.压强将变小D.压强将变大 解析：设大气压强为P 0，则封闭空气柱原来的压强为P 0-h （压强的单位用水银柱的高度表示）.沿虚线x 截去开口端下边的玻璃管，剩下的弯管中的水银柱两侧端面的高度差为h′显然小于h ，封闭空气的压强将增大、体积必变小.答案:AD5.(2005天津一模，3)对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是（ ）A.如果与外界没有热交换，若气体分子的平均动能增加，那么气体的压强一定增大B.如果气体经等温压缩，气体压强增大，这是因为单位时间内单位面积器壁分子碰撞的次数增多C.如果气体经等温压缩，气体压强增大，这是因为气体分子的密度增大D.以上说法都不对解析：因为改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，理想气体的内能又只由温度决定，A 选项中，如果气体分子平均动能增加，表明内能增加，温度升高，说明外界对物体一定做正功，体积减小，则其压强一定增大，所以选项A 正确.气体的压强即是器壁单位面积上受到的作用力，所以气体经等温压缩，平均动能不变，单位体积的分子密度变大，所以单位时间内单位面积器壁分子碰撞的次数增多，所以选项B 正确，同理选项C 也正确.综上所述，本题正确选项应该为选项A 、B 、C.答案:ABC6.在装满水的玻璃杯内，可以不断地轻轻投放一定数量的大头针，水也不会流出，这由于（ ）A.大头针填充了水内分子间的空隙B.水分子进入了大头针内的空隙C.水面凸起，说明了玻璃这时不能被水浸润D.水的表面张力在起作用解析：大头针是宏观物体，不能填充水分子之间的空隙，水分子也不可能大量地进入大头针内，所以选项A 和B 都是错误的.水面凸起说明了水的表面张力的存在；而水浸润的现象是在水与玻璃杯接触处发生的现象，与水面凸起是两种互不相干的现象，因此选项D 正确，选项C 是错误的.答案:D7.关于下列物体的内能与机械能关系的叙述，正确的是（ ）A.物体在恒力作用下，在光滑水平面上前进一段距离，物体的机械能增加，而内能不变B.静止在同一高度的两杯质量相等的热水和冷水，机械能相同，但内能不同C.物体的机械能为零时，它的内能为零D.分子质量为m 的物体，以速度v 做匀速运动，分子的平均动能为221mv 解析：A 选项中物体，由于恒力做功，机械能增加，而不存在摩擦力，所以内能不变，选项A 正确；静止在同一高度的两杯质量相同的热水和冷水，重力势能mgh 相同，动能相同（均为零），所以机械能是相等的，但由于温度不同，因而内能不同，选项B 正确；C 、D 两个选项明显地混淆了内能和机械能的概念.答案:AB8.(2005全国高考Ⅱ，16)对于定量气体，可能发生的过程是（ ）A.等压压缩，温度降低B.等温吸热，体积不变C.放出热量，内能增加D.绝热压缩，内能不变解析：等压压缩，体积变小，要使压强不变，则温度降低，A 选项正确；等温吸热，温度不变，内能不变，吸收热量，由热力学第一定律ΔU=Q+W ，则定要对外做功，体积变大，B 选项错误；放出热量的同时，外界对气体做功，则可能内能增加，C 选项正确；绝热压缩，外界对气体做功，则内能必增加，D选项错误.答案:AC9.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解析：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总和，故B项错.温度不变，分子热运动剧烈程度不变，压强要增大一倍，也就是要使气体分子对器壁的碰撞增加，只有减小气体体积，故C项正确.热机不能从单一热源吸热并全部转化为机械能，故D项错.答案:C10.(2003全国高考，20)如图2所示，固定容器及可动活塞P都是绝热的，中间有一导热的固定隔板B，B的两边分别盛有气体甲和乙.现将活塞P缓慢地向B移动一段距离，已知气体的温度随其内能的增加而升高，则在移动P的过程中（）图2A.外力对乙做功；甲的内能不变B.外力对乙做功；乙的内能不变C.乙传递热量给甲；乙的内能增加D.乙的内能增加；甲的内能不变解析：因为容器与活塞P是绝热的，与外界没有热传递，隔板B是固定的，所以向左移动P 时，乙体积减小，根据热力学第一定律ΔU=Q+W知其内能增加，温度上升，比甲温度高，所以发生热传递，乙传递热量到甲.答案:C11.关于能源的利用，下列说法中正确的是（）A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要B.能源的利用过程，实质上是能量转化和传递过程C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能解析：煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的.古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能.目前人类使用的能源主要的仍然是煤和石油.燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能.