人教版高中物理选修三 第1-3章 素养检测 真题(word版含答案)

人教版高中物理选修三 第1-3章 素养检测 真题
一、单项选择题（共5小题；）
1. 下列分子势能一定减小的情况是
A. 分子间距离减小时
B. 分子间表现为斥力且分子间距离增大时
C. 分子动能增大时
D. 分子间作用力做负功时
2. 给一定质量、温度为 的水加热，在水的温度由 上升到 的过程中，水的体积随着温度升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。某研究小组通过查阅资料知道：水分子之间存在一种结合力，这种结合力可以形成多分子结构，在这种结构中，水分子之间也存在由于相互作用而形成的势能。
在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。关于这个问题的下列说法中正确的是
A. 水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功
B. 水分子的平均动能减小，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功
C. 水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功
D. 水分子的平均动能增大，吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功
3. 下列四幅图中，能正确反映分子间作用力 和分子势能 随分子间距离 变化关系的图线是
A. B.
C. D.
4. 如图所示，一定量的理想气体，由状态 等压变化到状态 ，再从 等容变化到状态 ， 、 两状态温度相等。下列说法正确的是
A. 从状态 到状态 的过程中气体吸热
B. 气体在状态 的内能大于在状态 的内能
C. 气体在状态 的温度小于在状态 的温度
D. 从状态 到状态 的过程中气体对外做正功
5. 如图所示的容器开口处有水银，容器内的气体温度缓慢上升， 图象应是下图哪个
A. B.
C. D.
二、双项选择题（共1小题；）
6. 如图是氧气分子在 和 下的速率分布图线，由图可知
A. 随着温度升高，氧气分子的平均速率变大
B. 随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大
C. 随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大
D. 同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律
三、多项选择题（共1小题；）
7. 两个内壁光滑、完全相同的绝热汽缸 和 ，汽缸内用轻质绝热活塞封住完全相同的理想气体，如图所示，若最终倒入 中活塞上细砂的质量大于倒入 中活塞上细砂的质量，则当活塞重新平衡后
A. 汽缸 内气体的压强大于汽缸 内气体的压强
B. 汽缸 内气体的体积大于汽缸 内气体的体积
C. 汽缸 内气体分子的平均动能大于汽缸 内气体分子的平均动能
D. 汽缸 内气体的温度大于汽缸 内气体的温度
四、填空题（共2小题；）
8. 关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是
A.第二类永动机违反能量守恒定律
B.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
C.对某物体做功，物体的内能必定增加
D.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功
E.能量耗散从能量转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
9. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取 油酸，倒入标注 的容量瓶中，再加入酒精后得到 的溶液，然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入 滴溶液，溶液的液面达到量筒中 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下 滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示.坐标格正方形的大小为 ，由图可以估算出油膜的面积是 （保留两位有效数字），由此估算出油膜分子的直径是 （保留一位有效数字）。
五、解答题（共8小题；）
10. 如图所示，用细管把导热容器 与水平固定的导热汽缸 相连，汽缸中活塞的横截面积 。初始时，容器 内为真空，阀门 关闭，阀门 开启，活塞离缸底距离 。现关闭阀门 ，打开阀门 ，并缓慢向左推活塞，当活塞刚好到达缸底时，水平力 。已知大气压强 。不计一切摩擦，环境温度保持不变，整个装置气密性良好。
