人教版高中物理选修3-3第十章学业质量检测

人教版高中物理选修3-3第十章学业质量检测
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分100分,时间90分钟.
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1～6小题只有一个选项符合题目要求,第7～10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1．(陕西省运城市风陵渡中学高二下学期段考)如图所示为课本中的几幅热现象示意图,则下列关于这几幅图的有关说法正确的有(A)
A．图一表达的意思是分子不一定是球形的,但可以把它们当做球形处理,这是在物理学的学习和研究中常用的“估算”的方法
B．图四中的永动机的设计违背了热力学第二定律
C．图二中绳子对玻璃板的拉力一定等于玻璃板的重力
D．图三中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的大
解析：图一表达的意思正确,图四中的永动机设计违背了能量守恒定律,图三中绳子的拉力一定大于玻璃板的重力,图四中液体表面层的分子间距离较大,则分子间的引力和斥力都比液体内部的小,综上所述,选项A正确,BCD错误.
2．如图为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体,M可沿N的内壁上下滑动,设筒内气体不与外界发生热交换,在M向下滑动的过程中(A)
A．外界对气体做功,气体内能增大
B．外界对气体做功,气体内能减小
C．气体对外界做功,气体内能增大
D．气体对外界做功,气体内能减小
解析：筒内气体不与外界发生热交换,M向下滑的过程中,外界对气体做功,由热力学第一定律可知气体内能增大,A正确.
3.热力学第二定律常见的表述方式有两种,其一是：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；其二是：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(B)
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.
4.(山东寿光现代中学高二下学期检测)一定质量的理想气体沿p－V坐标图中曲线所示的方向发生变化,其中曲线ADB是以p轴、V轴为渐近线的双曲线的一部分,则(C)
A．气体由A经C到B,一定是放热的
B．气体由B经C为A,一定是吸热的
C．气体由A经C到B再经D到A,吸热多于放热
D．气体由A经C到B再经D到A,放热多于吸热
解析：由图可知,由A经C到B,中途体积增大,对外做功,同时温度也升高,内能增大,所以一定要吸热.而由B经D到A,只是体积减小,温度是不变的(是条等温线),所以虽然是放热,但相对前面的由A到B过程,放出的热量要少些,所以总的吸热大于放热,综上所述选项C正确.
5．飞机在万米高空飞行时,舱外气温往往在－50 ℃以下.在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象,叫作气团.气团直径可达几千米.由于气团很大,边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响,可以忽略.高空气团温度很低的原因可能是(C)
A．地面的气团上升到高空的过程中膨胀,同时对外放热,使气团自身温度降低
B．地面的气团上升到高空的过程中收缩,同时从周围吸收热量,使周围温度降低
C．地面的气团上升到高空的过程中膨胀,气团对外做功,气团内能大量减少,气团温度降低D．地面的气团上升到高空的过程中收缩,外界对气团做功,故周围温度降低
解析：由热力学第一定律,物体内能的变化ΔU与做功W和热传递Q有关,满足ΔU＝W＋Q,气团在上升的过程中不断膨胀,气体对外做功,又由于气团很大,其边缘与外界的热交换可忽略,因而其内能不断减小,所以气团的温度会很低,故选C.
6.一定质量的理想气体的状态变化过程表示在如图所示的p－V图上,气体先由a状态沿双曲线经等温过程变化到b状态,再沿与横轴平行的直线变化到c状态, a、c两点位于与纵轴平行的直线上,以下说法中正确的是(D)
A．由a状态至b状态过程中,气体放出热量,内能减少
B．由b状态至c状态过程中,气体对外做功,内能减少
C．c状态与a状态相比,c状态分子平均距离较大,分子平均动能较大
D．b状态与a状态相比,b状态分子平均距离较小,分子平均动能相等
解析：由题意,ab是一条双曲线,说明气体由a状态至b状态过程为等温变化,内能不变,气体的体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律可知,气体放出热量,故A错误；由b状态至c状过程中,气体的体积增大,对外做功,温度升高,内能增大,故B错误；c状态与a状态相比,体积相同,分子平均距离相等,故C错误；b状态与a状态相比,b状态体积小,分子平均距离较小,温度相等,则分子平均动能相等,故D正确.
7．奥运祥云火炬的燃烧系统由燃气罐(内有液态丙烷)、稳压装置和燃烧器三部分组成.当稳压阀打开以后,燃气以气态形式从气罐里出来,经过稳压阀后进入燃烧室进行燃烧.则以下说法中正确的是(AC)
A．燃气由液态变为气态的过程中要对外做功
B．燃气由液态变为气态的过程中分子的分子势能减少
C．燃气在燃烧室燃烧的过程是熵增加的过程
D．燃气燃烧后释放在周围环境中的能量很容易被回收再利用
解析：燃气由液态变为气态的过程中体积膨胀,对外做功,故A选项正确；燃气在膨胀过程
中克服分子间引力做功,分子势能增大,故B选项错误；由熵增加原理可知C选项正确；由能量耗散可知D选项错误.
