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期中学业水平测评卷2021-2022学年物理选择性必修第三册人教版2019（Word含解析）
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这是一份物理选择性必修 第三册全册综合一课一练，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
期中学业水平检测
(本试卷满分100分,考试用时75分钟。考试范围:第一章~第三章)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2021福建厦门大同中学高二下月考)下面所列举的现象中,不能说明分子是不断运动着的是 ( )
A.汽车开过后,公路上尘土飞扬
B.将香水瓶盖打开后能闻到香味
C.洒在地上的水,过一段时间就干了
D.悬浮在水中的花粉做无规则的运动
2.(2021湖北黄冈高二下期末)两个完全相同的透明的玻璃杯中,一杯盛有热水,另一杯盛有等质量的冰水。现向两个玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁,发现玻璃杯中热水比冰水更快全部变成黑色。造成这一现象的主要原因是 ( )
A.水分子间有间距
B.墨汁中的炭粒比水分子重
C.温度越高,水分子热运动越剧烈,墨汁中炭粒的无规则运动也越剧烈
D.温度越高分子间的作用力越大
3.(2021江西南昌八一中学高二下月考)关于物体的内能,以下说法正确的是 ( )
A.不同的物体,若温度相同,则内能也相同
B.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大
C.冰熔化时,吸收热量,温度不变,但内能增大
D.静止在地面上的物体,机械能和内能均为零
4.(2021江西抚州高二下期末)对于下列实验,说法不正确的是 ( )
A.甲图是溴蒸气的扩散实验,若温度升高,则扩散的速度加快
B.乙图是模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞产生的
C.丙图是蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化的实验,说明云母的导热性能具有各向异性
D.丁图是把毛细管插入水银中的实验现象,说明水银对玻璃是浸润液体
5.(2021湖北鄂州高二下期末)如图所示为分子间作用力随分子间距离变化的图像。在分子间的距离从d变化到a的过程中,分子间的作用力及分子势能大小的变化是 ( )
A.分子间的作用力先变大后变小,分子势能先变小后变大再变小
B.分子间的作用力先变小后变大,分子势能先变小后变大再变小
C.分子间的作用力先变小后变大再变小,分子势能先变大后变小
D.分子间的作用力先变小后变大再变小,分子势能先变小后变大
6.(2021上海金山高一下期末)如图所示,水平固定的由两段粗细不同的细玻璃管组成的封闭容器中,一段水银柱将气体分成A、B两部分,当水银柱静止时,下列判断错误的是 ( )
A.水银柱两侧受到的气体压力大小不相等
B.A、B两部分气体的压强相同
C.若两部分气体温度相同,现同时升高10 ℃,则水银柱不动
D.若两部分气体温度相同,现同时降低10 ℃,则水银柱向右移
7.(2021上海宝山高二下期末)如图,一个上端口用橡皮膜封闭的盛水长玻璃槽内,用一小玻璃瓶A倒扣在水中形成一个浮沉子,A悬浮在水中某位置保持平衡。若环境温度不变,用力按压橡皮膜到某一位置后,玻璃瓶将 ( )
A.下沉一点后又平衡 B.上浮一点后又平衡
C.一直下沉到水底 D.一直上浮到水面
8.(2021天津实验中学高三一模)一定质量的理想气体经历状态变化,其p-1V图线如图所示,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与1V轴垂直,则 ( )
A.c→d,压强不变、外界对气体做功、气体放出热量
B.d→a,压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
C.a→b,压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
D.b→c,压强增大、气体对外界做功同时放出热量
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。全选对得4分,选对但不全得2分,选错或不选得0分)
9.(2021天津南开高三模拟)下列说法正确的是 ( )
A.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体密度将减小,分子的平均动能将增大
B.一定质量的气体,在压强不变时,单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少
C.已知某气体的摩尔体积及阿伏加德罗常数,可求得该气体分子的体积
D.荷叶上小水珠呈球形,是由于表面张力的作用
