2019高中物理 模块综合检测(一)新人教版选修3-3

模块综合检测(一)
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1.已知铜的密度为ρ，摩尔质量为M ，电子的电量绝对值为e ，阿伏加德罗常数为N A ，有一条横截面为S 的铜导线中通过的电流为I ，设每个铜原子贡献一个自由电子，下列说法错误的是( ）
A.单位体积的导电的电子数为ρN A
M
B.单位质量的导电的电子数为N A
M
C.该导线中自由电子定向移动的平均速率为IM
ρSN A e
D.该导线中自由电子定向移动的平均速率为I
ρSe
答案：D
2．关于热现象和热学规律的说法中，正确的是( ) A ．第二类永动机违背了能量守恒定律
B ．当物体被拉伸时，分子间的斥力减小、引力增大
C ．冰融化为同温度的水时，分子势能增加
D ．悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越明显
解析：第二类永动机是效率100%的机器，违背了热力学第二定律，故A 错误；当物体被拉伸时，间距增加，分子间的斥力减小、引力也减小，故B 错误；内能包括分子热运动动能和分子势能，温度是分子热运动平均动能的标志；故冰融化为同温度的水时，吸收热量内能增大而分子的平均动能不变，则分子势能增大，故C 正确；悬浮在液体中的固体微粒越小，碰撞的不平衡性越明显，布朗运动越明显，故D 错误．
答案：C
3．物体由大量分子组成，下列说法正确的是( ) A ．分子热运动越剧烈，物体内每个分子的动能越大 B ．分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小 C ．物体的内能跟物体的温度和体积有关 D ．只有外界对物体做功才能增加物体的内能
解析：分子热运动越剧烈，物体分子的平均动能越大，A 错误；分子间引力总是随着分子间的距离减小而增大，B 错误；物体的内能跟物体的温度和体积有关，C 正确；做功和热传递都能改变物体的内能，D 错误．
答案：C
4．下列说法正确的是( )
A ．液体中悬浮颗粒的无规则运动称为布朗运动
B ．液体分子的无规则运动称为布朗运动
C ．物体从外界吸收热量，其内能一定增加
D ．物体对外界做功，其内能一定减少
解析：布朗运动是液体中悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，故A 对，B 错；改变物体内能的途径有做功和热传递，物体从外界吸收热量，其内能不一定增加，物体对外界做功，其内能也不一定减少，故C 、D 均错．
答案：A
5．下列关于湿度的说法中正确的是( )
A ．不同温度下，水的绝对湿度不同，而相对湿度相同
B ．在绝对湿度不变而降低温度时，相对湿度减小
C ．相对湿度越小，人感觉越舒服
D ．相对湿度反映了空气中水蒸气含量接近饱和的程度
解析：不同温度下，水的绝对湿度可以相同，A 错；降低温度，水的饱和汽压减小，绝对湿度不变的条件下，相对湿度增大，B 错；相对湿度越小表示空气越干燥，相对湿度越大，表示空气越潮湿，太干燥或太潮湿，人都会感觉不舒服，所以C 错；相对湿度是空气中水蒸气的实际压强与该温度下水的饱和汽压之比，所以它反映了水蒸气含量接近饱和的程度，D 对．
答案：D
6．在一个标准大气压下，把粗细均匀玻璃管开口向下竖直地压入水中，管中共有2
3部分
充满了水，假设温度不变，则此时管内空气压强相当于( )
A ．3个大气压
B ．1个大气压 C.2
3
个大气压 D.1
3
个大气压 解析：管子中的气体的初始压强为p 0，体积为SL ， 压缩后的压强未知，体积为1
3
SL ，
根据玻意耳定律，有p 0SL ＝p ·1
3SL ，解得p ＝3p 0.
