高中物理选修3-3(人教版)习题：模块综合检测(二) 含答案

解析：内能是物体内所有分子的动能和分子势能的总和，故A 错；温度是分子平均动能的标志，温度高，分子平均动能大，B对；物体的内能是与物体的物质的量、温度、体积以及存在状态都有关的量，C、D中的描述都不完整．
答案：B
3．关于液体，下列说法正确的是( )
A．液体的性质介于气体和固体之间，更接近固体
B．小液滴成球状，说明液体有一定形状和体积
C．液面为凸形时表面张力使表面收缩，液面为凹形时表面张力使表面伸张
D．硬币能浮在水面上是因为所受浮力大于重力
解析：液体性质介于气体和固体之间，更接近于固体，具有不易被压缩，有一定体积，没有一定形状，扩散比固体快等特点，A对、B 错．无论液面为凸面还是凹面，表面张力总是使表面收缩，C错．硬币能浮在水面上是因为受到表面张力的缘故，而不是浮力作用的结果，D错．
答案：A
4.如图所示，在一个配有活塞的厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中( )
D．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
解析：给轮胎打气的过程中，轮胎内气体质量增加，体积几乎不变，压强增加，温度升高，内能增加，选项A正确；洒水车内水逐渐减少，轮胎内气体压强逐渐减小，体积增大，对外做功，气体内能减小，选项B错误；轮胎爆破的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，选项C正确；火罐内气体温度逐渐降低时，内能减小，选项D正确．
答案：B
7.如图所示，一定质量的理想气体密封在绝热(即与外界不发生热交换)容器中，容器内装有一可以活动的绝热活塞．今对活塞施以一竖直向下的压力F，使活塞缓慢向下移动一段距离后，气体的体积减小．若忽略活塞与容器壁间的摩擦力，则被密封的气体( )
A．温度升高，压强增大，内能减少
B．温度降低，压强增大，内能减少
C．温度升高，压强增大，内能增加
D．温度降低，压强减小，内能增加
解析：向下压缩活塞，对气体做功，气体的内能增加，温度升高，对活塞受力分析可得出气体的压强增大，故C选项正确．答案：C
8．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，V－T图如图所示．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( )
A．pb＞pc，Qab＞Qa B．pb＞pc，Qab＜Qac
C．pb＜pc，Qab＞Qac D．pb＜pc，Qab＜Qac
解析：由V＝T可知V－T图线的斜率越大，压强p越小，故pb＜pc.由热力学第一定律有：Q＝ΔE－W，因Tb＝Tc，所以ΔEab＝
ΔEac，而Wab＜Wac，故Qab＞Qac.综上C正确．
答案：C
9．一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，气体的压强随热力学温度变化如图所示，则此过程( )
A．气体的密度减小
B．外界对气体做功
C．气体从外界吸收了热量
D．气体分子的平均动能增大
解析：由图线可知，在从A到B的过程中，气体温度不变，压强变大，由玻意耳定律可知，气体体积变小，VB＜VA；气体质量不变，体积变小，由密度公式可知气体密度变大，故A错误；气体体积变小，外界对气体做功，故B正确；气体温度不变，内能不变，ΔU＝0，外界对气体做功，W＞0，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知：Q＜0，气体要放出热量，故C错误；气体温度不变，分子平均动能不变，故D错误．
答案：B
10.用一导热的可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成A、B 两部分，如图所示．A和B中分别封闭有质量相等的氮气和氧气，均可视为理想气体，则当两部分气体处于热平衡时( )
A．内能相等
B．分子的平均动能相等
C．分子的平均速率相等
D．分子数相等
解析：两种理想气体处于热平衡时，温度相同，所以分子的平均动能相同，但气体种类不同，其分子质量不同，所以分子的平均速率不同，故B正确，C错误；两种气体的质量相同，而摩尔质量不同，所以分子数不同，故D错误；两种气体的分子平均动能相同，但分子个数不同，故内能也不相同，A错误．
答案：B
A．由a状态至b状态的过程中，气体放出热量，内能不变
B．由b状态至c状态的过程中，气体对外做功，内能增加，平均每个气体分子在单位时间内与器壁碰撞的次数不变
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a到b的过程是等温过程，所以内能不发生变化，气体体积减小，所以外界对气体做功，放出热量，分子平均距离减小，分子平均动能不变，A、D正确；由b到c的过程是等压过程，体积增大，温度升高，内能增加，所以气体对外界做功，应该吸收热量，因为压强不变，且气体分子热运动的平均动能增大，碰撞次数减少，B 错误；由c到a的过程是等容过程，压强减小，温度降低，所以分子平均距离不变，分子平均动能减小，C错误．
答案：AD
三、非选择题(本题共6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)为了将空气装入气瓶内，现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是________．
解析：根据理想气体状态方程，空气等温压缩，pV＝C，p与成正比，所以该过程中空气的压强p和体积V关系的是图(B)．答案：图(B)
16．(10分)在将空气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________(选填“吸收”或“放出”)的总能量为________kJ.