10.(2021江西吉安高二下期末)关于分子动理论及热力学定律,下列说法正确的是 ( )
A.物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B.温度高的物体内能不一定大
C.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
11.(2021江西上饶高三二模)分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示,曲线与横轴交点为r1,曲线最低点对应横坐标为r2(取无限远处分子势能Ep=0)。下列说法正确的是 ( )
A.分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小
B.当r
D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离减小而增大
12.(2021湖北鄂州高二下期末)如图所示,一定质量的理想气体,沿图中直线ABC由状态A变化到状态C,已知状态A的温度TA=300 K,则下列说法中正确的是 ( )
A.状态B的温度为400 K
B.由A→B的过程中,气体内每个分子的无规则热运动都变剧烈
C.由B→C的过程,气体放出的热量大于外界对气体做的功
D.由A→C的过程,气体放出了300 J的热量
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)(2021山东青岛高二下期中)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为1∶500,用注射器和量筒测得1 mL上述溶液有50滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开。
(1)本实验中做了三点理想化假设:
①将油酸分子视为球形;② ;③油酸分子是紧挨在一起的。
(2)测得油膜的面积约为160 cm2,则油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有效数字)
(3)某同学计算出的结果明显偏大,可能的原因是 。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL溶液的滴数多记了几滴
14.(8分)(2021江西抚州高二下期末)如图甲所示为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图,缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机,同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后,计算机屏幕上显示出如图乙所示的p-V图线(其中实线是实验所得图线,虚线为理想双曲线)。
(1)在实验操作过程中,要采取以下做法, 是为了保证实验的恒温条件。(填入相应的字母代号)
A.用橡皮帽堵住注射器的小孔
B.移动活塞要缓慢
C.实验时,不要用手握注射器
D.在注射器活塞一周涂润滑油
(2)仔细观察不难发现,图乙与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是 。(填入相应的字母代号)
A.环境温度逐渐升高
B.环境温度逐渐降低
(3)实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现,环境温度逐渐降低,则实验得到的p-1V图像应是 。
15.(10分)(2021吉林长春外国语学校高二下月考)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气的密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气的摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算:
(1)囊中氮气分子的总个数N;
(2)囊中氮气分子间的平均距离(结果保留1位有效数字)。
16.(10分)(2021湖北荆州高二下月考)某品牌汽车前轮胎,厂家建议的标准胎压为240 kPa。某人购买该品牌汽车时,车外温度显示为27 ℃,胎压监测系统在仪表盘上显示为2.40 bar(2.40 bar=240 kPa),车辆使用一段时间后保养时,发现仪表盘上显示为2.20 bar,此时,车外温度显示为2 ℃,车胎内气体可看作理想气体,车胎内体积可视为不变。
(1)试分析保养时,前轮胎是否有漏气;
(2)若要使该车胎在保养时胎压恢复到2.40 bar,需要充入一定量的同种气体,充气过程中车胎内温度视为不变,求充入气体质量和车胎内原有气体质量之比。
17.(12分)(2021江西上饶高三二模)一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化,其中BA延长线过原点,BC平行于T轴,A、B、C状态下的温度已在图中标示(为已知),其中C状态下气体体积为20 L,求:
