高中物理选修3-3综合测试题(内含详细答案)

高中物理选修3－3
综合测试题
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间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，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些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．对一定质量的理想气体，下列说法正确的是()
A．气体的体积是所有气体分子的体积之和
B．气体温度越高，气体分子的热运动就越剧烈
C．气体对容器的压强是由大量气体分子对容器不断碰撞而产生的
D．当气体膨胀时，气体分子的势能减小，因而气体的内能一定减少
[答案]BC
[解析]气体分子间空隙较大，不能忽略，选项A错误；气体膨胀时，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增加，并且改变内能有两种方式，气体膨胀，对外做功，但该过程吸、放热情况不知，内能不一定减少，故选项D错误．
2．(2011·深圳模拟)下列叙述中，正确的是()
A．物体温度越高，每个分子的动能也越大
B．布朗运动就是液体分子的运动
C．一定质量的理想气体从外界吸收热量，其内能可能不变
D．热量不可能从低温物体传递给高温物体
[答案] C
[解析]温度高低反映了分子平均动能的大小，选项A错误；布朗运动是微小颗粒在液体分子撞击下做的无规则运动，而不是液体分子的运动，选项B错误；物体内能改变方式有做功和热传递两种，吸收热量的同时对外做功，其内能可能不变，选项C正确；由热力学第二定律可知，在不引起其他变化的前提下，热量不可能从低温物体传递给高温物体，选项D错误．
3．以下说法中正确的是()
A．熵增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减小的方向进行
B．在绝热条件下压缩气体，气体的内能一定增加
C．布朗运动是在显微镜中看到的液体分子的无规则运动
D．水可以浸润玻璃，但是不能浸润石蜡，这个现象表明一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系
[答案]BD
[解析]一切自然过程总是向着分子热运动的无序性增大的方向进行，选项A错误；布朗运动是在显微镜中看到的悬浮小颗粒的无规则运动，选项C错误．
4．下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是()
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
[答案] C
[解析]当分子力表现为引力时，说明分子间距离大于平衡距离，随着分子间距离的增大分子力先增大后减小，但分子力一直做负功，分子势能增大，A、B错误；当分子力表现为斥力时，说明分子间距离小于平衡距离，随着分子间距离的减小分子力增大，且分子力一直做负功，分子势能增大，只有C正确．
5．(2011·西安模拟)一定质量气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是()
A．温度升高后，气体分子的平均速率变大
B．温度升高后，气体分子的平均动能变大
C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大
D．温度升高后，单位体积内的分子数增多，撞击到单位面积器壁上的分子数增多了[答案]ABC
[解析]温度升高后，气体分子的平均速率、平均动能变大，撞击器壁的平均撞击力增大，压强增大，A、B、C对；分子总数目不变，体积不变，则单位体积内的分子数不变，D 错．
6．(2011·抚顺模拟)下列说法中正确的是()
A．布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C．液晶显示器是利用了液晶对光具有各向异性的特点
D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时，分子间的距离越大，分子势能越小[答案]BC
[解析]布朗运动间接反映液体分子永不停息地无规则运动，A错；当两分子间距离大于平衡位置的间距时，分子间距离增大，分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，D错．
7．(2011·东北地区联合考试)低碳生活代表着更健康、更自然、更安全的生活，同时也是一种低成本、低代价的生活方式．低碳不仅是企业行为，也是一项符合时代潮流的生活方式．人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中()
A．外界对封闭气体做正功
B．封闭气体向外界传递热量
C．封闭气体分子的平均动能增大
D．封闭气体由于气体分子密度增大，而使压强增大
[答案]ABD
[解析]由温度与分子的平均动能关系可确定分子平均动能的变化，再结合热力学第一定律可分析做功的情况．因为气体的温度不变，所以气体分子的平均动能不变，C错误；当气体体积减小时，外界对气体做功，A正确；由热力学第一定律可得，封闭气体将向外界传递热量，B正确；气体分子的平均动能不变，但单位体积内的分子数目增大，故压强增大，D正确．
8．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是()
A．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力的缘故
B．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加
C．对于一定量的气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热
D．如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大
[答案]BC
[解析]气体散开是气体分子无规则运动的结果，故A错；水蒸气的分子势能大于水的分子势能，故B对；压强不变，体积增大，温度一定升高，对外做功，故吸热，故C对；而D项中不能确定气体体积的变化，故D错．
9.一个内壁光滑、绝热的汽缸固定在地面上，绝热的活塞下方封闭着
空气，若突然用竖直向上的力F将活塞向上拉一些，如图所示，则缸内封
闭着的气体()
A．每个分子对缸壁的冲力都会减小
B．单位时间内缸壁单位面积上受到的气体分子碰撞的次数减少
C．分子平均动能不变
D．若活塞重力不计，拉力F对活塞做的功等于缸内气体内能的改变量
[答案] B
[解析]把活塞向上拉起体积增大，气体对活塞做功，气体内能减小，温度降低，分子的平均冲力变小，碰撞次数减少，故AC错B对；气体内能的减小量等于对大气做的功减去F做的功，故D错．
10．如图所示，带有活塞的气缸中封闭一定质量的理想气体，将一个半导体NTC热敏电阻R置于气缸中，热敏电阻与气缸外的电源E和电流表A组成闭合回路，气缸和活塞具有良好的绝热(与外界无热交换)性能，若发现电流表的读数增大，以下判断正确的是(不考虑电阻散热)()
A．气体一定对外做功B．气体体积一定增大
C．气体内能一定增大D．气体压强一定增大
[答案]CD
[解析]电流表读数增大，说明热敏电阻温度升高，即气体温度升高，而理想气体的内能只由温度决定，故其内能一定增大，C正确．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，因绝热，所以Q＝0，而ΔU>0，故W>0，即外界对气体做功，气体体积减小，由p、V、T的关系知，压强增大，D正确．
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)
11．(6分)体积为4.8×10－3cm3的一个油滴，滴在湖面上扩展为16cm2的单分子油膜，则1mol这种油的体积为________．
[答案] 8.5×10－
6m 3
[解析] 根据用油膜法估测分子的大小的原理，设油分子为球形，可算出一个油分子的体积，最后算出1mol 这种油的体积．
V ＝16πd 3N A ＝16π(V S
)3·N A ＝16×3.14×(4.8×10－3×10－616
)3×6.02×1023m 3 ≈8.5×10－6m 3.
