2013届高三总复习单元综合测试卷：第11单元《热学》

2013届高三总复习单元综合测试卷：第11单元《热学》

新课标人教版2013届高三物理总复习单元综合测试卷 第十一单元《热学》‎ 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分 试卷满分为100分。考试时间为90分钟。‎ 第Ⅰ卷(选择题，共40分)‎ 一、选择题(本大题包括10小题，每小题4分，共40分。)‎ ‎1．如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子沿x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的关系如图1中曲线所示.图中分子势能的最小值为－E0.若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是 ‎(　　)‎ 图1‎ A．乙分子在P点(x＝x2)时加速度最大 B．乙分子在P点(x＝x2)时，其动能为E0‎ C．乙分子在Q点(x＝x1)时，处于平衡状态 D．乙分子的运动范围为x≥x1‎ 解析：分子处于平衡位置时分子势能最小，所以在x2位置上有最大的速度，根据题中“总能量为‎0”‎知BD正确.‎ 答案：BD ‎2．一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S.已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式正确的有 ‎(　　)‎ A．油酸分子的直径d＝ B．油酸分子的直径d＝ C．油酸所含的分子数n＝NA D．油酸所含的分子数n＝NA 解析：考查分子动理论，设油酸分子的直径为d，则有dS＝⇒d＝，故选项B正确；设油酸所含的分子数为n，则有n＝NA，故选项C正确.‎ 答案：BC ‎3．分子动理论较好地解释了物质的宏观热力学性质.据此可判断下列说法中错误的是 ‎(　　)‎ A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性 B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大 C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大 D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素 解析：题目涉及了分子的无规则运动、分子间的相互作用力和分子势能的知识，明确分子动理论的内容是解题的关键.分子间相互作用力随距离的变化而变化，若r＞r0，随分子间距离r的增大，分子力可能先增大而后减小，故B项是错误的.‎ 答案：B ‎4．下列现象哪些是由于表面张力的作用而发生的 ‎(　　)‎ A．身体纤细的小虫在平静的水面上可以自由活动 B．小船浮在水面上 C．把毛巾的一端放入水中，过一段时间另一端也会湿润 D．打湿的鞋袜不容易脱下来 解析：小船浮在水面上，是由于浮力的原因；毛巾的另一端湿润是由于毛细现象；湿鞋袜不容易脱下来是由于分子间存在着相互作用力的结果.‎ 答案：A ‎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 解析：本题考查热力学第一定律，意在考查考生对基本的定律的掌握情况.气体的温度降低，则内能减小，又外界对气体做了功，由热力学第一定律知，气体要向外放出热量.‎ 答案：D ‎6.关于热力学定律，下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．在一定条件下物体的温度可以降到0 K B．物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功 C．吸收了热量的物体，其内能一定增加 D．压缩气体总能使气体的温度升高 解析：本题考查热力学温标、热力学第一定律、热力学第二定律，意在考查考生对热学基础知识的理解.0 K是低温的极限，任何物体的温度只能接近而不能达到，所以A项错误；根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不产生其他影响，但在“产生其他影响的情况”下，也可以从单一热源吸收热量全部用来做功，所以B项正确；内能的改变与热传递和做功同时有关，所以CD错误.‎ 答案：B ‎7.现代科学技术的发展与材料科学、能源的开发密切相关，下列关于材料、能源的说法正确的是 ‎(　　)‎ A．化石能源为清洁能源 B．纳米材料的粒度在1～100 μm之间 C．半导体材料的导电性能介于金属导体和绝缘体之间 D．液晶既有液体的流动性，又有光学性质的各向同性 解析：7题选项A错误：化石能源是指煤炭、石油和天然气，这些能源在燃烧时要产生大量的废气、粉尘等会对环境带来污染.选项B错误：纳米材料指的是直径在1～100 nm的颗粒或直径在1～100 nm的细纤维构成的材料.