(1)A、B状态下的体积;
(2)若整个过程做功为60 J,求A状态下的气体压强。
18.(14分)(2021山东省实验中学高三二模)如图甲所示的一款茶宠玩具特别有意思,当将热茶淋在茶宠上时,茶宠会向外喷水,寓意吐故纳新。为了研究其中的原理,小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示圆柱形容器,在容器底端侧面有一尺寸可忽略的细孔,细孔下方是实心配重块,圆柱横截面积为S,细孔上方空间高为H。初始时容器内部空气的质量为m0,内部压强与外界大气压均为p0,温度为T0。容器内气体可视为理想气体。现用热水淋在容器上,使容器内气体温度达到T1,此时容器内部有空气逸出;然后迅速将容器放入一足够大的盛有水的水盆中,保证容器上的小孔恰好在水面以下。随着容器内气体温度降低,水盆中的水会被吸入容器,当气体温度恢复为T0时,容器内外水面的高度差为h,然后取出容器,当将热茶淋在容器上时就会出现神奇的喷水现象了。
(1)求将热水淋在容器上,容器升温后逸出空气的质量Δm;
(2)若容器横截面积S=20 cm2,H=6 cm,h=1 cm,T0=300 K,大气压强p0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2,求此时容器内的温度T1(保留三位有效数字)。
期中学业水平检测
1.A 尘土是由若干分子组成的固体颗粒,所以尘土飞扬不是分子的运动,不能说明分子是不断运动着的,故A正确;扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规则运动,香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的,故B、C、D错误。
2.C 温度越高,则分子做无规则运动的平均速率越大。玻璃杯中热水比冰水更快全部变成黑色,这是因为热水分子热运动较剧烈,墨汁中炭粒受到液体分子的撞击做无规则运动也较剧烈,故C正确。
3.C 物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关,则不同的物体,若温度相同,内能不一定相同,选项A错误;宏观物体的动能与物体的分子动能无关,即物体速度增大,其分子动能不一定增大,内能也不一定增大,选项B错误;冰熔化时,吸收热量,温度不变,但内能增大,选项C正确;物体的内能永远不为零,静止在地面上的物体,其机械能也不一定为零,选项D错误。
4.D 溴蒸气的扩散实验中,若温度升高,分子热运动加剧,因此扩散的速度加快,故A说法正确;模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体分子对器壁持续的碰撞产生的,故B说法正确;蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化的实验,从实验中可以看出,沿不同方向传热快慢不同,说明云母的导热性能具有各向异性,故C说法正确;把毛细管插入水银中的实验现象,说明水银对玻璃是不浸润液体,故D说法不正确。
5.D 由图可知,分子间的作用力先变小后变大再变小;在分子间距离由d增大到c的过程中,分子间作用力表现为斥力,斥力做正功,分子势能减小,由c增大到a的过程中,分子间作用力表现为引力,引力做负功,分子势能变大,故D正确。
6.D 同一水平面内液体内部的压强处处相等,所以A、B两部分气体的压强相同,A与B的横截面积不同,所以它们给液体的压力大小不同,故选项A、B正确;两部分气体的压强相同,同时升高10 ℃,假设水银柱不动,根据查理定律有pT=ΔpΔT,可得Δp=pTΔT,气体的压强的变化量也是相等的,所以末态压强相同,所以水银柱不动,故C正确,同量,可知D错误。由于本题选择判断错误的,故选D。
7.C 开始时,A悬浮在水中某位置保持平衡,则A排开水的重力等于A的重力;若用力按压橡皮膜到某一位置,根据玻意耳定律,玻璃槽上方空气的体积减小,压强增大,则A内被封气体的压强增大,则体积减小,排开水的重力减小,即所受浮力减小,此时重力大于浮力,玻璃瓶A将下沉,下沉过程中所受压强不断增加,被封气体的体积不断减小,浮力不断减小,则玻璃瓶将加速沉到水底,故C正确。
8.A 由理想气体状态方程pVT=C可知p1V=CT,由题图可知,连接O、b的直线的斜率小于连接O、c的直线的斜率,所以b对应的温度低,c对应的温度高。c→d过程,气体压强p不变,而体积V变小,由理想气体状态方程pVT=C可知气体温度降低,理想气体的内能只与温度有关,故内能减少,做功与否只与体积变化有关,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体放热,故A正确;d→a过程,气体体积V不变,外界对气体不做功,压强p变小,由理想气体状态方程pVT=C可知,气体温度降低,气体放热,故B错误;a→b过程,气体发生的是等温变化,气体压强减小而体积增大,对外做功,气体吸热,故C错误;b→c过程,温度升高,由图像可知,压强增大,且体积也增大,对外做功,吸热,故D错误。
