2020版高中物理 模块综合试卷（一）教科版选修3-3

2020版高中物理 模块综合试卷（一）教科版选修3-3

模块综合试卷(一)‎ ‎(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．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)‎ ‎1．关于液体的表面张力，下面说法正确的是(　　)‎ A．表面张力是液体内各部分间的相互作用 B．表面张力的方向总是沿液体表面分布的 C．表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部 D．小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关 答案　B 解析　表面张力是表面层分子间的相互作用，所以A错；表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，所以B对，C错；小昆虫能在水面上自由走动是由于表面张力的存在，因此D错．‎ ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动就是液体分子的热运动 B．在实验室中可以得到－‎273.15℃‎的低温 C．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 D．热量一定是从内能大的物体传送到内能小的物体 答案　C 解析　布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击形成的，则A选项错误；自然界的温度只能无限接近－‎273.15℃‎，但却不能达到这个温度，B选项错误；据＝C可知，一定质量的气体被压缩时，如果温度也降低，有可能使压强减小，C选项正确；热量可以从低温物体传到高温物体，但要引起外界做功，所以D选项错误．‎ ‎3．关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是(　　)‎ A．液体分子的无规则运动称为布朗运动 B．物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大 C．物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D．气体的温度升高，气体的压强一定增大 答案　B 解析　布朗运动是固体小颗粒在液体分子的无规则撞击下的无规则运动，并不是液体分子的运动，但是可以反映液体分子的无规则运动，选项A 9‎ 错；温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子热运动平均动能增大，选项B对；改变内能的方式有两种，即做功和热传递，物体从外界吸收热量，无法判断内能变化，选项C错；气体温度升高，根据＝C，可知在不明确体积变化的情况下无法判断压强变化，选项D错．‎ ‎4．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是(　　)‎ A．第二类永动机违背能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别 答案　C 解析　第二类永动机违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，所以A错误；做功和热传递都可以改变物体的内能，物体从外界吸收了热量，同时也对外界做了功，则物体的内能有可能不变或减少，所以B错误；保持气体的质量和体积不变，根据理想气体状态方程＝C知，当温度升高时，气体的压强增大，故每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，所以C正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式是有区别的，D错误．‎ ‎5．下列说法正确的是(　　)‎ A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向同性 B．气体的压强是由气体分子间斥力产生的 C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力 D．气球等温膨胀，球内气体一定向外放热 答案　C 解析　液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性，选项A错误；气体的压强是由大量分子对容器壁的持续碰撞造成的，选项B错误；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力，选项C正确；根据ΔU＝W＋Q，气球等温膨胀时，ΔU＝0，W＜0，则Q＞0，即气体吸热，选项D错误．‎ ‎6．一定质量的理想气体经历了A→B→C的三个变化过程，其压强随热力学温度变化的p－T图像如图1所示，A、B、C三个状态时气体的体积分别为VA、VB、VC，则通过图像可以判断它们的大小关系是(　　)‎ 9‎ 图1‎ A．VA＝VB＞VC B．VA＝VB＜VC C．VA＜VB＜VC D．VA＞VB＞VC 答案　A 解析　由p－T图像可知，气体由A到B为等容变化，故VA＝VB；气体由B到C为等温变化，压强增大，体积减小，故VB＞VC；综上可知，选项A正确．‎ ‎7.(多选)如图2所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体(　　)‎ 图2‎ A．内能增加 B．对外做功 C．压强增大 D．分子间的引力和斥力都增大 答案　AB 解析　缸内气体压强不变，由盖吕萨克定律＝C知，温度升高，体积增大，气体对外做功．理想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加．选项A、B正确．‎ ‎8．