2020届高考物理总复习：选修3-3模块单元检测

1.(2019河北衡水中学模拟)(1)(多选)在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中,先往边长为30 cm~40 cm的浅盘里倒入2 cm

深的水,将痱子粉均匀撒在水面上,用注射器在水面上滴1滴稀释的溶液,油酸薄膜形状稳定如图甲所示。将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状,随后把玻璃板放在坐标纸上,坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm,如图乙所示,下列说法正确的是( )。

A.用油膜法可以精确测量分子的大小 B.单分子油膜的厚度可以认为等于油酸分子的直径 C.该油酸膜的面积约为6×10-3 m2 D.若水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,则测得油酸分子直径偏大 E.若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为4×10-6 mL,则油酸分子的直径约为5×10-10 m (2)如图丙所示,一截面积为S的汽缸竖直倒放,汽缸内有一质量为m的活塞,将一定质量的理想气体封闭在汽缸内,气柱的长度为L,活塞与汽缸壁无摩擦,气体处于平衡状态,现保持温度不变,把汽缸倾斜,使汽缸侧壁与竖直方向夹角θ=37°,重新达到平衡后,如

图丁所示,设大气压强为p0,汽缸导热良好,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g。

①求此时气柱的长度。

②分析说明汽缸从竖直倒放到倾斜过程,理想气体是吸热还是放热。

【解析】(1)用油膜法只能粗略测量分子的大小,A项错误;油膜为单分子紧密排列的,因此单分子油膜的厚度被认为是油酸分

子的直径,B项正确;坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm,实验中数油膜轮廓内的正方形格数时,不足半格的舍去,超过半格的算一格,总共80格,则油酸膜的面积约为S=80×0.01×0.01 m2=8.0×10-3 m2,C项错误;若水面上痱子粉撒得较多,油膜没有充分展开,那么油酸膜偏小,则测得油酸分子直径d= 偏大,D项正确;若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0=4×10-6 mL,则油酸分子的直径约为d= =5×10-10 m,E项正确。 (2)①以活塞为研究对象,汽缸竖直倒放时,根据平衡条件有p0S=mg+p1S,得p1=p0- 汽缸倾斜后,根据平衡条件有p0S=mgcos 37°+p2S,得p2=p0- 根据玻意耳定律有p1LS=p2xS 解得气柱长度x= - - L。 ②由①得出气体体积减小,大气压对气体做功。由热力学第一定律有ΔU=W+Q,气体等温变化过程ΔU=0,故放出热量Q=-W。

【答案】(1)BDE

(2)① - - L ②放出热量 2.(2018湖南桃源一中月考)(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)一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭,D端与大气相通。用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧,并将两端向下竖直放置,如图所示。此时AB侧的气体柱长度l1=25 cm。管中AB、CD两侧的水银面高度差h1=5 cm。现将U形管缓慢地旋转180°,使A、D两端在上,在转动过程中没有水银漏出。已知大气压强p0=76 cmHg。求旋转后,AB、CD两侧的水银面高度差。

【解析】(1)气体分子在空间可自由移动,因此气体体积应是气体分子所能到达的空间,A项正确;分子热运动的剧烈程度与温度有关,温度越高,分子运动越剧烈,B项正确;气体压强的大小等于气体作用在器壁单位面积上的压力,与失重、超重无关,C项错误;气体吸收热量的同时可对外做功,内能不一定增加,D项错误;气体等压膨胀,由 = 可知温度一定升高,E项正确。 (2)设U形管的横截面积为S,对封闭气体研究,初状态时 压强p1=p0+h1=(76+5) cmHg=81 cmHg 体积V1=l1S 设旋转后,气体长度增大Δx,则高度差变为(5-2Δx) cm 此时气体的压强p2=p0-(5-2Δx)=(71+2Δx) cmHg 体积V2=(l1+Δx)S 根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 解得Δx=2 cm 根据几何关系知,AB、CD两侧的水银面高度差 Δh=5-2Δx=1 cm。 【答案】(1)ABE (2)1 cm 3.(2019广东普宁年初冲刺)(1)(多选)下列说法正确的是( )。

A.分子热运动越剧烈,温度一定越高 B.当水蒸气达到饱和状态时,仍然有水分子不断从液体中逸出 C.用打气筒给自行车充气,越打越费劲,说明气体分子之间有斥力 D.布朗运动的无规则性反映液体分子运动的无规则性 E.拔火罐过程中,火罐能吸附在身体上,说明火罐内气体内能减小 (2)长为31 cm,内径均匀的细玻璃管,当开口向上竖直放置时,齐口的水银柱封住10 cm长的空气柱(如图所示)。若在竖直平面内将玻璃管缓慢转至开口向下竖直放置,然后再缓慢转至开口向上竖直放置,这时管内水银柱长度为15 cm。求: ①大气压强。