9.AD 根据理想气体状态方程,气体等压膨胀过程,体积增大,气体密度将减小,温度升高,分子的平均动能将增大,故A正确;在压强不变时,随温度降低,体积减小,气体密度将增大,则单位时间内分子与器壁碰撞次数增多,故B错误;气体分子间距很大,利用气体摩尔体积及阿伏加德罗常数,只能求出一个分子所占的体积,不能求出该气体分子的体积,故C错误;荷叶上小水珠呈球形,就是由于表面张力的作用,故D正确。
10.AB 物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功,但会引起一些其他变化,例如理想气体做等温膨胀时,吸收的热量就可以全部用于做功,故A正确物体的内能大小由物质的量、温度和体积三个因素决定,因此温度高的物体内能不一定大,故B正确;由于气体分子的间距大于分子直径,故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比,故C错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,当气体对外界做的功大于吸收的热量时,其内能减小,故D错误。
11.ABD 分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小,故A正确;由图可知当r
13.答案 (1)油膜看成单分子层(2分) (2)2.5×10-9(2分) (3)AC(2分)
解析 (1)本实验中做了三点理想化假设:油酸分子视为球形;油膜看成单分子层;油酸分子是紧挨在一起的。
(2)1滴油酸酒精溶液中所含的纯油酸的体积为V=150×1500×10-6 m3,由于形成单分子层油膜,则油酸分子的直径为d=VS=2.5×10-9 m。
(3)油酸未完全散开,S偏小,分子直径偏大,故A正确;油酸中含有大量酒精不会造成影响,因为酒精最终挥发或者溶于水,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S偏小,分子直径偏大,故C正确;求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 ml溶液的滴数多记了几滴,纯油酸的体积将偏小,分子直径偏小,故D错误。
14.答案 (1)BC(3分) (2)B(2分) (3)A(3分)
解析 (1)本实验需要研究的问题是“一定质量气体在温度不变时,压强与体积的关系”,实验中为保证气体的质量不变,用橡皮帽堵住注射器的小孔,并在注射器活塞一周涂润滑油,即封闭气体的容器密封良好,故A、D不符合题意;为保证气体的温度不变,实验时,移动活塞一定要缓慢,同时不要用手握注射器,否则不能保证实验条件,故B、C符合题意。
(2)仔细观察不难发现,图乙与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是实验时环境温度降低了,故B正确,A错误。
(3)根据理想气体状态方程pVT=C,整理可得p=CT×1V,所以随着环境温度逐渐降低,p-1V图像的斜率会逐渐变小,故A正确。
15.答案 (1)3×1024 (2)3×10-9 m
解析 (1)设囊中N2的物质的量为n,则n=ρVM (2分)
氮气分子的总数N=nNA=ρVMNA(2分)
解得N=3×1024。 (1分)
(2)每个氮气分子所占的空间为V0=VN (2分)
设分子间的平均距离为a,则有V0=a3,即a=3V0=3VN (2分)
解得a≈3×10-9 m。 (1分)
16.答案 (1)无漏气 (2)1∶11
解析 (1)车胎内体积可视为不变,由查理定律有:p1273+t1=p2273+t2 (2分)
解得p2=220 kPa=2.2 bar(1分)
所以前轮胎无漏气的情况。 (1分)
(2)设轮胎体积为V,充气过程可理解为压强为p2=2.2 bar、体积为V3的气体,一次性压缩为p1=2.4 bar、体积为V的气体,且过程中温度不变,根据玻意耳定律有:p2V3=p1V (3分)
解得V3=1211V (1分)
所以充入气体质量和车胎内原有气体质量之比Δmm=V3-VV=111VV=111 (2分)
17.答案 (1)15 L 15 L (2)4×103 Pa
解析 (1)对B→C过程,有TB=150 K、TC=200 K、VC=20 L
气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律有:VBTB=VCTC (2分)
解得VB=15 L(1分)
由BA延长线过原点,可知A→B气体发生等容变化,所以VA=VB=15 L(1分)
(2)由于A→B气体发生等容变化,不做功,所以WBC=WABC=60 J(1分)
又WBC=pB·(VC-VB) (2分)
解得pB=1.2×104 Pa(1分)
从A到B等容变化,由查理定律有:pATA=pBTB (2分)
解得pA=4×103 Pa(2分)
18.答案 (1)T1-T0T1m0 (2)360 K
解析 (1)设圆柱形容器的容积为V,小孔将容器内外空气连通,则容器内气体压强不变,气体温度升高到T1时,根据盖-吕萨克定律有:VT0=V+ΔVT1 (2分)