解析：将空气压缩装入气瓶的过程中，温度保持不变，气体内能保持不变；外界做了24 kJ的功，空气放出24 kJ能量，气瓶缓慢地潜入海底的过程中，放出了5 kJ的热量，所以在上述两个过程中，空气的内能共减小5 kJ，空气放出的总能量为24 kJ＋5 kJ＝29 kJ.
答案：5 放出29
17．(8分)已知金刚石密度为3.5×103 kg/m3 ，体积为4×10－8m3的一小块金刚石中含有多少碳原子？并估算碳原子的直径(取两位有效数字)．
解析：这一小块金刚石的质量
m＝ρV＝3.5×103×4×10－8 kg＝1.4×10－4kg，
这一小块金刚石的物质的量
n＝＝＝×10－2mol，
所含碳分子的个数N＝n×6.02×1023＝
7
×10－2×6.02×1023个＝7×1021个．
6
一个碳原子的体积为
V′＝＝ m3＝×10－29m3.
碳原子的直径d＝2r＝2 ＝
2 m≈2.2×10－10m.
答案：7.0×1021个 2.2×10－10m
18.(10分)如图所示，一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再从状态B变化到状态C.已知状态A的温度为480 K．求：
(1)气体在状态C时的温度；
(2)试分析从状态A变化到状态B的整个过程中，气体是从外界吸收热量还是放出热量．
解析：(1)A、C两状态体积相等，
则有＝.①
得TC＝TA＝ K＝160 K．②
(2)由理想气体状态方程得＝.③
解得TB＝TA＝ K＝480 K.
由此可知A、B两状态温度相同，故A、B两状态内能相等．
答案：(1)160 K (2)既不吸热也不放热
19.(10分)如图所示，横截面积S＝10 cm2的活塞，将一定质量的理想气体封闭在竖直放置的圆柱形导热气缸内，开始活塞与气缸底部距离H＝30 cm.在活塞上放一重物，待整个系统稳定后．测得活塞与气缸底部距离变为h＝25 cm.已知外界大气压强始终为p0＝1×105 Pa，不计活塞质量及其与气缸之间的摩擦，取g＝10 m/s2.求：
(1)所放重物的质量；
(2)在此过程中被封闭气体与外界交换的热量．
解析：(1)封闭气体发生等温变化：
气体初状态的压强为p1＝1×105 Pa，
气体末状态的压强为p2＝p0＋.
根据玻意耳定律得p1HS＝p2hS.
解得：m＝2 kg.
(2)外界对气体做的功为
W＝(p0S＋mg)(H－h)．
根据热力学第一定律知ΔU＝W＋Q＝0，
解得Q＝－6 J，即放出6 J热量．
答案：(1)2 kg (2)放出6 J热量
20．(10分)如图所示，两个充有空气的容器A、B，以装有活塞栓的细管相连通，容器A浸在温度为t1＝－23 ℃的恒温箱中，而容器B
浸在t2＝27 ℃的恒温箱中，彼此由活塞栓隔开．容器A的容积为V1＝1 L，气体压强为p1＝1 atm；容器B的容积为V2＝2 L，气体压强为p2＝3 atm，求活塞栓打开后，气体的稳定压强是多少．
解析：设活塞栓打开前为初状态，打开后稳定的状态为末状态，活塞栓打开前后两个容器中的气体总质量没有变化，且是同种气体，只不过是两容器中的气体有所迁移流动，故可用分态式求解．将两容器中的气体看成整体，由分态式可得：
p1V1
＋＝＋.
T1
因末状态为两部分气体混合后的平衡态，设压强为p′，则p1′＝p2′＝p′，代入有关的数据得：
p′＝2.25 atm.
因此，活塞栓打开后，气体的稳定压强为2.25 atm.
答案：稳定压强为2.25 atm。