人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用.所以，能源的利用过程实质上是能的转化和传递的过程.我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子.所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路.因此在四个说法中，错误的是选项A.答案:BCD二、填空题12.内能包括___________和___________，内能和机械能的区别在于（1）一切物体都具有___________，但不一定具有___________；（2）内能研究的是物体的___________领域，而机械能研究的是物体的___________领域.答案:分子动能 分子势能 内能 机械能 微观 宏观13.水的分子量是18，水的密度ρ=1.0×103 kg/m 3，阿伏加德罗常数N A =6.02×1023 mol -1,则（1）水的摩尔质量M=___________ g·mol -1;（2）水的摩尔体积V=___________ m 3·mol -1;（3）一个水分子的质量m=___________ kg ；（4）一个水分子的体积V′=___________ m 3;（5）将水分子看作是个球体，水分子的直径d=___________ m ，一般分子直径的数量级都是___________ m.解析：（1）某种物质的摩尔质量用“g·mol -1”做单位时，其数值与该物质的原子量相同，所以水的摩尔质量M=18 g·mol -1;如果摩尔质量用国际单位制的单位“g·mol -1”，就要换算成M=18×10-3 kg·mol -1.(2)水的摩尔体积32100.1108.1⨯⨯==-ρMV m 3·mol -1=1.8×10-5 m 3·mol -1. (3)一个水分子的质量kg N M m A 2331002.6108.1⨯⨯==-=3×10-26 kg. (4)一个水分子的体积32351002.6108.1m N V V A ⨯⨯=='-=3×10-29 m 3. (5)将水分子视为理想球体就有6π·d 3=V′,水分子直径m V d 310314.310366-⨯⨯='=π=3.9×10-10 m,这里的“10-10”称为数量级，一般分子直径的数量级就是这个值.答案:（1）18 18×10-3 (2)1.8×10-5 (3)3×10-26 (4)3×10-29 (5)3.9×10-10 10-1014.要想把凝在衣料上面的油脂去掉，可将吸墨纸放在这部分衣料的上面和下面，然后用熨斗来熨就可以去掉衣料上的油脂.这是由于油脂被熨斗加热而熔化，并被吸墨纸吸附的结果.吸墨纸吸附油脂是___________现象.解析：吸墨纸上有大量的毛细管，熔化的油脂对吸墨纸是可浸润的液体，因此油脂顺着毛细管上升，被吸墨纸吸附.答案:毛细三、计算题15.用质量为0.5 kg 的铁锤去打击质量为50 g 的铁钉，已知锤打击铁钉时的速度为12 m/s,且每次打击后铁锤不再弹起，如果在打击时有80%的能量变成内能，并且这些热量有50%被铁钉吸收，现要使铁钉温度升高10℃,问要打多少次铁钉？［不计铁钉的体积变化，铁的比热为460 J/（kg·℃)］解析：这是一个铁锤对铁钉做功使铁钉内能增加的过程，由于不计铁钉的体积变化，所以铁钉的内能增加将完全表现为铁钉分子动能的变化，即反映在铁钉的温度变化上. 铁锤每次打击铁钉后不再弹起，表明其全部的机械能2121v m E k =将完全损失，其中有η1=80%将变为内能，并有η2=50%被铁钉吸收.设铁钉温度升高Δt=10 ℃需要打击n 次，则有n×η1×η2×2121v m =cm 1Δt.代入已知数据可解得打击次数为n=2cm 2Δt/(η1×η2×m 1v 2)=16次.答案:16次16.有人设计一种测温装置，其构造如图3所示，玻璃泡A 内封有一定量气体，与A 相连的B 管插在水银槽中，管内水银面的高度x 即可反映泡内气体的温度即环境温度，并由B 管上的刻度直接读出，设B 管的体积与A 泡在体积相比可略去不计.图3（1）在标准大气压下（相当76 cm Hg 的压强）对B 管进行温度刻度，已知当温度t 1=27℃时，管内的水银面高度x 1=16 cm,此高度为27℃的刻度线，则t=0℃的刻度线应在x 为多少厘米处？（2）若大气压已变为相当于75 cm Hg 的压强，仍利用该测温装置测量温度时，在读数是27℃的刻度处，实际环境温度为多少？解析：（1）对A 气体，相当于等容变化22010T x P T x P -=- 代入数据273762727316762x -=+-, 解得x 2=21.4 cm.(2)仍对A 气体，再次运用查理定律1101T x P T x P x -=-' 代入数据30016761675-=-x T ，解得T x =295 K. 所以实际环境温度t=T x -273=22 ℃答案:(1)21.4 cm (2)22 ℃17.如图4所示，有一个带有活塞的容器中装有理想气体，在温度为T 0时压强为P 0，体积为V 0，其状态变化的顺序是A→B→C ，则当温度变化ΔT 时.图4（1）由A→B 过程中，气体压强改变了多少？（2）由C→A 过程中，气体体积改变了多少？解析：(1)由图可知，当A→B 是等容变化过程，根据查理定律有T T P T P B ∆+=000 000P T T T P B ∆+= ∴ΔP=P B -P A =P B -P 0=00000)(P T T P P T T T ∆=-∆+. （2）由C→A 过程中，气体做等压变化，根据盖·吕萨克定律有000T V T T V c =∆+ 00)1(V T T V c ∆+= ΔT=V c -V A =00000)1(V T T V V T T ∆=-∆+答案:（1）00P T T ∆ （2）00V T T ∆。