设升温至T1后逸出的体积为ΔV的空气在温度为T0时的体积为V1,
根据盖-吕萨克定律有:ΔVT1=V1T0 (2分)
同种气体在相同压强、相同温度下密度相等,则Δmm0=V1V (2分)
解得Δm=T1-T0T1m0 (2分)
(2)水进入容器开始形成液封,当容器内气体温度恢复到T0时,容器内外水面的高度差为h,容器内部气体体积为S(H-h), (1分)
设此时气体压强为p1,容器内部气体质量不变,根据理想气体状态方程有:p0SHT1=p1S(H-ℎ)T0 (2分)
当水不再进入容器内部时有:p1+ρgh=p0 (1分)
解得T1≈360 K(1分)
期中学业水平检测
(本试卷满分100分,考试用时75分钟。考试范围:第一章~第三章)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2021福建厦门大同中学高二下月考)下面所列举的现象中,不能说明分子是不断运动着的是 ( )
A.汽车开过后,公路上尘土飞扬
B.将香水瓶盖打开后能闻到香味
C.洒在地上的水,过一段时间就干了
D.悬浮在水中的花粉做无规则的运动
2.(2021湖北黄冈高二下期末)两个完全相同的透明的玻璃杯中,一杯盛有热水,另一杯盛有等质量的冰水。现向两个玻璃杯中各滴入一滴相同的墨汁,发现玻璃杯中热水比冰水更快全部变成黑色。造成这一现象的主要原因是 ( )
A.水分子间有间距
B.墨汁中的炭粒比水分子重
C.温度越高,水分子热运动越剧烈,墨汁中炭粒的无规则运动也越剧烈
D.温度越高分子间的作用力越大
3.(2021江西南昌八一中学高二下月考)关于物体的内能,以下说法正确的是 ( )
A.不同的物体,若温度相同,则内能也相同
B.物体速度增大,则分子动能增大,内能也增大
C.冰熔化时,吸收热量,温度不变,但内能增大
D.静止在地面上的物体,机械能和内能均为零
4.(2021江西抚州高二下期末)对于下列实验,说法不正确的是 ( )
A.甲图是溴蒸气的扩散实验,若温度升高,则扩散的速度加快
B.乙图是模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体分子对器壁碰撞产生的
C.丙图是蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化的实验,说明云母的导热性能具有各向异性
D.丁图是把毛细管插入水银中的实验现象,说明水银对玻璃是浸润液体
5.(2021湖北鄂州高二下期末)如图所示为分子间作用力随分子间距离变化的图像。在分子间的距离从d变化到a的过程中,分子间的作用力及分子势能大小的变化是 ( )
A.分子间的作用力先变大后变小,分子势能先变小后变大再变小
B.分子间的作用力先变小后变大,分子势能先变小后变大再变小
C.分子间的作用力先变小后变大再变小,分子势能先变大后变小
D.分子间的作用力先变小后变大再变小,分子势能先变小后变大
6.(2021上海金山高一下期末)如图所示,水平固定的由两段粗细不同的细玻璃管组成的封闭容器中,一段水银柱将气体分成A、B两部分,当水银柱静止时,下列判断错误的是 ( )
A.水银柱两侧受到的气体压力大小不相等
B.A、B两部分气体的压强相同
C.若两部分气体温度相同,现同时升高10 ℃,则水银柱不动
D.若两部分气体温度相同,现同时降低10 ℃,则水银柱向右移
7.(2021上海宝山高二下期末)如图,一个上端口用橡皮膜封闭的盛水长玻璃槽内,用一小玻璃瓶A倒扣在水中形成一个浮沉子,A悬浮在水中某位置保持平衡。若环境温度不变,用力按压橡皮膜到某一位置后,玻璃瓶将 ( )
A.下沉一点后又平衡 B.上浮一点后又平衡
C.一直下沉到水底 D.一直上浮到水面
8.(2021天津实验中学高三一模)一定质量的理想气体经历状态变化,其p-1V图线如图所示,变化顺序为a→b→c→d→a,图中ab段延长线过坐标原点,cd线段与p轴垂直,da线段与1V轴垂直,则 ( )
A.c→d,压强不变、外界对气体做功、气体放出热量
B.d→a,压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
C.a→b,压强减小、外界对气体做功、气体吸收热量
D.b→c,压强增大、气体对外界做功同时放出热量
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。全选对得4分,选对但不全得2分,选错或不选得0分)
9.(2021天津南开高三模拟)下列说法正确的是 ( )
A.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体密度将减小,分子的平均动能将增大
B.一定质量的气体,在压强不变时,单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而减少
C.已知某气体的摩尔体积及阿伏加德罗常数,可求得该气体分子的体积
D.荷叶上小水珠呈球形,是由于表面张力的作用
10.(2021江西吉安高二下期末)关于分子动理论及热力学定律,下列说法正确的是 ( )