选项C正确：半导体就是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料.选项D 错误：液晶介于液体和晶体之间，既具有液体的流动性又具有晶体的某些物理性质的各向异性.‎ 答案：C ‎8.一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做功7.0×104 J，气体内能减少1.3×105 J，则此过程 ‎(　　)‎ A．气体从外界吸收热量2.0×105 J B．气体向外界放出热量2.0×105 J C．气体从外界吸收热量6.0×104 J D．气体向外界放出热量6.0×104 J 解析：8题由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，Q＝ΔU－W＝－1.3×105 J－7.0×104 J＝－2.0×105 J，负号表示放出热量，所以B正确，其他选项错误.‎ 答案：B ‎9.带有活塞的气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V—T图所示.设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则 ‎(　　)‎ 图2‎ A．pb>pc，Qab>Qac B．pb>pc，QabQac D．pbVc，所以PbQac，C对D错.‎ 答案：C ‎10.下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 B．气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量 C．气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小 D．单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大 解析：本题考查气体压强的宏观、微观解释，气体的温度、压强和体积的关系等知识点，意在考查考生对气体压强的意义，气体温度、压强和体积的关系的理解和应用能力.由压强的定义：p＝F/S，可知，A项正确；由动量定理可知，大量气体分子单位时间内作用在器壁上的平均冲量等于气体对器壁的压力，B项错；气体的温度、压强和体积关系三者互相制约，互相影响，故平均动能减小，即气体温度降低，气体压强不一定减小，C项错；单位体积内分子数增加即气体体积减小，气体压强也不一定增大，D项错.‎ 答案：A 第Ⅱ卷(非选择题，共60分)‎ 二、填空题(每小题10分，共20分)‎ ‎11. (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3.这是因为烧瓶里的气体吸收了水的________，温度________，体积________.‎ 图3‎ 解析：(1)本题主要考查了热力学第一定律和能量守恒定律，意在考查考生对热力学第一定律的理解.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.‎ ‎(2)‎ 本题主要考查热力学第一定律和气体的等压变化，意在考查考生利用物理规律分析实际问题的能力.内能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 ‎12．一定量的理想气体与两种实际气体Ⅰ、Ⅱ在标准大气压下做等压变化时的V—T关系如图4(a)所示，图中＝.用三份上述理想气体作为测温物质制成三个相同的温度计，然后将其中两个温度计中的理想气体分别换成上述实际气体Ⅰ、Ⅱ.在标准大气压下，当环境温度为T0时，三个温度计的示数各不相同，如图4(b)所示，温度计(ⅱ)中的测温物质应为实际气体________(图中活塞质量忽略不计)；若此时温度计(ⅱ)和(ⅲ)的示数分别为‎21℃‎和‎24℃‎，则此时温度计(ⅰ)的示数为________℃；可见用实际气体作为测温物质时，会产生误差.为减小在T1～T2范围内的测量误差，现针对T0进行修正，制成如图4(c)所示的复合气体温度计，图中无摩擦导热活塞将容器分成两部分，在温度为T1时分别装入适量气体Ⅰ和Ⅱ，则两种气体体积之比VⅠ∶VⅡ应为________.‎ 图4‎ 解析：本实验是在教材探索性实验的基础上，考查考生综合运用所学知识分析、处理实验数据等能力，从而突出了对创新能力的考查.从V—T图象可看出，温度为T1时，气体的体积相同；温度为T0时，ⅱ的体积要小，所以温度计ⅱ中的测温物质应为实际气体Ⅱ，在温度为T0时，Tⅱ＝‎21℃‎，Tⅲ＝‎24℃‎，由于＝＝，代入数据可得T0＝‎23℃‎，对T0校正，在温度T1时装入气体体积比为2∶1‎ 答案：Ⅱ　23　2∶1‎ 三、计算题(每小题10分，共40分)‎ ‎13．利用所学的热学知识，回答下列问题：‎ ‎(1)我们知道分子热运动的速率是比较大的，常温下能达到几百米每秒，生活中一些污染企业排放刺激性废气，同时发出噪声，声波在空气中传播速度约为‎340 m/s.按说离得较远的人闻到气味和听到噪声应差不多同时发生，而实际上往往是听到噪声较长时间后才会闻到气味，为什么？