高中物理选修3-3章末检测试卷(第十章)
章末检测试卷(第十章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分)1．(多选)在下列现象中是通过做功使物体内能改变的是()A．用打气筒给自行车打气时，筒壁温度升高B．在阳光照射下，水的温度升高C．铁锤锤打铁块，使铁块温度升高D．夏天在室内放几块冰，室内会变凉一些答案AC2．(多选)(2019·衡阳市第八中学月考)下列说法正确的是()A．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加C．一定质量理想气体对外做功，内能不一定减少，但密度一定减小D．对于一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热答案BCD解析第二类永动机不可能制成是因为它违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，故A错误；绝热条件下压缩气体，根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q＞0，即内能增加，故B正确；一定质量理想气体对外做功，若气体吸收热量，则内能不一定减少，由于气体的体积增大，所以密度一定减小，故C正确；对于一定量的理想气体，如果压强不变，当体积增大，气体对外做功，而温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，它一定从外界吸热，故D正确．3．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，内能减小答案 A解析气体膨胀对外做正功，而缸内气体与外界无热交换，由热力学第一定律知，其内能一定减小，温度降低，故分子的平均动能减小，A正确，B、C、D错误．4.如图2所示，在紫铜管内滴入乙醚，盖紧管塞．用手拉住绳子两端迅速往复拉动，管塞会被冲开．管塞被冲开前()图2A．外界对管内气体做功，气体内能增大B．管内气体对外界做功，气体内能减小C．管内气体内能不变，压强变大D．管内气体内能增大，压强变大答案 D解析管体积不变，则气体体积不变，外界没有对管内气体做功，管内气体也没有对外界做功，A、B项错误；绳子与管壁摩擦生热，使管内气体温度升高，内能增大，根据理想气体状态方程，可知温度升高，体积不变时，气体压强增大，故C项错误，D项正确．5．(多选)煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境．最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90%)，把煤“吃干榨尽”．下列有关说法正确的是()A．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化B．煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化C．该技术实现了煤的清洁利用D．该技术实现了煤的高效利用答案ACD解析煤粉加压气化制备合成气中既有物理变化，又有化学变化，A正确，B错误；该技术使煤得以良好利用又环保，C、D正确．6．一木块沿斜面向下滑，下列说法正确的是()A．不管斜面是否光滑，下滑过程中重力对木块做了功，它的内能将增大B．若斜面光滑且不计空气阻力，木块滑到斜面底部时，速度增大，内能也将增大C．若斜面粗糙，木块在重力作用下虽速度增大，但它的内能并不改变D．若斜面粗糙，木块的机械能减小，而它的内能将增大答案 D解析斜面光滑且不计空气阻力时，木块下滑过程中机械能守恒，内能不变；斜面粗糙，木块下滑时要克服摩擦力做功，故木块的机械能减小，由能量守恒定律知它的内能将增大，故D正确．7．一定质量的理想气体(分子力不计)，体积由V膨胀到V′.如果通过压强不变的过程实现，对外做功大小为W1，传递热量的值为Q1，内能变化为ΔU1；如果通过温度不变的过程来实现，对外做功大小为W2，传递热量的值为Q2，内能变化为ΔU2，则()A．W1＞W2，Q1＜Q2，ΔU1＞ΔU2B．W1＞W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2C．W1＜W2，Q1＝Q2，ΔU1＞ΔU2D．