A.物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功
B.温度高的物体内能不一定大
C.一个气体分子的体积等于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比
D.气体从外界吸收热量,其内能一定增加
11.(2021江西上饶高三二模)分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示,曲线与横轴交点为r1,曲线最低点对应横坐标为r2(取无限远处分子势能Ep=0)。下列说法正确的是 ( )
A.分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小
B.当r
D.当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离减小而增大
12.(2021湖北鄂州高二下期末)如图所示,一定质量的理想气体,沿图中直线ABC由状态A变化到状态C,已知状态A的温度TA=300 K,则下列说法中正确的是 ( )
A.状态B的温度为400 K
B.由A→B的过程中,气体内每个分子的无规则热运动都变剧烈
C.由B→C的过程,气体放出的热量大于外界对气体做的功
D.由A→C的过程,气体放出了300 J的热量
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)(2021山东青岛高二下期中)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为1∶500,用注射器和量筒测得1 mL上述溶液有50滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开。
(1)本实验中做了三点理想化假设:
①将油酸分子视为球形;② ;③油酸分子是紧挨在一起的。
(2)测得油膜的面积约为160 cm2,则油酸分子的直径是 m。(结果保留两位有效数字)
(3)某同学计算出的结果明显偏大,可能的原因是 。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 mL溶液的滴数多记了几滴
14.(8分)(2021江西抚州高二下期末)如图甲所示为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图,缓慢推动活塞,在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中,多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机,同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后,计算机屏幕上显示出如图乙所示的p-V图线(其中实线是实验所得图线,虚线为理想双曲线)。
(1)在实验操作过程中,要采取以下做法, 是为了保证实验的恒温条件。(填入相应的字母代号)
A.用橡皮帽堵住注射器的小孔
B.移动活塞要缓慢
C.实验时,不要用手握注射器
D.在注射器活塞一周涂润滑油
(2)仔细观察不难发现,图乙与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是 。(填入相应的字母代号)
A.环境温度逐渐升高
B.环境温度逐渐降低
(3)实验时,缓慢推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现,环境温度逐渐降低,则实验得到的p-1V图像应是 。
15.(10分)(2021吉林长春外国语学校高二下月考)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时,利用叠氮化钠(NaN3)爆炸产生气体(假设都是N2)充入气囊。若氮气充入后安全气囊的容积V=56 L,囊中氮气的密度ρ=2.5 kg/m3,已知氮气的摩尔质量M=0.028 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6×1023 mol-1。试估算:
(1)囊中氮气分子的总个数N;
(2)囊中氮气分子间的平均距离(结果保留1位有效数字)。
16.(10分)(2021湖北荆州高二下月考)某品牌汽车前轮胎,厂家建议的标准胎压为240 kPa。某人购买该品牌汽车时,车外温度显示为27 ℃,胎压监测系统在仪表盘上显示为2.40 bar(2.40 bar=240 kPa),车辆使用一段时间后保养时,发现仪表盘上显示为2.20 bar,此时,车外温度显示为2 ℃,车胎内气体可看作理想气体,车胎内体积可视为不变。
(1)试分析保养时,前轮胎是否有漏气;
(2)若要使该车胎在保养时胎压恢复到2.40 bar,需要充入一定量的同种气体,充气过程中车胎内温度视为不变,求充入气体质量和车胎内原有气体质量之比。
17.(12分)(2021江西上饶高三二模)一定质量的理想气体的状态按图中箭头方向的顺序变化,其中BA延长线过原点,BC平行于T轴,A、B、C状态下的温度已在图中标示(为已知),其中C状态下气体体积为20 L,求:
(1)A、B状态下的体积;
(2)若整个过程做功为60 J,求A状态下的气体压强。
18.(14分)(2021山东省实验中学高三二模)如图甲所示的一款茶宠玩具特别有意思,当将热茶淋在茶宠上时,茶宠会向外喷水,寓意吐故纳新。为了研究其中的原理,小磊同学将茶宠理想化为如图乙所示圆柱形容器,在容器底端侧面有一尺寸可忽略的细孔,细孔下方是实心配重块,圆柱横截面积为S,细孔上方空间高为H。初始时容器内部空气的质量为m0,内部压强与外界大气压均为p0,温度为T0。容器内气体可视为理想气体。现用热水淋在容器上,使容器内气体温度达到T1,此时容器内部有空气逸出;然后迅速将容器放入一足够大的盛有水的水盆中,保证容器上的小孔恰好在水面以下。随着容器内气体温度降低,水盆中的水会被吸入容器,当气体温度恢复为T0时,容器内外水面的高度差为h,然后取出容器,当将热茶淋在容器上时就会出现神奇的喷水现象了。
(1)求将热水淋在容器上,容器升温后逸出空气的质量Δm;
(2)若容器横截面积S=20 cm2,H=6 cm,h=1 cm,T0=300 K,大气压强p0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2,求此时容器内的温度T1(保留三位有效数字)。
期中学业水平检测
1.A 尘土是由若干分子组成的固体颗粒,所以尘土飞扬不是分子的运动,不能说明分子是不断运动着的,故A正确;扩散现象和布朗运动都能说明分子在不停地做无规则运动,香水的扩散、水分子在空气中的扩散以及悬浮在水中花粉的运动都说明了分子是不断运动的,故B、C、D错误。
2.C 温度越高,则分子做无规则运动的平均速率越大。玻璃杯中热水比冰水更快全部变成黑色,这是因为热水分子热运动较剧烈,墨汁中炭粒受到液体分子的撞击做无规则运动也较剧烈,故C正确。
3.C 物体的内能与物体的温度、体积以及物质的量都有关,则不同的物体,若温度相同,内能不一定相同,选项A错误;宏观物体的动能与物体的分子动能无关,即物体速度增大,其分子动能不一定增大,内能也不一定增大,选项B错误;冰熔化时,吸收热量,温度不变,但内能增大,选项C正确;物体的内能永远不为零,静止在地面上的物体,其机械能也不一定为零,选项D错误。
4.D 溴蒸气的扩散实验中,若温度升高,分子热运动加剧,因此扩散的速度加快,故A说法正确;模拟气体压强产生机理的实验,说明气体压强是由气体分子对器壁持续的碰撞产生的,故B说法正确;蜂蜡涂在单层云母片上受热熔化的实验,从实验中可以看出,沿不同方向传热快慢不同,说明云母的导热性能具有各向异性,故C说法正确;把毛细管插入水银中的实验现象,说明水银对玻璃是不浸润液体,故D说法不正确。
5.D 由图可知,分子间的作用力先变小后变大再变小;在分子间距离由d增大到c的过程中,分子间作用力表现为斥力,斥力做正功,分子势能减小,由c增大到a的过程中,分子间作用力表现为引力,引力做负功,分子势能变大,故D正确。
6.D 同一水平面内液体内部的压强处处相等,所以A、B两部分气体的压强相同,A与B的横截面积不同,所以它们给液体的压力大小不同,故选项A、B正确;两部分气体的压强相同,同时升高10 ℃,假设水银柱不动,根据查理定律有pT=ΔpΔT,可得Δp=pTΔT,气体的压强的变化量也是相等的,所以末态压强相同,所以水银柱不动,故C正确,同量,可知D错误。由于本题选择判断错误的,故选D。
7.C 开始时,A悬浮在水中某位置保持平衡,则A排开水的重力等于A的重力;若用力按压橡皮膜到某一位置,根据玻意耳定律,玻璃槽上方空气的体积减小,压强增大,则A内被封气体的压强增大,则体积减小,排开水的重力减小,即所受浮力减小,此时重力大于浮力,玻璃瓶A将下沉,下沉过程中所受压强不断增加,被封气体的体积不断减小,浮力不断减小,则玻璃瓶将加速沉到水底,故C正确。
8.A 由理想气体状态方程pVT=C可知p1V=CT,由题图可知,连接O、b的直线的斜率小于连接O、c的直线的斜率,所以b对应的温度低,c对应的温度高。c→d过程,气体压强p不变,而体积V变小,由理想气体状态方程pVT=C可知气体温度降低,理想气体的内能只与温度有关,故内能减少,做功与否只与体积变化有关,体积减小,外界对气体做功,由热力学第一定律ΔU=Q+W可知,气体放热,故A正确;d→a过程,气体体积V不变,外界对气体不做功,压强p变小,由理想气体状态方程pVT=C可知,气体温度降低,气体放热,故B错误;a→b过程,气体发生的是等温变化,气体压强减小而体积增大,对外做功,气体吸热,故C错误;b→c过程,温度升高,由图像可知,压强增大,且体积也增大,对外做功,吸热,故D错误。
9.AD 根据理想气体状态方程,气体等压膨胀过程,体积增大,气体密度将减小,温度升高,分子的平均动能将增大,故A正确;在压强不变时,随温度降低,体积减小,气体密度将增大,则单位时间内分子与器壁碰撞次数增多,故B错误;气体分子间距很大,利用气体摩尔体积及阿伏加德罗常数,只能求出一个分子所占的体积,不能求出该气体分子的体积,故C错误;荷叶上小水珠呈球形,就是由于表面张力的作用,故D正确。