12．(6分)汽车内燃机气缸内汽油燃烧时，气体体积膨胀推动活塞对外做功．已知在某次对外做功的冲程中，汽油燃烧释放的化学能为1×103J ，因尾气排放、气缸发热等对外散失的热量为8×102J.该内燃机的效率为________．随着科技的进步，可设法减少热量的损失，则内燃机的效率能不断提高，其效率________(选填“有可能”或“仍不可能”)达到100%.
[答案] 20% 不可能
[解析] 内燃机的效率η＝W 有
W 总＝1×103J －8×103J 1×103J ＝20%；内燃机的效率永远也达不到100%.
13．(6分)(2011·烟台模拟)
如图所示，一定质量的理想气体经历如图所示的AB 、BC 、CA 三个
变化过程，则：
符合查理定律的变化过程是________；C →A 过程中气体
____________(选填“吸收”或“放出”)热量，__________(选填“外界对
气体”或“气体对外界”)做功，气体的内能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
[答案] B →C 吸收 气体对外界 增大
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．(10分)如图甲所示，用面积为S 的活塞在气缸内封闭着一定质量的空气，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m .现对气缸缓缓加热，使气缸内的空气温度从T 1升高到T 2，空气柱的高度增加了ΔL ，已知加热时气体吸收的热量为Q ，外界大气压强为p 0.求：
(1)此过程中被封闭气体的内能变化了多少？
(2)气缸内温度为T 1时，气柱的长度为多少？
(3)请在图乙的V －T 图上大致作出该过程的图象(包括在图线上标出过程的方向)．
[答案] (1)Q －(p 0S ＋mg )ΔL (2)T 1ΔL T 2－T 1 (3)见解析图 [解析]
(1)对活塞和砝码：mg ＋p 0S ＝pS ，得p ＝p 0＋mg
S
气体对外做功
W ＝pS ΔL ＝(p 0S ＋mg )ΔL
由热力学第一定律W ＋Q ＝ΔU
得ΔU ＝Q －(p 0S ＋mg )ΔL
(2)V 1
T 1＝V 2T 2，LS T 1＝(L ＋ΔL )S T 2
解得L ＝T 1ΔL
(T 2－T 1)
(3)如图所示．
15．(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480K.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 整个过程中，气体是从外界吸
收热量还是放出热量．
[答案] (1)160K (2)吸热
[解析] (1)A 、C 两状态体积相等，则有p A T A ＝p C
T C
得：T C ＝p C
p A T A ＝0.5×
4801.5K ＝160K
(2)由理想气体状态方程p A V A T A ＝p B V B
T B
得：T B ＝p B V B p A V A T A ＝0.5×3×180
1.5×1K ＝480K
由此可知A、B两状态温度相同，故A、B两状态内能相等，而该过程体积增大，气体对外做功，由热力学第一定律得：气体吸收热量．
16．(11分)(2011·陕西省五校模拟)对于生态环境的破坏，地表土裸露，大片土地沙漠化，加上春季干旱少雨，所以近年来我国北方地区3、4月份扬尘天气明显增多．据环保部门测定，在北京地区沙尘暴严重时，最大风速达到12m/s，同时大量的微粒在空中悬浮．沙尘暴使空气中的悬浮微粒的最高浓度达到 5.8×10－6kg/m3，悬浮微粒的密度为2.0×103kg/m3，其中悬浮微粒的直径小于10－7m的称为“可吸入颗粒物”，对人体的危害
最大．北京地区出现上述沙尘暴时，设悬浮微粒中总体积的1
50为可吸入颗粒物，并认为所有可吸入颗粒物的平均直径为5.0×10－8m，求1.0cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量是多少？(计算时可把吸入颗粒物视为球形，计算结果保留一位有效数字)
[答案]9×105个
[解析]先求出可吸入颗粒物的体积以及1m3中所含的可吸入颗粒物的体积，即可求出1.0cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量．
沙尘暴天气时，1m3的空气中所含悬浮微粒的总体积为V＝m
ρ＝
5.8×10－6×1
2.0×103
m3＝
2.9×10－9m3
那么1m3中所含的可吸入颗粒物的体积为：V′＝V
50
＝5.8×10－11m3
又因为每一个可吸入颗粒的体积为：V0＝1
6
πd3≈6.54×10－23m3
所以1m3中所含的可吸入颗粒物的数量：n＝V′
V0≈8.9×10
11个
故 1.0cm3的空气中所含可吸入颗粒物的数量为：n′＝n×1.0×10－6＝8.9×105(个)≈9×105(个)
17．(11分)(2011·广州模拟)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p0的空气中，开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后再次平衡，求：
(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？
[答案] (1)h 0＋d h T 0
(2)Q －(mg ＋p 0S )d [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 0T 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
ΔE ＝Q ＋W ＝Q －(mg ＋p 0S )d。