（1）求容器 的容积 ；
（2）现关闭阀门 ，打开阀门 ，把活塞拉回初始位置，然后关闭阀门 ，打开阀门 ，并缓慢向左推活塞直至缸底。重复上述步骤 次后，容器 内压强 ，求 。
11. 如图所示，在水银槽中倒扣一只质量为 的试管，试管内封闭着一定质量的理想气体，在环境温度一定的情况下，试管漂浮在水银面上方，此时试管内水银面与水银槽内水银面的高度差为 ，现缓慢向下压试管到某一深度，撤去外力后试管恰好能处于悬浮状态，此时试管内水银面与水银槽内水银面的高度差为 。已知水银的密度为 ，不计试管内被封闭气体的重力和玻璃管的厚度，大气压强为 ，重力加速度为 ，环境温度为 。
（1）求试管漂浮在水银面上时，试管内被封闭气柱的长度；
（2）如果在试管漂浮在水银面上的情况下，缓慢降低环境温度，求温度至少为多少时，试管全部沉入水银面以下。
12. 中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为 ，最终降到 ，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的 。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的 ，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
13. 在一端封闭、内径均匀的光滑直玻璃管内，有一段长为 的水银柱封闭着一定质量的理想气体。当玻璃管水平放置达到平衡时如图甲所示，被封闭气柱的长度 ；当管口向上竖直放置时，如图乙所示，被封闭气柱的长度 。已知重力加速度 ，不计温度的变化。求：
（1）大气压强 （用 表示）；
（2）当玻璃管开口向上以 的加速度匀加速上升时，水银柱和玻璃管相对静止时被封闭气柱的长度。
14. 如图所示，长 内径均匀的细玻璃管，开口向上竖直放置，齐口水银柱封住 长的空气柱，若把玻璃管在竖直平面内缓慢转动 后，发现水银柱长度变为 ，继续缓慢转动 至开口端向上.求：
（1）大气压强的值；
（2）末状态时空气柱的长度.
15. 如图所示，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门 。两汽缸的容积均为 ，汽缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）。开始时 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为 和 ；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为 。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开 ，经过一段时间，重新达到平衡。已知外界温度为 ，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：
（1）恒温热源的温度 ；
（2）重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积 。
16. 如图所示的马桶吸由皮吸和汽缸两部分组成，下方半球形皮吸空间的容积为 ，上方汽缸的长度为 ，横截面积为 。某人在试用时，将皮吸压在水平地面上，皮吸中的气体压强等于大气压，皮吸与地面及活塞与汽缸间密封完好。不考虑皮吸与汽缸的形状改变，环境温度保持不变且马桶吸导热性良好，汽缸内活塞、连杆及手柄的质量忽略不计，已知大气压强 ，重力加速度 。
（1）若初始状态下活塞位于汽缸顶部，当活塞缓慢下压到汽缸底部时，求皮吸中气体的压强。
（2）若初始状态下活塞位于汽缸底部，某人用竖直向上的力拉手柄将活塞缓慢向上提起 高度保持静止，求此时该人对手柄作用力的大小。
17. 如图，绝热气缸 与导热气缸 均固定于地面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦。两气缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为 、温度均为 。缓慢加热 中气体，停止加热达到稳定后， 中气体压强为原来的 倍。设环境温度始终保持不变，求气缸 中气体的体积 和温度 。
答案
1. B
【解析】当分子间距离减小时，分子间的作用力可能做正功，也可能做负功，所以分子势能可能增大也可能减小，A错误；
当分子间表现为斥力且分子间距离增大时，分子间的作用力做正功，分子势能减小，B正确；
分子动能与分子势能没有关系，C错误；
分子间的作用力做负功时，分子势能增大，D错误.