(多选)如图3所示，玻璃管A和B同样粗细，A的上端封闭，两管下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为h，若将B管慢慢地提起，则(　　)‎ 图3‎ A．A管内空气柱将变长 B．A管内空气柱将变短 C．两管内水银柱高度差将增大 D．两管内水银柱高度差将减小 答案　BC ‎9．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是(　　)‎ A．金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 9‎ B．晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 C．单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D．单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的 答案　BC 解析　金刚石、食盐、水晶为晶体，玻璃是非晶体，A错误；晶体分子(或原子、离子)的排列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B、C正确；多晶体和非晶体的物理性质具有各向同性，D错误．‎ ‎10．(多选)以下说法中正确的是(　　)‎ A．系统在吸收热量时内能一定增加 B．悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈 C．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍 D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力 答案　BC 解析　做功和热传递都可以改变内能，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，若系统吸收热量Q>0，对外做功W＜0，有可能ΔU小于零，即系统内能减小，故A错误；温度越高，布朗运动越剧烈，故B正确；根据理想气体状态方程＝C知，若温度不变，体积减半，则气体压强加倍，单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，故C正确；用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，分子间有引力，也有斥力，对外宏观表现的是分子间存在引力，故D错误．‎ ‎11．(多选)关于热现象和热学规律，以下说法正确的有(　　)‎ A．随着分子间的距离增大，分子间的斥力减小，分子间的引力增大 B．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 C．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能不变 D．自然界中的能量虽然是守恒的，但并非所有的能量都能利用 E．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大 答案　BCD 解析　随着分子间的距离增大，分子间的斥力和引力都减小，只是斥力减小得比引力快，选项A错误；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，因此液体表面存在张力，选项B正确；晶体熔化时虽吸收热量，但温度不变，因此分子平均动能不变，选项C正确；自然界中的能量虽然是守恒的，但有的能量不可利用，选项D 9‎ 正确；气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，如果气体的体积增大，器壁表面单位面积上撞击的分子数减少，气体的压强不一定增大，选项E错误．‎ ‎12．(多选)将分子a固定在x轴上的O点，另一分子b由无穷远处只在分子间作用力作用下沿x轴的负方向运动，其分子势能随两分子的空间关系的变化规律如图4所示．则下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．分子b在x＝x2处时的速度最大 B．分子b由x＝x2处向x＝x1处运动的过程中分子力减小 C．分子b在x＝x2处受到的分子力为零 D．分子b由无穷远处向x＝x2处运动的过程中，分子b的加速度先增大后减小 E．分子b可能运动到x＝x1的左侧 答案　ACD 解析　分子间存在相互作用的引力和斥力，当二者大小相等时两分子的势能最小，故分子b在x＝x2处受到的分子力为零，C正确；由能量守恒定律可知，由于分子b在x＝x2处的分子势能最小，则分子b在此处的动能最大，分子b在此处的速度最大，A正确；由于在x＝x2处b受到的分子力为零，当分子间距离小于x2时，分子力表现为斥力，且随分子间距离的减小，分子力增大，B错误；分子间距离大于x2时，分子力表现为引力，分子b由无穷远处向x＝x2处运动的过程中，分子力先由零增大后来又减小到零，因此分子b的加速度先增大后减小，D正确；因初始时分子b的分子势能及分子动能均为零，由能量守恒定律知，当分子b运动到x＝x1处时，其分子势能为零，故其分子动能也为零，然后分子b向x轴正方向运动，两分子之间的距离增大，因此分子b不可能运动到x＝x1的左侧，E错误．‎ 二、填空题(本题共2小题，共12分)‎ ‎13．(6分)一定质量的理想气体，从初始状态A经状态B、C又回到状态A，变化过程如图5所示，其中A到B曲线为双曲线．图中V0和p0均为已知量．‎ 图5‎ ‎(1)从状态A到状态B，气体经历的是________(选填“等温”“等容”或“等压”)过程；‎ ‎(2)从状态B到状态C的过程中，气体做功大小为______；‎ 9‎ ‎(3)从状态A经状态B、C再回到状态A的过程中，气体吸放热情况为________(选填“吸热”“放热”或“无吸放热”)．‎ 答案　(1)等温　(2)p0V0　(3)放热 解析　(1)据题意知A到B曲线为双曲线，说明p与V成反比，即pV为定值，由＝C得知气体的温度不变，即从状态A到状态B，气体经历的是等温过程．