【师说】2015-2016高中物理新课标选修3-3习题：模块综合测试卷

模块综合测试卷
时间：90分钟　　满分：100分
第Ⅰ卷(选择题　48分)
　 　　　　　　　　　　　
一、选择题(本题有12小题，每小题4分， ( http: / / www.21cnjy.com )共48分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)
1．下列说法正确的是(　　)
A．一定温度下饱和汽的压强随体积的增大而减小
B．人对空气干爽与潮湿的感受主要取决于空气的相对湿度
C．产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升
D．滴入水中的红墨水很快散开说明液体内存在表面张力
【解析】　饱和汽的压强与液体的种类和温度有 ( http: / / www.21cnjy.com )关，与体积无关，故A错误；人对空气干爽与潮湿的感受不是取决于绝对湿度，而主要取决于空气的相对湿度，故B正确；若两物体是不浸润的，则液体在毛细管中可以是下降的，故C错误；红墨水在水中扩散是因为分子在永不停息地无规则运动；和表面张力无关，故D错误．
【答案】　B
2．对于固体和液体来说，其内部分子可看做是 ( http: / / www.21cnjy.com )一个挨一个紧密排列的球体．已知汞的摩尔质量为200.5×10－3kg/mol，密度为13.6×103kg/m3，阿伏加德罗常数为6.0×1023mol－1，则汞原子的直径最接近以下数值中的(　　)
A．1×10－9m B．2×10－10m
C．4×10－10m D．6×10－11m
【解析】　由摩尔质量和密度 ( http: / / www.21cnjy.com )计算出摩尔体积：V＝M/ρ，由摩尔体积除以阿伏加德罗常数计算出一个分子所占的体积：V0＝V/NA，再由球体积公式V0＝π3求出分子的直径d＝，代入数据计算后可知选项C是正确的．
【答案】　C
3．关于气体的说法中，正确的是(　　)
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定质量一定体积的气体，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大
【解析】　由于气体分子运动的无规则性， ( http: / / www.21cnjy.com )遵循统计规律，气体向各个方向运动的数目相等，器壁各个方向上的压强相等，A错；气体的温度升高，平均速率增大，并非所有分子的速率都变大，B错；一定质量一定体积的气体，分子密度一定，分子的平均动能越大，气体的压强就越大，C正确；气体的压强大小取决于分子密度及分子的平均动能，气体的分子数多，压强不一定就大，D错．
【答案】　C
4．关于用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验，下列说法中正确的是(　　)
A．单分子油膜的厚度被认为等于油分子的直径
B．实验时先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上
C．实验中数油膜轮廓内的正方形格数时，不足一格的应全部舍去
D．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径
【解析】　单分子油膜的厚度被认为等 ( http: / / www.21cnjy.com )于油分子的直径，选项A正确；实验时先把痱子粉洒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴入水面，选项B错误；实验中数油膜轮廓内的正方形格数时，不足半格的舍去，超过半格的算一格，选项C错误；处理数据时将一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径，选项D错误．
【答案】　A
5．在温泉池游泳时，泳圈进入温泉池后，泳圈内的气体(视为理想气体)(　　)
A．压强变小
B．放出热量
C．分子平均动能不变
D．内能变大
【解析】　泳圈进入温泉池后，泳圈内的气体吸收热量，体积不变，内能变大，温度升高，分子平均动能增大，压强增大，故选D.
【答案】　D
6．如图所示，一定质量的理想气体由a状态变化到b状态，则此过程中(　　)
A．气体的温度升高
B．气体对外放热
C．外界对气体做功
D．气体分子间平均距离变小
【解析】　一定质量的理想气体由a状 ( http: / / www.21cnjy.com )态变化到b状态，体积增大，压强不变，温度升高，内能增大，对外做功，吸收热量，气体分子间平均距离变大，选项A正确，B、C、D错误．
【答案】　A
7．如图所示，一端封闭的粗细均匀的玻璃管，开 ( http: / / www.21cnjy.com )口向上竖直放置，管中有两段水银柱封闭了两段空气柱，开始时V1＝2V2，现将玻璃管缓缓地均匀加热，则下列说法中正确的是(　　)
A．加热过程中，始终保持V′1＝2V′2
B．加热后V′1>2V′2
C．加热后V′1<2V′2
D．条件不足，无法确定
【解析】　上、下两段气柱的压强分别为p0＋h1和p0＋h1＋h2，在加热过程中，两部分气体的压强保持不变根据盖—吕萨克定律：
＝得V′1＝V1，＝得V′2＝V2
所以＝＝，即V′1＝2V′2，A正确．
【答案】　A
8．一定质量的气体从状态a经历如图所示的过程，最后到达状态c，设a、b、c三状态下的密度分别为ρa、ρb、ρc，则(　　)
A．ρa>ρb>ρc
B．ρa＝ρb＝ρc
C．ρa<ρb＝ρc
D．ρa>ρb＝ρc
【解析】　一定质量的气体从 ( http: / / www.21cnjy.com )a到b温度不变，压强减小，体积增大，由ρ＝可知ρa>ρb，由状态b到c等容变化密度不变，ρb＝ρc，故D项正确．
【答案】　D
9．如右图所示，有一压力 ( http: / / www.21cnjy.com )锅，锅盖上的排气孔截面积约为7.0×10－6m2，限压阀重为0.7 N．使用该压力锅对水消毒，根据下列水的沸点与气压关系的表格，分析可知压力锅内的最高水温约为(大气压强为1.01×105 Pa)(　　)
p(×105Pa) 1.01 1.43 1.54 1.63 1.73 1.82 1.91 2.01 2.12 2.21
t(℃) 100 110 112 114 116 118 120 122 124 126
A.100℃ B．112℃
C．122℃ D．124℃
【解析】　由表格数据知，气压越大，沸点 ( http: / / www.21cnjy.com )越高，即锅内最高温度越高．对限压阀分析受力，当mg＋p0S＝pS时恰好要放气，此时p＝＋p0＝＋p0＝2.01×105 Pa达到最大值，对应的最高温度为122℃.