W1＝W2，Q1＞Q2，ΔU1＞ΔU2答案 B解析由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，若通过压强不变的过程实现体积膨胀，则由pVT为恒量，可知温度必定升高，对理想气体，内能必定增大，则气体膨胀对外做功，并从外界吸收热量，即ΔU1＝－W1＋Q＞0，故Q1＞W1.若通过温度不变的过程实现体积膨胀，温度不变，内能不变，气体膨胀对外做功，从外界吸收热量，即ΔU2＝－W2＋Q2＝0，故Q2＝W2，且ΔU1＞ΔU2.由于气体对外做功的过程中，体积膨胀，通过温度不变的方式，由pVT为恒量，可知压强必定减小，则平均压强比通过压强不变的过程时的压强要小，故W1＞W2，Q1＞Q2，选项B正确．8．根据热力学定律和分子动理论，下列说法中正确的是()A．为了节约能源，可将汽车行驶中散失的内能全部收集起来，再作为汽车运动的能源B．电冰箱制冷是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界C．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子在永不停息地做无规则运动D．满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行答案 D解析热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是有方向的，故汽车行驶中散失的内能不可能再全部收集起来作为汽车运动的能源，故A错误；电冰箱制冷并不是因为电冰箱能自发地将内部热量传递给外界，而是要耗电，故B错误；布朗运动是悬浮的固体小颗粒的无规则运动，故C错误；热力学第二定律告诉我们，一切宏观热现象都是有方向的，故满足能量守恒定律的客观过程并不是都可以自发地进行，故D正确．9．如图3所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有用形状记忆合金制成的叶片．轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动．离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能转动较长时间，下列说法正确的是()图3A．转轮依靠自身惯性转动，不需要消耗外界能量B．转轮转动所需能量来自形状记忆合金自身C．转动的叶片不断搅动热水，水温升高D．叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量答案 D解析形状记忆合金进入水中后受热，形状发生改变而搅动热水，由能量守恒知，能量来源于热水，热水温度会降低，故A、B、C错误；由能量守恒知，叶片吸收的能量一部分转化成叶片的动能，一部分释放于空气中，故D正确．10．(多选)(2019·武汉市模拟)我国航天员漫步太空已成为现实．飞船在航天员出舱前先要“减压”，在航天员从太空返回进入航天器后要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”，其原理如图4所示．两个相通的舱A、B间装有阀门K.指令舱A中充满气体，气闸舱B内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，A中的气体进入B 中，最终达到平衡．若将此气体近似看成理想气体，则()图4A．气体体积膨胀，对外做功B．气体分子势能减小，内能增加C．气体体积变大，温度不变D．B中气体不可能自发地全部退回到A中答案CD解析当阀门K被打开时，A中的气体进入B中，由于B中为真空，所以气体体积膨胀，但对外不做功，故A错误；又因为系统与外界无热交换，所以气体内能不变，则气体的温度也不变，B错误，C正确；由热力学第二定律知，真空中气体膨胀具有方向性，在无外界作用时，B中气体不能自发地全部退回到A中，故D正确．11．(多选)如图5所示，水平放置的密封汽缸内的气体被一竖直隔板分隔为左右两部分，隔板可在汽缸内无摩擦滑动，右侧气体内有一电热丝．汽缸壁和隔板均绝热．初始时隔板静止，左、右两边气体温度相等．现给电热丝提供一较弱电流，通电一段时间后切断电源．当缸内气体再次达到平衡时，与初始状态相比()图5A．右边气体温度升高，左边气体温度不变B．左、右两边气体温度都升高C．左边气体压强增大D．右边气体内能的增加量等于电热丝放出的热量答案BC解析当电热丝通电后，右边气体温度升高气体膨胀，将隔板向左推，对左边的气体做功，根据热力学第一定律，左边气体内能增加，气体的温度升高，压强增大，选项B、C正确，A错误；右边气体内能的增加量为电热丝放出的热量减去对左边的气体所做的功，选项D错误．12．(多选)如图6所示，一导热性能良好的金属汽缸放置在水平面上，汽缸内封闭了一定质量的理想气体，现缓慢地在活塞上堆放一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，活塞与汽缸壁间的摩擦不计，在此过程中()图6A．气体的内能增大B．气体吸热C．单位时间内撞击汽缸壁单位面积的分子数增多D．