8.(山东省济宁市实验中学高二下学期检测)用绝热活塞把绝热容器隔成容积相同的两部分,先把活塞锁住,将质量和温度都相同的氢气和氧气分别充入容器的两部分,然后提起销子S,使活塞可以无摩擦地滑动,当活塞平衡时(CD)
A．氧气的温度不变B．氢气的压强增大
C．氧气的体积减小D．氧气的内能变大
解析：质量相同,则H2的分子数多,温度相同表明两气体分子平均动能相同,则H2压强大,释放后,活塞右移,H2体积变大,同时对O2做功,O2的温度升高,内能变大,故选CD.
9．一定量的理想气体从状态a开始,经历三个过程ab、bc、ca回到原状态,其p－T图象如图所示,下列判断正确的是(AD)
A．过程ab中气体一定吸热
B．过程bc中气体既不吸热也不放热
C．过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热
D．b和c两个状态中,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同
解析：从a→b为等容变化、温度升高、内能增大,不做功,所以要吸热,A对；过程bc为等温膨胀,要吸热,B不正确；ca过程为等压降温,体积减小,外界对气体做功,而内能减小,所以要放热,但W≠Q,C错；由图象可知p b>p c,气体发生等温变化,体积V b<V c,分子数密度不同,则单位面积单位时间内受到分子撞击次数不同,D对.
10.如图是某研究小组为了探究“鱼鳔的作用”所制作的装置.具体制作方法如下：在大号“可乐瓶”中注入半瓶水,在一个小气球中放入几枚硬币并充入少量空气(忽略气体的分子势能),将其装入“可乐瓶”中.通过在水中放盐改变水的密度后,使气球恰好悬浮于水中,并拧紧瓶盖.设初始时瓶中气体、水及外界大气的温度相同.当用手挤压“可乐瓶”的上半部分时,下列说法正确的是(AD)
A．快速挤压时,瓶内气体压强变大
B．快速挤压时,瓶内气体温度不变
C．快速挤压时,瓶内气体体积不变
D．缓慢挤压时,气球下降
解析：快速挤压气体时,外界对它做功,来不及热传递,由W＋Q＝ΔU,内能增大,温度上升,体积变小,瓶内压强变大,则A项对,B、C两项错；缓慢挤压时,温度不变,体积变小,瓶内压强变大,对气球来说,压强也增大,温度不变,体积必然减小,则重力mg大于浮力ρgV
,气球下降,则D项
气球
正确.
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题(共3小题,共18分.把答案直接填在横线上)
11．(5分)根据制冷机的工作原理,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__增加__,是__做功__的过程；
(2)工作物质的内能__减小__,是__放热__的过程；
(3)工作物质的内能__增加__,是__吸热__的过程.
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.
12．(6分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B的p－T图象和V－T图象如图所示,此过程中气体的内能增加了100 J,则此过程中气体__吸收__(选填“吸收”或“放出”)的热量为__300__ J.
解析：由题图知气体发生的是等压变化,由盖·吕萨克定律有V1
V2＝T1
T2,所以V2＝
T2
T1V1,代入数值
得V2＝8.0×10－3m3,此过程气体膨胀对外做功为W＝p(V2－V1)＝200 J,由热力学第一定律ΔU ＝W＋Q知气体吸热且Q＝300 J.
13．(7分)开发利用太阳能,将会满足人类长期对大量能源的需求.太阳能的光热转换是目前技术最为成熟、应用最广泛的形式.太阳能热水器的构造示意图如图所示,上方是象日光灯管似的集热管,由导热性能良好的材料制成,在黑色管的下方是一块光亮的铝合金反光板,做成凹凸一定的曲面.
(1)说明太阳能热水器哪些结构与其功能相适应,水箱为何安装在顶部而非下部？
答：__日光灯管似的集热管面积较大,便于吸收较多的太阳能；外有透明玻璃管,内有黑色管子,使阳光能直射入玻璃管而不易被反射；在黑色管和外面透明管间有空隙,并抽成真空,减少两管间因空气对流引起的热损失,减少热传导；集热管的下方是一块光亮的铝合金板子,做成凹凸一定的曲面,使周围及穿过管隙的阳光尽量聚焦在水管内,水箱安装在顶部而非下部,便于水的对流.__
(2)下图中A是集热器,B是储水容器,在阳光直射下水将沿__顺__时针方向流动,这是因为__集热器中的水被太阳光晒热后密度变小,沿管向右上方运动__.C是辅助加热器,其作用是__在阴天用电加热的方式使水温升高__.请在下图中适当位置安上进水阀门和出水阀门,并说明选择位置的理由.__在封闭的环形管道的左下方安上进水阀门,在贮水容器下方竖直管道上安出水阀门,可使热水流出,冷水得以补充.__
三、论述·计算题(共4小题,共42分.解答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) 14．(9分)据《中国环境报》报道：从一份简单科技攻关课题研究结果显示,1999年我国酸雨区已占国土面积的40%以上,研究结果还表明,我国农业每年因遭受酸雨而造成的经济损失高达15亿多元.为了有效控制酸雨,目前国务院已批准《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规.