‎ ‎(2)随着科学技术的不断发展，近几年来，出现了许多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等，摩擦焊接是使焊件的两个接触面高速地向相反方向旋转，同时加上很大的压力(约每平方厘米加几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊成一个整体了.试用所学知识分析摩擦焊接的原理.‎ 解析：(1)分子热运动速率虽然较大，但分子之间的碰撞是很频繁的，由于频繁的碰撞使分子的运动不再是匀速直线运动，分子到鼻孔前走过了一段曲折的路程，况且引起人的嗅觉需要一定量的分子；声波传播速率与分子热运动速率差不多，传播距离也相等，但声波在空气中沿直线传播，到达接收者的时间较短，所以听到噪声较长时间后，才会闻到发出的气味.‎ ‎(2)摩擦焊接是利用分子引力作用.焊件的两个接触面高速地向相反方向旋转且加上很大的压力，就可以使两个接触面发生熔化使大多数分子之间的距离达到分子力发生明显作用的范围，靠摩擦熔化使大量的分子距离达到表现引力的距离范围，使两个焊件成为一个整体.‎ 答案：见解析 ‎14．新华社北京‎2008年11月12日电：在中国探月工程一期即“嫦娥一号”圆满成功的同时，中国探月工程二期也已启动.其中，嫦娥二号卫星将于2011年底前完成发射.已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查资料知道：月球半径 R＝1.7×‎106 m，月球表面重力加速度g＝‎1.6 m/s2.为开发月球的需要，设想在月球表面覆盖一层厚度为h的大气，使月球表面附近的大气压达到p0＝1.0×105 Pa，已知大气层厚度h＝1.3×‎103 m比月球半径小得多，假设月球表面初始没有空气.试估算 ‎(1)应在月球表面添加的大气层的总质量m；‎ ‎(2)月球大气层的分子数为多少？‎ ‎(3)分子间的距离为多少？(空气的平均摩尔质量M＝2.9×10－‎2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1)‎ 解析：(1)月球的表面积S＝4πR2，月球大气的重力与大气压力大小相等mg＝p0S，‎ 所以大气的总质量m＝ 代入数据可得 m＝×1.0×‎‎105 kg ‎≈2.27×‎1018 kg.‎ ‎(2)月球大气层的分子数为 N＝NA＝×6.0×1023个 ‎≈4.7×1043个.‎ ‎(3)可以认为每一个气体分子占据空间为一个立方体，小立方体紧密排列，其边长即为分子间的距离.设分子间距离为a，大气层中气体的体积为V，则有 V＝4πR2h，a＝ a＝ ‎＝ ‎≈1.0×10－‎9 m.‎ 答案：(1)2.27×‎1018 kg　(2)4.7×1043个　‎ ‎(3)1.0×10－‎‎9 m ‎15．一定质量的理想气体由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。已知VA＝‎0.3 m3‎，TA＝TC＝300K，TB＝400 K.‎ ‎(1)求气体在状态B时的体积.‎ ‎(2)说明B→C过程压强变化的微观原因.‎ ‎(3)设A→B过程气体吸收热量为Q1，B→C过程气体放出热量为Q2，比较Q1、Q2的大小并说明原因.‎ 解析：(1)设气体在B状态时的体积为VB，由盖—吕萨克定律得 ＝①‎ 代入数据得 VB＝‎0.4 m3‎②‎ ‎(2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度变化(降低)，气体分子平均动能变化(减小)，导致气体压强变化(减小).‎ ‎(3)Q1大于Q2；因为TA＝TC，故A→B增加的内能与B→C减少的内能相同，‎ 而A→B过程气体对外做正功，B→C过程气体不做功，‎ 由热力学第一定律可知Q1大于Q2.‎ 答案：(1)‎0.4 m3‎　(2)(3)见解析 ‎16．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油上升.已知某型号轮胎能在－‎40℃‎～‎90℃‎正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm，最低胎压不低于1.6 atm，那么在t＝‎‎20℃‎ 时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较适合？(设轮胎容积不变)‎ 解析：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化.‎ 设在T0＝293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax.依题意，‎ 当T1＝233 K时胎压为p1＝1.6 atm.‎ 根据查理定律＝，即＝ 解得pmin＝2.01 atm 当T2＝363 K时胎压为p2＝3.5 atm.‎ 根据查理定律＝，即＝.‎ 解得pmax＝2.83 atm.‎ 答案：2.01 atm～2.83 atm