若汽缸和活塞换成绝热材料，汽缸内气体分子平均动能增大答案CD解析 金属汽缸导热性能良好，由于热交换，汽缸内封闭气体温度与环境温度相同，在活塞上堆放一定质量的沙土时气体等温压缩，温度不变，气体的内能不变，故A 错误；气体温度不变，内能不变，气体体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体要向外放出热量，故B 错误；汽缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则汽缸内气体分子密度增大，单位时间内撞击汽缸壁单位面积的分子数增多，故C 正确；若汽缸和活塞换成绝热材料，气体不吸热也不放热，气体体积减小，对气体做功，由热力学第一定律可以知道，气体内能增大，气体温度升高，汽缸内气体分子平均动能增大，故D 正确．二、非选择题(本题共6小题，共52分)13．(6分)在将空气(可看成理想气体)压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，外界做了24 kJ 的功．现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海底，若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ 的热量．在上述两个过程中，空气的内能共减小________kJ ，空气__________(填“吸收”或“放出”)的总热量为________kJ.答案 5(2分) 放出(2分) 29(2分)解析 理想气体的内能仅与温度有关，故将空气压缩装入气瓶的过程中并不改变空气的内能，只有潜入海底过程才改变内能，所以两个过程中，空气的内能共减小5 kJ ，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，知Q ＝－29 kJ ，故空气放出的总热量为29 kJ.14.(6分)如图7所示，内壁光滑的圆柱形金属容器内有一个质量为m 、面积为S 的活塞．容器固定放置在倾角为θ的斜面上．一定量的气体被密封在容器内，温度为T 0，活塞底面与容器底面平行，距离为h .已知大气压强为p 0，重力加速度为g .图7(1)容器内气体压强为________；(2)由于环境温度变化，活塞缓慢下移h 2时气体温度为________；此过程中容器内气体________(选填“吸热”或“放热”)．答案 (1)p 0＋mg cos θS (2分) (2)T 02(2分) 放热(2分) 解析 (1)对活塞受力分析如图所示，根据力的平衡条件有pS ＝p 0S ＋mg cos θ，解得p ＝p 0＋mg cos θS.(2)根据题意，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得hS T 0＝h 2S T ，解得T ＝T 02.外界对气体做功，W ＞0，气体温度降低，内能减小ΔU ＜0，由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，Q ＜0，气体放热．15.(9分)如图8所示为一汽缸内封闭的一定质量气体的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335 J 热量传入系统，系统对外界做功126 J ．求：图8(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 沿曲线返回状态a 的过程中，外界对系统做功84 J ，则系统是吸热还是放热？传递的热量是多少？答案 (1)251 J (2)放热 293 J解析 (1)由热力学第一定律可得a →c →b 过程系统增加的内能ΔU ＝W ＋Q ＝(－126＋335) J ＝209 J ，(2分)由a →d →b 过程有ΔU ＝W ′＋Q ′(1分)得Q ′＝ΔU －W ′＝[209－(－42)] J ＝251 J ，(1分)为正，即有251 J 的热量传入系统．(1分)(2)由题意知系统由b →a 过程内能的增量ΔU ′＝－ΔU ＝－209 J(1分)根据热力学第一定律有Q ″＝ΔU ′－W ″＝(－209－84) J＝－293 J(2分)负号说明系统放出热量，传递的热量为293 J ．(1分)16．(10分)如图9，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V 0，开始时内部封闭气体的压强为p 0.经过太阳曝晒，气体温度由T 0＝300 K 升至T 1＝350 K.图9(1)求此时气体的压强．(2)保持T 1＝350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p 0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因．