在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可有效地降低地面SO2浓度.在20世纪的60～70年代的10年间,由发电厂排放的SO2增加了35%,但由于建造高烟囱的结果,地面浓度降低了30%之多.
(1)请你从全球环境保护的角度,分析这种做法是否可取？说明其理由并举出几种控制酸雨的有效途径.
(2)用传统的煤、石油作燃料,其主要缺点是什么？与传统的煤、石油作燃料相比,哪种物质可以作为新能源？主要优点是什么,缺点又是什么？
答案：(1)这种做法不可取.建设高烟囱只能降低地面SO2的浓度,不能从根本上降低大气中SO2的浓度.控制酸雨的途径主要有三个：一是对煤、石油等传统能源进行处理,使其燃烧过程不产生SO2；二是对SO2回收；三是开辟“绿色能源”,主要是氢能源.
(2)传统的燃料主要缺点是：①煤,石油是不易再生的化工燃料,其资源是有限的；②燃烧后产生的SO2、NO2等严重污染大气,进而形成酸雨；③燃烧后产生的CO2又会造成温室效应.与传统的燃料相比,氢可以作为目前最理想的燃料,优点：①H2可以用水作为原料来制取,取之不尽,用之不竭；②H2燃烧时放热多,放出的热量约为同质量汽油的3倍；③氢燃料的最大优点是燃烧产物为水,不易污染环境,还可循环使用.
缺点：氢能源的提取、开发和利用的技术发明成为当务之急.
15．(10分)(广西省柳州市高二下学期段考)一定质量的理想气体从状态A→B,再从状态B→C,最后从状态C→A完成一次循环,如图所示.已知状态A时气体的温度T A＝900 K,问：
(1)气体在状态B时的温度T B；
(2)气体从状态B→C的过程中,气体做的功W BC；
(3)已知气体从状态C→A的过程中,外界对气体做的功W CA＝3.6×105 J,试说明该过程中气
体是吸热还是放热,求吸(或放)了多少热量Q CA .
答案：(1)300 K (2)2×105 J (3)放热 3.6×105 J
解析：(1)A →B 是等容变化,根据查理定律得p A T A ＝p B T B
解得T B ＝p B p A
T A ＝1.0×1053.0×105×900＝300 K (2)B →C 是等压变化,且体积增大,所以气体对外做功,W BC ＝p B ΔV BC ＝1.0×105×(3.0－1.0)J ＝2×105 J
(3)C →A ,是等温变化,由理想气体内能只与温度有关,知其内能不变,即ΔU ＝0
由热力学第一定律ΔU ＝Q ＋W ,知外界对气体做的功全部以热量形式放出,故放热Q CA ＝W CA ＝3.6×105 J.
16．(11分)如图所示,一导热汽缸放在水平地面上,其内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过定滑轮与一重物连接,并保持平衡,已知汽缸高度为h ,开始时活塞在汽缸中央,初始温度为t 摄氏度,活塞面积为S ,大气压强为p 0.物体重力为G ,活塞质量及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度,使活塞上升Δx ,封闭气体吸收了Q 的热量.(汽缸始终未离开地面)求：
(1)环境温度升高了多少度？
(2)气体的内能如何变化？变化了多少？
答案：(1)2Δx h (273＋t ) K
(2)内能增加；ΔU ＝Q －(p 0S －G )Δx
解析：(1)活塞缓慢移动,任意时刻都处于平衡状态,故气体做等压变化,由盖·吕萨克定律可知：V T ＝ΔV ΔT
得ΔT ＝2Δx h (273＋t ) K
(2)气体温度升高,内能增加.
设汽缸内压强为p ,由平衡条件得：pS ＝p 0S －G ,
封闭气体对外做功W ＝pS Δx ＝(p 0S －G )Δx ,
由热力学第一定律得：ΔU ＝Q ＋(－W )＝Q －(p 0S －G )Δx .
17．(12分)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.
(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 1
T 1
所以此时气体的压强 p 1＝T 1T 0
p 0＝350300p 0＝76p 0 (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
可得V 2＝p 1V 0p 0
＝76V 0 所以集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值为K ＝ρV 0ρ·76V 0
＝67
因为抽气过程中剩余气体温度不变,故内能不变,而剩余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.。