答案：A
7．一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用
W 1表示外界对气体做的功，W 2表示气体对外界做的功，Q 1表示气体吸收的热量，Q 2表示气体
放出的热量，则在整个过程中一定有( )
A ．Q 1－Q 2＝W 2－W 1
B ．Q 1＝Q 2
C ．W 1＝W 2
D ．Q 1>Q 2
解析：因为该气体从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，所以内能没有变化，ΔU ＝0，根据热力学第一定律可知W 1－W 2＋Q 1－Q 2＝ΔU ＝0，
即Q 1－Q 2＝W 2－W 1，故A 正确． 答案：A
8．如图所示为一定质量的理想气体的p －1
V
图象，图中BC 为过原点的直线，A 、B 、C
为气体的三个状态，则下列说法中正确的是( )
A ．T A >T
B ＝T
C B ．T A >T B >T C C ．T A ＝T B >T C
D ．T A <T B <T C
解析：由题图可知A →B 为等容变化，根据查理定律，p A >p B ，T A >T B .由B →C 为等温变化，即T B ＝T C .所以T A >T B ＝T C ，选项A 正确．
答案：A
9．一定质量的理想气体从状态a 变化到状态b 的P －V 图象如图所示，在这一过程中，下列表述正确的是( )
A ．气体在a 状态的内能比b 状态的内能大
B ．气体向外释放热量
C ．外界对气体做正功
D ．气体分子撞击器壁的平均作用力增大
解析：由P －V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，根据理想气体状态方程：
PV
T
＝C 可知，气体温度升高，理想气体内能由温度决定，故内能增加，即ΔU ＞0，根据热力
学第一定律：ΔU ＝W ＋Q 可知，Q ＞0，气体从外界吸收热量，故A 错误，B 错误；由P －V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，气体对外做功，W ＜0，故C 错误；根据理想气体状态方程：PV T
＝C 可知，气体温度升高，温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能增大；由P －V 图象可知，由a 到b 气体的压强和体积均增大，单位体积内分子数减少，又压强增大，故气体分子撞击器壁的作用力增大，故D 正确．
答案：D
10．如图所示，竖直的弹簧支持着一倒立气缸内的活塞，使气缸悬空而静止．设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动．缸壁导热性良好，缸内气体的温度与外界大气温度相同．下列结论中正确的是( )
A ．若外界大气压增大，则弹簧的压缩量将会增大一些
B ．若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将增大
C ．若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将减小
D ．若外界气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大
解析：外界大气压增大时，气体体积减小，但对于整个系统，弹簧的弹力恒等于系统的总重量，弹簧的形变量不变．
答案：D
二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求)
11．当两个分子间的距离r ＝r 0时，分子处于平衡状态，设r 1<r 0<r 2，则当两个分子间的距离由r 1变为r 2的过程中( )
A ．分子力先减小后增加
B ．分子力先减小再增加最后再减小
C ．分子势能先减小后增加
D ．分子势能先增大后减小
解析：r <r 0时，分子力为斥力，r >r 0时，分子力为引力，故分子间距由r 1变到r 2的过程中，分子力先减小到零，再增加到最大，然后减小逐渐趋近零，B 正确；分子力先做正功后做负功，故分子势能先减小而后增大，C 正确．
答案：BC
12．关于液体和固体，以下说法正确的是( )
A ．液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强
B ．液体分子同固体分子一样，也是密集在一起的
C ．液体分子的热运动没有长期固定的平衡位置
D ．液体的扩散比固体的扩散快
解析：液体具有一定的体积，是液体分子密集在一起的缘故，但液体分子间的相互作用不像固体微粒那样强，所以选项B 是正确的，选项A 是错误的．液体具有流动性的原因是液体分子热运动的平衡位置不固定，液体分子可以在液体中移动；也正是因为液体分子在液体里移动比固体容易，所以其扩散也比固体的扩散快，选项C 、D 都是正确的．
答案：BCD
13．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 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pV
T
＝k 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吸引力，故D 错误．
答案：BC
14.如图所示，导热的汽缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个沙桶，沙桶装满沙子时，活塞恰好静止.现将沙桶底部钻一个小洞，让细沙慢慢漏出，汽缸外部温度恒定不变.则( ）
A.缸内气体压强减小，内能增加
B.缸内气体压强增大，内能不变
C.缸内气体压强增大，内能减少
D.外界对缸内气体做功
解析：分析活塞受力，活塞受到大气压力p 0S 、内部气体压力pS 、沙桶(包括沙）的重
力mg 和活塞的重力Mg ，根据活塞平衡有p 0S ＝Mg ＋mg ＋pS ，随沙桶(包括沙）的重力减小，大气压力使得活塞向上运动，外界对缸内气体做功，选项D 对；由于汽缸导热，温度不变，汽缸内体积变小，压强变大，选项A 错；气体温度不变，内能不变，选项B 对，C 错.
答案：BD
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．(8分)在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A ，N 滴溶液的总体积为V .在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a 的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示)，测得油膜占有的正方形小格个数为X
.