‎ ‎(2)从状态B到状态C的过程中，气体做功大小等于BC线与V轴所围的“面积”大小，故有：W＝(p0＋2p0)V0＝p0V0.‎ ‎(3)气体从状态A经状态B再到状态C，气体对外做功，从状态C到状态A外界对气体做功，根据p－V图线与V轴所围“面积”表示气体做功可知：整个过程气体对外做功小于外界对气体做功，而内能不变，根据热力学第一定律知气体要放热．‎ ‎14．(6分)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中含有纯油酸1mL，1mL上述溶液有50滴，实验中用滴管吸取该油酸酒精溶液，向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液．‎ ‎(1)实验描出油酸薄膜的轮廓如图6所示，已知每一个小正方形的边长为‎2cm，则该油酸薄膜的面积为______m2(结果保留两位有效数字)．‎ 图6‎ ‎(2)经计算，油膜分子的直径为________m(结果保留一位有效数字)‎ ‎(3)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是__________________．‎ 答案　(1)2.4×10－2　(2)8×10－10(3)①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩 解析　(1)由于每一个小正方形的边长为‎2cm，则每一个小正方形的面积就是‎4cm2，估算油膜面积以“超过半个按一个计算，小于半个就舍去”的原则，估算出有60个小正方形，则油酸薄膜面积为：60×‎4cm2＝‎240cm2＝2.4×10－‎2m2‎.‎ ‎(2)1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积：‎ V＝×mL＝2×10－5mL，‎ 油膜分子直径为：d＝＝m≈8×10－‎10m.‎ ‎(3)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是：①‎ 9‎ 水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩．‎ 三、计算题(本题共4小题，共40分)‎ ‎15．(8分)据统计“酒驾”是造成交通事故的主要原因之一，交警可以通过手持式酒精测试仪很方便地检测出驾驶员呼出气体中的酒精含量，以此判断司机是否饮用了含酒精的饮料．当司机呼出的气体中酒精含量达2.4×10－‎4g/L时，酒精测试仪开始报警．假设某司机呼出的气体刚好使仪器报警，并假设成人一次呼出的气体体积约为300mL，试求该司机一次呼出的气体中含有酒精分子的个数(已知酒精分子摩尔质量为‎46g·mol－1，NA＝6.02×1023mol－1)．‎ 答案　9.42×1017个 解析　该司机一次呼出气体中酒精的质量为 m＝2.4×10－4×300×10－‎3g＝7.2×10－‎‎5g 一次呼出的气体中含有的酒精分子数目为 N＝NA＝×6.02×1023个≈9.42×1017个．‎ ‎16．(10分)如图7所示，两端封闭的玻璃管中间有一段长为h＝‎16cm的水银柱，在‎27℃‎的室内水平放置，水银柱把玻璃管中的气体分成长度都是L0＝‎40cm的A、B两部分，两部分气体的压强均为p0＝30cmHg，现将A端抬起使玻璃管竖直．‎ 图7‎ ‎(1)求玻璃管竖直时两段气体的长度LA和LB；‎ ‎(2)在玻璃管竖直状态下，给B部分气体加热(全过程中A部分气体温度不变)，需要加热到多少摄氏度才能使水银柱回到初始位置？(绝对零度为－‎273℃‎)‎ 答案　(1)‎50cm　‎30cm　(2)‎‎187℃‎ 解析　(1)玻璃管由水平放置转到竖直放置，两部分气体均为等温变化，设玻璃管的横截面积为S 对A部分气体有p‎0L0S＝pALAS 对B部分气体有p‎0L0S＝pBLBS pB＝pA＋h，LA＋LB＝‎2L0‎ 解得LA＝‎50cm，LB＝‎‎30cm ‎(2)给B部分气体加热后，水银柱回到初始位置，A部分气体状态参量与初始状态相同，B部分气体体积与初始状态相同，此时B部分气体的压强为p＝p0＋h＝46cmHg 对B有：＝ 解得T＝460K 故需将B部分气体加热到‎187℃‎.‎ 9‎ ‎17．(10分)一定质量的理想气体经历如图8所示的A→B、B→C、C→A三个变化过程，TA＝300K，气体从C→A的过程中对外做功为100J，同时吸热250J，已知气体的内能与温度成正比．求：‎ 图8‎ ‎(1)气体处于C状态时的温度TC；‎ ‎(2)气体处于C状态时的内能ΔUC.‎ 答案　(1)150K　(2)150J 解析　(1)由题图知C→A是等压变化，根据盖吕萨克定律：＝，得：TC＝TA＝150K ‎(2)根据热力学第一定律：ΔUA－ΔUC＝Q－W＝150J 且＝，解得：ΔUC＝150J ‎18．(12分)如图9所示，两个横截面积都为S的圆柱形容器，右边容器高为H，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质量为M的活塞．两容器由装有阀门的极细管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的．开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平衡时活塞到容器底的距离为H，右边容器内为真空．现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降，直至系统达到新的平衡，此时理想气体的温度增加为原来的1.2倍，已知外界大气压强为p0，求此过程中气体内能的增加量．‎ 图9‎ 答案　(Mg＋p0S)H 解析　理想气体发生等压变化．设达到新的平衡时气体压强为p，活塞受力平衡 pS＝Mg＋p0S 设气体初态的温度为T，系统达到新平衡时活塞下降的高度为x，由盖吕萨克定律得，＝ 解得x＝H 9‎ 又系统绝热，即Q＝0‎ 外界对气体做功为W＝pSx 根据热力学第一定律有ΔU＝Q＋W 所以ΔU＝(Mg＋p0S)H 9‎