2. D
3. B
【解析】分子间距离 时，分子之间引力和斥力大小相等，分子间作用力为零；当 时，分子间作用力表现为斥力，作用力随 减小而增大；当 时，分子间作用力表现为引力，作用力随 增大而增大，当 时，作用力又趋近于零。分子势能的变化与分子间作用力做功有关。
4. D
【解析】从 等容变化到状态 ，根据 可知，，根据热力学第一定律，气体没有对外做功，而温度降低，内能能减小，因此一定放出热量，A错误；
理想气体的内能是由温度决定的， 、 两状态温度相等，因此内能相等，B错误；
由于 、 两状态温度相等，而 的温度小于 的温度，因此 的温度小于 的温度，C错误；
从状态 到状态 的过程中，根据热力学第一定律，气体体积膨胀，对外做功，D正确，故选D。
5. D
【解析】水银未全部进入细管前， 是个定值：， 和 分别表示大小管横截面积。
6. A， D
【解析】由图知，随着温度升高，速率较大的分子数增多，所以氧气分子的平均速率变大，故A正确；
温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均动能越大，平均速率越大，但不是所有分子运动速率变大，故B错误；
由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占比例变低，故C错误；
由图可知，同一温度下，氧气分子速率都呈现“中间多，两头少”的分布特点，故D正确。
7. A， C， D
【解析】对封闭理想气体进行分析，根据热力学第一定律内能 。由于气缸绝热，即 ，
向活塞上表面缓慢倒入细沙，封闭气体压强增大 ，设活塞下降的高度为
A、由于 中细沙的质量大于 中细沙的质量，故A正确；
B、 中封闭气体压缩长度 大于 中封闭气体压缩长度，故B错误；
CD、 中封闭气体压缩长度 大于 中封闭气体压缩长度，可知细沙对 中气体做功更多，其中 。理想气体内能越大，温度是分子平均动能的标志，分子平均动能越大
故选：ACD。
8. BDE
9. ，
10. （1）
【解析】压缩前 ，，
压缩后 ，，
气体做等温变化，由玻意耳定律有 ，
解得 。
（2）
【解析】依题意有 ，
解得 。
11. （1）
【解析】设漂浮时气柱长 ，悬浮时气柱长
试管漂浮和悬浮时均有：
试管漂浮时有：
由玻意耳定律有：
联立解得：
（2）
【解析】由题意知从漂浮在水银面上到刚好全部沉入水银面下的过程为等压过程，试管恰好全部沉入水银面下时，试管内气体的体积仍然为 ，则由盖 ——吕萨克定律有：
解得：。
12.
【解析】设火罐内气体初始状态参量分别为 、 、 ，温度降低后状态参量分别为 、 、 ，罐的容积为 ，
由题意知 、 、 、 、
由理想气体状态方程得
代入数据得
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为 、 ，末态气体状态参量分别为 、 ，罐的容积为 ，
由题意知 、 、
由玻意耳定律得
联立 式，代入数据得
设抽出的气体的体积为 ，
由题意知 ，
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
联立 式，代入数据得
13. （1）
【解析】设水银的密度为 ，玻璃管的横截面积为 ，由玻意耳定律可得
，
解得 。
（2）
【解析】以水银柱为研究对象，当玻璃管加速上升时，设封闭气体的压强为 ，气柱的长度为 ，水银柱的质量为 ，由牛顿第二定律可得 ，解得 。
水银柱的重力 产生的压强为 ，则 产生的压强为 ，代入数据解得 ，
由玻意耳定律可得 ，代入数据解得 。
14. （1）
【解析】等温变化
解得：。
（2）
【解析】由玻意耳定律得
。
15. （1）
【解析】（2013 全国新课标Ⅰ）
与恒温热源接触后，在 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖—吕萨克定律得
由此得
（2）
【解析】
由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大。
打开 后，左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至汽缸顶，才能满足力学平衡条件。
汽缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为 ，由玻意耳定律得
联立 得
其解为 ，另一解为 ，不合题意，舍去。
16. （1）
【解析】以汽缸和皮吸内的气体为研究对象，开始时封闭气体的压强为 ，
体积 ，
当活塞下压到汽缸底部时，设封闭气体的压强为 ，
体积 ，
由玻意耳定律得 ，
解得 。
（2）
【解析】以皮吸内的气体为研究对象，开始时封闭气体的压强为 ，
体积为 ，
活塞缓慢向上提起 高度保持静止，设该人对手柄作用力的大小为 ，封闭气体的压强为 ，
体积 ，
由玻意耳定律得 ，
对活塞受力分析，根据共点力平衡可得 ，
解得 。
17. ；
【解析】设初态压强为 ，膨胀后 ， 压强相等
中气体始末状态温度相等
所以
部分气体满足
所以
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