答案 (1)76p 0 (2)67 吸热 原因见解析 解析 (1)由题意知，气体体积不变，由查理定律得p 0T 0＝p 1T 1(2分) 所以此时气体的压强p 1＝T 1T 0p 0＝350300p 0＝76p 0(2分) (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 2，由玻意耳定律可得p 1V 0＝p 0V 2(2分)可得V 2＝p 1V 0p 0＝76V 0(1分) 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为ρV 0ρ·76V 0＝67(1分) 因为抽气过程中气体温度不变，故内能不变，而气体的体积膨胀对外做功．由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q 可知，气体一定从外界吸收热量．(2分)17.(10分)如图10所示，一长为L 、内横截面积为S 的绝热汽缸固定在水平地面上，汽缸内用一质量为M 的绝热活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞光滑且不漏气，开始时活塞固定在汽缸正中央，汽缸内被封闭气体压强为p ，外界大气压为p 0(p ＞p 0)．现释放活塞，测得活塞被缸内气体推到缸口时的速度为v .求：图10(1)此过程克服大气压力所做的功．(2)活塞从释放到将要离开缸口，缸内气体内能改变了多少？答案 (1)p 0SL 2 (2)减少了12M v 2＋12p 0SL 解析 (1)设大气作用在活塞上的压力为F ，则F ＝p 0S (2分)则此过程大气压力所做的功W ＝－F ·L 2＝－p 0SL 2(2分) 故此过程克服大气压力所做的功为p 0SL 2(2分) (2)设活塞离开缸口时动能为E k ，则E k ＝M v 22(1分) 根据能量守恒定律得：缸内气体内能改变ΔU ＝－M v 22－p 0SL 2(2分) 即内能减少了12M v 2＋12p 0SL .(1分) 18.(11分)某压力锅结构如图11所示．盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起．假定在压力阀被顶起时，停止加热．图11(1)假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1 J ，并向外界释放了2 J 的热量．锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？(2)已知大气压强p 随海拔高度H 的变化满足p ＝p 0(1－αH )，其中常数α>0.结合气体实验定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同． 答案 (1)减少 3 J (2)温度随着海拔高度的增加而降低．解析 (1)根据热力学第一定律：ΔU ＝W ＋Q ，气体对外做功，W ＝－1 J(1分)气体向外放热，热量为负，Q ＝－2 J ．(1分)则有：ΔU ＝W ＋Q ＝－3 J ，负号表示内能减少．(2分)锅内原有气体内能减少，减少了3 J ．(1分)(2)由p ＝p 0(1－αH )(其中α>0)，随着海拔高度的增加，大气压强减小；锅内气体压强p 1＝p＋mg S ＝p 0(1－αH )＋mg S，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；(4分) 根据查理定律p 1T 1＝p 2T 2＝C 可知，阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低．(2分)。
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高中物理学习材料（马鸣风萧萧**整理制作）第十章热力学定律(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．下列说法正确的是()A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热库吸收的热量全部变成功是可能的2．关于系统内能的下列说法中正确的是()A．物体内所有分子的平均动能与分子势能的总和叫物体的内能B．当一个物体的机械能发生变化时，其内能也一定发生变化C．外界对系统做了多少功W，系统的内能就增加多少，即ΔU＝WD．系统从外界吸收了多少热量Q，系统的内能就增加多少，即ΔU＝Q3．一定量的气体膨胀对外做功100 J，同时对外放热40 J，气体内能的增量ΔU是() A．60 J B．－60 JC．－140 J D．140 J4.图1固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略．假设汽缸壁的导热性能很好，外界环境的温度保持不变．若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图1所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，其中正确的是()A．气体对外做功，气体内能减小B．气体对外做功，气体内能不变C．外界对气体做功，气体内能不变D．气体向外界放热，气体内能不变5．