10.AB 物体可以从单一热源吸收热量全部用于做功,但会引起一些其他变化,例如理想气体做等温膨胀时,吸收的热量就可以全部用于做功,故A正确物体的内能大小由物质的量、温度和体积三个因素决定,因此温度高的物体内能不一定大,故B正确;由于气体分子的间距大于分子直径,故气体分子的体积小于气体的摩尔体积与阿伏加德罗常数之比,故C错误;根据热力学第一定律ΔU=W+Q,气体从外界吸收热量,其内能不一定增加,当气体对外界做的功大于吸收的热量时,其内能减小,故D错误。
11.ABD 分子间的引力和斥力都随着分子间距离r增大而减小,故A正确;由图可知当r
13.答案 (1)油膜看成单分子层(2分) (2)2.5×10-9(2分) (3)AC(2分)
解析 (1)本实验中做了三点理想化假设:油酸分子视为球形;油膜看成单分子层;油酸分子是紧挨在一起的。
(2)1滴油酸酒精溶液中所含的纯油酸的体积为V=150×1500×10-6 m3,由于形成单分子层油膜,则油酸分子的直径为d=VS=2.5×10-9 m。
(3)油酸未完全散开,S偏小,分子直径偏大,故A正确;油酸中含有大量酒精不会造成影响,因为酒精最终挥发或者溶于水,故B错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S偏小,分子直径偏大,故C正确;求每滴溶液中纯油酸的体积时,1 ml溶液的滴数多记了几滴,纯油酸的体积将偏小,分子直径偏小,故D错误。
14.答案 (1)BC(3分) (2)B(2分) (3)A(3分)
解析 (1)本实验需要研究的问题是“一定质量气体在温度不变时,压强与体积的关系”,实验中为保证气体的质量不变,用橡皮帽堵住注射器的小孔,并在注射器活塞一周涂润滑油,即封闭气体的容器密封良好,故A、D不符合题意;为保证气体的温度不变,实验时,移动活塞一定要缓慢,同时不要用手握注射器,否则不能保证实验条件,故B、C符合题意。
(2)仔细观察不难发现,图乙与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是实验时环境温度降低了,故B正确,A错误。
(3)根据理想气体状态方程pVT=C,整理可得p=CT×1V,所以随着环境温度逐渐降低,p-1V图像的斜率会逐渐变小,故A正确。
15.答案 (1)3×1024 (2)3×10-9 m
解析 (1)设囊中N2的物质的量为n,则n=ρVM (2分)
氮气分子的总数N=nNA=ρVMNA(2分)
解得N=3×1024。 (1分)
(2)每个氮气分子所占的空间为V0=VN (2分)
设分子间的平均距离为a,则有V0=a3,即a=3V0=3VN (2分)
解得a≈3×10-9 m。 (1分)
16.答案 (1)无漏气 (2)1∶11
解析 (1)车胎内体积可视为不变,由查理定律有:p1273+t1=p2273+t2 (2分)
解得p2=220 kPa=2.2 bar(1分)
所以前轮胎无漏气的情况。 (1分)
(2)设轮胎体积为V,充气过程可理解为压强为p2=2.2 bar、体积为V3的气体,一次性压缩为p1=2.4 bar、体积为V的气体,且过程中温度不变,根据玻意耳定律有:p2V3=p1V (3分)
解得V3=1211V (1分)
所以充入气体质量和车胎内原有气体质量之比Δmm=V3-VV=111VV=111 (2分)
17.答案 (1)15 L 15 L (2)4×103 Pa
解析 (1)对B→C过程,有TB=150 K、TC=200 K、VC=20 L
气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律有:VBTB=VCTC (2分)
解得VB=15 L(1分)
由BA延长线过原点,可知A→B气体发生等容变化,所以VA=VB=15 L(1分)
(2)由于A→B气体发生等容变化,不做功,所以WBC=WABC=60 J(1分)
又WBC=pB·(VC-VB) (2分)
解得pB=1.2×104 Pa(1分)
从A到B等容变化,由查理定律有:pATA=pBTB (2分)
解得pA=4×103 Pa(2分)
18.答案 (1)T1-T0T1m0 (2)360 K
解析 (1)设圆柱形容器的容积为V,小孔将容器内外空气连通,则容器内气体压强不变,气体温度升高到T1时,根据盖-吕萨克定律有:VT0=V+ΔVT1 (2分)
设升温至T1后逸出的体积为ΔV的空气在温度为T0时的体积为V1,
根据盖-吕萨克定律有:ΔVT1=V1T0 (2分)
同种气体在相同压强、相同温度下密度相等,则Δmm0=V1V (2分)
解得Δm=T1-T0T1m0 (2分)
(2)水进入容器开始形成液封,当容器内气体温度恢复到T0时,容器内外水面的高度差为h,容器内部气体体积为S(H-h), (1分)
设此时气体压强为p1,容器内部气体质量不变,根据理想气体状态方程有:p0SHT1=p1S(H-ℎ)T0 (2分)
当水不再进入容器内部时有:p1+ρgh=p0 (1分)
解得T1≈360 K(1分)
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