②末状态管内空气柱的长度。

【解析】(1)温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子热运动越剧烈,A项正确;水蒸气达到饱和状态时是一种动态平衡,所以当水蒸气达到饱和状态时,仍然有水分子不断从液体中逸出,B项正确;用打气筒给自行车充气,越打越费劲,是由于内外气体的压强差造成的,不是因为气体分子间的斥力作用,C项错误;布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,布朗运动的无规则性,反映了液体分子运动的无规则性,D项正确;拔火罐过程中,火罐能吸附在身体上,是因为火罐内气体的压强小于大气压强,是大气把火罐压在皮肤上,E项错误。 (2)①由题意知细玻璃管长l=31 cm,空气柱长度l1=10 cm,设压强为p1 对此状态有p1=p0+(l-l1) cmHg,V1=l1S 设将玻璃管缓慢转至开口竖直向下时压强为p2,管内剩下水银柱长度h=15 cm 对此状态有p2=p0-h cmHg,V2=(l-h)S 由玻意耳定律得p1V1=p2V2 联立解得p0=75 cmHg。 ②再缓慢转至开口竖直向上,对此状态有

p3=p0+h cmHg,V3=l3S 由玻意耳定律得p1V1=p3V3 联立解得l3=10.67 cm。 【答案】(1)ABD (2)①75 cmHg ②10.67 cm 4.(2018甘肃武威10月月考)(1)(多选)高压锅内的水烧开后,当重锤旋转排气时,锅内水面上方充满饱和汽,继续加热( )。

A.只要锅内还有水,蒸汽就是饱和的 B.随着继续加热,饱和汽压增大 C.水蒸干后,只要不断加热,蒸汽就还是饱和的 D.关火,在密封状态下冷却,原来不饱和的蒸汽有可能变成饱和汽 E.关火,在密封状态下冷却,锅内压强变小 (2)如图所示,圆柱形汽缸倒置在水平粗糙地面上,汽缸内被活塞封闭有一定质量的空气,汽缸质量M=10 kg,缸壁厚度不计,活塞质量m=5 kg,其圆横截面积S=50 cm2,与缸壁摩擦不计。在缸内气体温度为27 ℃时,活塞刚好与地面接触并对地面无压力,现设法使缸内气体温度升高,问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时,汽缸对地面恰好无压力(大气压强p0=1×105 Pa,重力加速度g=10 m/s2)?

【解析】(1)水上方蒸汽的压强叫饱和汽压,只与温度有关,只要下面还有水,那就是处于饱和状态,故A项正确,B、C两项错误。饱和汽压是物质的一个重要性质,它的大小取决于物质本身的性质和温度,温度越高,饱和汽压越大,则使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法,故D项正确。锅内水蒸气的压强随着温度的降低而减小,故E项正确。 (2)根据已知条件,分别对活塞和汽缸进行受力分析,列平衡方程,结合查理定律进行计算;当温度T1=(273+27) K=300 K时,活塞对地面无压力,列平衡方程有p1S+mg=p0S 代入数据解得p1=0.9×105 Pa 若温度升高,气体压强增大,汽缸恰对地面无压力时,列平衡方程有p2S=Mg+p0S 代入数据解得p2=1.2×105 Pa

根据查理定律有 = 解得T2=400 K,即t2=127 ℃。 【答案】(1)ADE (2)127 ℃ 5.(2019广东佛山冲刺)(1)(多选)下列说法正确的是( )。 A.在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中,自由漂浮的水滴呈球形,这是液体表面张力作用的结果 B.布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子的运动 C.对气体而言,尽管大量分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率是按一定的规律分布的 D.一定质量的理想气体,在等温膨胀的过程中,对外界做功,但内能不变 E.在完全失重的情况下,气体对容器壁的压强为零

(2)如图所示,在一辆静止的小车上,竖直固定着两端开口、内径均匀的U形管,U形管的竖直部分与水平部分的长度均为l,管内装

有水银,两管内水银面距管口均为 。现将U形管的左端封闭,并让小车水平向右做匀加速直线运动,运动过程中U形管两管内水银面的高度差恰好为 。已知重力加速度为g,水银的密度为ρ,大气压强p0=ρgl,环境温度保持不变。求:

①左管中封闭气体的压强p。

②小车的加速度大小。

【解析】(1)水滴呈球形是液体表面张力作用的结果,A项正确;布朗运动指的是悬浮在液体里的固体小颗粒的运动,不是分子运动,B项错误;对气体而言,尽管大量分子做无规则运动,速率有大有小,但分子的速率是按一定的规律分布的,C项正确;一定质量的理想气体,在等温膨胀的过程中,对外界做功,同时吸收热量,由于温度不变,说明内能不变,D项正确;气体对容器壁的压强是大量分子对容器壁的频繁碰撞造成的,与物体是否受重力无关,E项错误。

(2)①设U形管的横截面积为S,左管中的气体由玻意耳定律得p0× S=p× - S

解得p= p0或p= ρgl。 ②以水平管内长为l的水银为研究对象,由牛顿第二定律得

- =ρlSa

解得a= g。 【答案】(1)ACD (2)① p0或 ρgl ② g 6.(2019山东青岛水平检测)(1)(多选)下列说法正确的是( )。

A.气体很容易充满整个容器,这是分子间存在斥力的宏观表现 B.若两个分子间的势能增大,则一定是克服分子间的相互作用力做功 C.若两个物体内能相同,则它们的温度一定相同

D.摩尔质量为M(kg/mol)、密度为ρ(kg/m3)的1 m3的铜所含原子数为 NA(阿伏加德罗常数为NA) E.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势 (2)如图所示,长度为4l、横截面积为S的汽缸A、B导热良好,内壁光滑,A竖直固定、B水平固定,之间由一段容积可忽略的细