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气(不计分子势能)()A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功6．给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加7.图2带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到达状态c，b、c状态温度相同，如图2中V－T图线所示．设气体在状态b 和状态c的压强分别为p b和p c，在过程ab和ac中吸收热量分别为Q ab和Q ac，则() A．p b>p c，Q ab>Q ac B．p b>p c，Q ab<Q acC．p b<p c，Q ab>Q ac D．p b<p c，Q ab<Q ac8．A、B两装置，均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)．水银柱上升至图3所示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是()图3A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同9．下列说法正确的是()A．热力学第二定律否定了以特殊方式利用能量的可能性B．电流流过导体转化为内能，反过来，可将内能收集起来，再转化成相同大小的电流C．可以做成一种热机，由热源吸取一定的热量而对外做功D．冰可以熔化成水，水也可以结成冰，这个现象违背了热力学第二定律10．关于能源的利用，下列说法中正确的是()A．由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要B．能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程C．现代人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气11.图4(8分)一定质量的理想气体沿图4中所示的过程(p代表气体的压强，V代表气体的体积)，从A 状态变化到B状态，在此过程中气体的内能________(填“增加”或“减小”)，并________(填“吸收”或“放出”)热量．12．(12分)如图5是制冷机的工作原理图，试分析每个工作过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：(1)工作物质的内能________，是________的过程；(2)工作物质的内能________，是________的过程；(3)工作物质的内能________，是________的过程．电动机推动活塞压缩气态工作物质的过程(1)液态工作物质在蒸发管中变为气态的过程 气态工作物质在冷凝管中变为液态的过程(3)(2)图5三、计算题(本题共4小题，共40分)13．(8分)图6如图6所示，p－V图中一定质量的理想气体由状态A经过程Ⅰ变至状态B时，从外界吸收热量420 J，同时膨胀对外做功300 J．当气体从状态B经过程Ⅱ回到状态A时外界压缩气体做功200 J，求此过程气体吸收或放出的热量是多少焦？14.图7(12分)如图7所示，体积为V，内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度．已知：气体内能U与温度T的关系为U＝αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的．求：(1)汽缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.15.(10分)一颗质量为10 g的子弹以200 m/s的速度射入放在光滑水平面上质量为2 kg的木块并穿出，穿出木块时子弹的速度变为40 m/s，木块速度为0.8 m/s，设子弹在木块中所受的阻力不变，在此过程中子弹和木块共获得多少内能？若这些内能有30%被子弹吸收，则可以使子弹升温多少度？[子弹的比热容c＝1.3×102J/(kg·℃)]16．(10分)能源问题是当前热门话题，传统的能源——煤和石油，一方面储量有限，有朝一日将要被开采完毕；另一方面，使用过程中也带来污染．寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向．利用潮汐发电即是一例．关于潮汐，古人说：“潮者，据朝来也；汐者，言夕至也．”图8表示的是利用潮汐发电的过程，左方为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道(图a)，潮落至最低点时放水发电(图b)．待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电(图c)．设海湾面积为5×107m 2，高潮与低潮间高度差3 m ，则一天内水流的平均功率为多少？(g 取10 N/kg)图8第十章 热力学定律1．D [机械能可以完全转化为内能，摩擦生热就是个例子，A 错误．