(1)用以上字母表示油酸分子的大小d ＝________． (2)从图中数得X ＝________．
解析：(1)N 滴溶液的总体积为V ，一滴溶液的体积为V
N ，含有的油酸体积为VA N
，形成单
分子油膜，面积为Xa 2
，油膜厚度即分子直径d ＝VA N Xa 2＝VA NXa
2.
(2)油膜分子所占有方格的个数，以超过半格算一格，不够半格舍去的原则，对照图示的油酸膜，共有62格．
答案：(1)
VA
NXa 2
(2)62(60～65均可) 16．(8分)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对气缸中的气体做功为2.0×105
J ，同时气体的内能增加了1.5×105
J ．试问：此压缩过程中，气体________(填“吸收”或“放出”)的热量等于________J.
解析：由热力学第一定律ΔU ＝W ＋Q ，W ＝2.0×105
J 、ΔU ＝1.5×105
J ，
Q ＝ΔU －W ＝－5×104 J.
答案：放出 5×104
17．(8分)某热水袋内水的体积约为400 cm 3
，已知水的摩尔质量为18 g/mol ，阿伏加德罗常数为6×1023
mol －1
，求它所包含的水分子数目约为多少(计算结果保留2位有效数字)．
解析：已知某热水袋内水的体积大约是
V ＝400 cm 3＝4×10－4m 3，
水的密度为ρ＝1×103
kg/m 3
， 则热水袋内含有的水分子数目为
n ＝
ρV
m 0
N A ＝1.3×1025个．
答案：1.3×1025
个
18.(10分)一定质量理想气体经历如图所示的A →B 、B →C 、C →A 三个变化过程，T A ＝300 K ，气体从C →A 的过程中做功为100 J ，同时吸热250 J ，已知气体的内能与温度成正比．求：
(1)气体处于C 状态时的温度T C ； (2)气体处于C 状态时内能E C .
解析：(1)由图知C 到A ，是等压变化，根据理想气体状态方程：V A T A ＝V C
T C
， 得：T C ＝V C V A
T A ＝150 K. (2)根据热力学第一定律：
E A －E C ＝Q －W ＝150 J
且E A E C ＝T A T C ＝
300
150
，解得：E C ＝150 J.
答案：(1)150 K (2)150 J
19.(10分）如图所示，容器A 和汽缸B 都能导热，A 放置在127 ℃的恒温槽中，B 处于27 ℃的环境中，大气压强为p 0＝1.0×105
Pa ，开始时阀门K 关闭，A 内为真空，其容积V A ＝2.4 L ，B 内活塞横截面积S ＝100 cm 2、质量m ＝1 kg ，活塞下方充有理想气体，其体积
V B ＝4.8 L ，活塞上方与大气连通，A 与B 间连通细管体积不计，打开阀门K 后活塞缓慢下移
至某一位置(未触及汽缸底部）.g 取10 N/kg.试求：
(1）稳定后容器A 内气体的压强； (2）稳定后汽缸B 内气体的体积. 解析：(1）p A ＝p B ＝
p 0S ＋mg S
＝1.01×105
Pa
(2）B 气体做等压变化，设排出汽缸的气体体积为V B ′ 根据盖—吕萨克定律有
V B ′T B ＝V A T A ，所以V B ′＝300
400
×2.4 L ＝1.8 L ，故留在汽缸内的气体体积为V B ″＝4.8 L －1.8 L ＝3 L.
答案：(1）1.01×105
Pa (2）3 L
20.(10分)如图所示，在竖直放置的圆柱形容器内用质量为m 的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能无摩擦滑动，容器的横截面积为S ，将整个装置放在大气压恒为p 0的空气中，开始时气体的温度为T 0，活塞与容器底的距离为h 0，当气体从外界吸收热量Q 后，活塞缓慢上升d 后再次平衡．
(1)外界空气的温度是多少？
(2)在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？
解析：(1)取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖·吕萨克定律有V
V 0
＝
T T 0
， 得外界温度T ＝V V 0T 0＝
h 0＋d
h 0
T 0. (2)活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功W ＝－(mg ＋p 0S )d .
根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能：ΔU ＝Q ＋W ＝Q －(mg ＋p 0S )d . 答案：(1)h 0＋d
h 0T 0
(2)Q －(mg ＋p 0S )d。