所谓的第二类永动机是违背热力学第二定律的机器，但不违背能量的转化与守恒定律，B 错误．采取其他措施可以把热量从低温物体传到高温物体，如空调机，通过做功将热量从低温物体传到高温物体，C 选项错误．热力学第二定律的表述是“不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．”例如，理想气体的等温膨胀．理想气体可以把吸收的热量全部用来做功，但是却产生了其他影响，即理想气体的体积膨胀了，D 选项正确．]2．A [在分子动理论中，我们把物体内所有分子的动能与分子势能的总和定义为物体的内能，A 对．物体的内能与机械能是两个不同的物理概念，两者没有什么关系，如物体的速度增加了，机械能可能增加，但如果物体的温度不变，物体的内能就可能不变，故B 错．只有当系统与外界绝热时，外界对系统做的功才等于系统内能的增量，同理，只有在单纯的热传递过程中，系统吸收(或放出)的热量才等于系统内能的增加量(或减少量)，故C 、D 错．]3．C [由热力学第一定律得ΔU ＝W ＋Q ＝－100 J －40 J ＝－140 J ．]4．B [用力F 缓慢拉活塞时，气体膨胀，对外做功，但由于汽缸的导热性很好，环境温度又不变，汽缸会从外界吸收热量而保持与环境温度相同，因而气体的内能不变，故B 选项正确．]5．D [本题考查热力学第一定律知识．对于瓶中的气体，温度降低而体积减小，可知其一定放出热量．因不计分子势能，所以温度降低，内能一定减小，A 、C 项错；气体体积减小，外界对气体做正功，所以D 项正确．]6．A [车胎内的气体的分子势能不计，气体只有动能，则当温度不变时，气体的内能不变，D 项错；洒水车质量逐渐减小，车胎内的气体的压强减小，由pV T＝C 知，T 不变，p 减小，则V 增大，气体对外界做功，再由ΔU ＝W ＋Q 知，气体要从外界吸收热量，A 项对，B 项错；温度是气体分子平均动能的标志，则C 项错．]7．C [体积温度图象中，某点与坐标原点连线的斜率越大表示压强越小，根据热力学第一定律吸收的热量等于内能增量与对外做功之和，故C 项正确．]8．B [大气压对水银槽中水银做功相同，这些功一部分转化为水银的内能，一部分转化为水银的重力势能．A 中水银的重力势能大于B 中水银的重力势能，故B 中水银内能增量大于A 中水银，B 选项正确．]9．C [热力学第二定律说明了一切与热现象有关的宏观过程都是有方向性的，但并没有否认以特殊方式利用能量的可能性，故A 错；功和内能的转化具有方向性，其逆过程是不可能自发实现的，故B 错；冰熔化成水，水结成冰，伴随着能量的转移，不是自发进行的，没有违背热力学第二定律．]10．BCD11．减小 放出解析 从A 到B ，气体的体积在减小，外界对气体做功，但温度却在降低，所以气体的内能减少，说明气体此过程放出热量，且放出的热量多于外界对气体做的功．12．(1)增加 做功 (2)减小 放热 (3)增加 吸热解析 在(1)中，压缩气体，对气体做功，内能增加；在(2)中，气体液化要放出热量，内能减小；在(3)中，是工作物质的汽化过程，要吸收热量，内能增加．13．放出的热量为320 J解析 一定质量的理想气体由状态A 经过程Ⅰ变至状态B 时，从外界吸收的热量Q 1大于气体膨胀对外做的功W 1，气体内能增加，由热力学第一定律，气体内能增加量为ΔU ＝Q 1＋W 1＝420 J ＋(－300) J ＝120 J气体由状态B 经过程Ⅱ回到状态A 时，气体内能将减少120 J ，而此过程中外界又压缩气体做了W 2＝200 J 的功，因而气体必向外界放热，放出的热量为Q 2＝ΔU －W 2＝(－120) J －200 J ＝－320 J.14．(1)12V (2)12p 0V ＋αT 0 解析 本题考查查理定律、盖—吕萨克定律、热力学第一定律．(1)在缸内气体由压强p ＝1.2p 0下降到p 0的过程中，气体体积不变，温度由T ＝2.4T 0变为T 1，由查理定律得T 1T ＝p 0p① 在气体温度由T 1变为T 0的过程中，体积由V 减小到V 1，气体压强不变，由盖—吕萨克定律得V V 1＝T 1T 0② 由①②式得V 1＝12V ③ (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W ＝p 0(V －V 1)④在这一过程中，气体内能的减少为ΔU ＝α(T 1－T 0)⑤由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为Q ＝W ＋ΔU ⑥由②③④⑤⑥式得Q ＝12p 0V ＋αT 0⑦ 15．44.16 ℃解析 此过程中系统得到的内能为ΔU ＝m 1v 22－m 1v 212－m 2v 222＝191.36 J 子弹升高的温度为Δt ，有ηΔU ＝cm 1Δt 解得Δt ＝44.16 ℃16．1.0×108 W解析 每次涨潮时流进海湾的海水的重力为mg ＝ρVg ＝1.0×103×5×107×3×10 N ＝1.5×1012 N其重心的高度变化为h ＝1.5 m一天内海水两进两出，故水流功率为P ＝4mgh t ＝4×1.5×1012×1.524×3 600W ≈1.0×108 W。