【答案】　C
10.
如图所示，绝热的气缸与绝热的活塞A、B ( http: / / www.21cnjy.com )密封一定质量的空气后水平放置在光滑地面上，不计活塞与气缸壁的摩擦，现用电热丝给气缸内的气体加热，在加热过程中(　　)
A．气缸向左移动
B．活塞A、B均向左移动
C．密封气体的内能一定增加
D．气缸中单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数相同
【解析】　对气缸整体分析，外部各个 ( http: / / www.21cnjy.com )方向上受到大气的压力相等，所以气缸保持静止，A错；用电热丝给气缸内的气体加热后，气缸内的气体温度升高，内能增大，压强变大，活塞A、B均向外运动，B错，C正确；活塞A的面积大于活塞B的面积，单位时间内作用在活塞A和活塞B上的分子个数不同，D错．
【答案】　C
11．一定质量的理想气体，处在某一状态，经下列哪个过程后会回到原来的温度(　　)
A．先保持压强不变而使它的体积膨胀，接着保持体积不变而减小压强
B．先保持压强不变而使它的体积减小，接着保持体积不变而减小压强
C．先保持体积不变而增大压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
D．先保持体积不变而减小压强，接着保持压强不变而使它的体积膨胀
【解析】　由于此题要经过一系列状态变化后 ( http: / / www.21cnjy.com )回到初始温度，所以先在p－V坐标中画出等温变化图线如图所示，然后在图线上任选中间一点代表初始状态，根据各个选项中的过程变化画出图线，如图所示，从图线的发展趋势来看，有可能与原来的等温线相交，说明经过变化后可能回到原来的温度，选项A、D正确．
【答案】　AD
12．二氧化碳是导致“温室效应”的主 ( http: / / www.21cnjy.com )要原因之一，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个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，不计温度的变化，则此过程中(　　)
A．封闭气体对外界做正功
B．封闭气体向外界传递热量
C．封闭气体分子的平均动能不变
D．封闭气体从外界吸收热量
【解析】　气体体积减为原来的一半，外界 ( http: / / www.21cnjy.com )对气体做正功，故A错误．温度不变，内能不变，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，封闭气体向外界传递热量，故B正确，D错误，温度不变，所以气体的气体分子的平均动能不变，故C正确．
【答案】　BC
第Ⅱ卷(非选择题　52分)
二、实验题(本题有2小题，共15分．请按题目要求作答)
13．(7分)如右图所示，导热 ( http: / / www.21cnjy.com )的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现有水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，由状态①变化到状态②，在此过程中
(1)如果环境保持恒温，下列说法正确的是________．
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体内能减少
(2)如果环境保持恒温，分别用p、V、 ( http: / / www.21cnjy.com )T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下列哪几个图象表示________．
【解析】　(1)温度不变，分子的平均动能不 ( http: / / www.21cnjy.com )变，分子的平均速率不变，但并不是每个分子的速率都不变，B对，A错；由玻意耳定律知，体积增大，压强减小，活塞内外的压强差增大，水平拉力F增大，C对；由于温度不变，内能不变，故D错．
(2)由题意知，从状态①到状态②，温度不变，体积增大，压强减小，所以只有A、D正确．
【答案】　(1)BC　(2)AD
14．(8分)在研究微观世界 ( http: / / www.21cnjy.com )里的物质时，通常需要借助估算和建立模型的方法．对于液体分子，一般建立球体模型或者立方体模型来估算分子直径，而实验室中常用油膜法估测分子直径．试求：
(1)分别写出上述估算分子直径的三种方法的最简表达式；(要求说明所使用字母的物理意义)
(2)在做“用油膜法估测分子大小”的实 ( http: / / www.21cnjy.com )验时，已准备的实验器材有：油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸、痱子粉，则还缺少的器材有________．
【解析】　(1)分子构建成球体模型时，用d表示分子直径，V0表示单个分子的体积时，V0＝π3，d＝；
分子构建成立方体模型时，d、V0表示的物理意义同上，则有V0＝d3，d＝.
油膜可视为单分子油膜时，令d表示分子直径，V表示油膜的体积，S表示油膜面积，则油膜厚度等于分子直径，即d＝.
(2)量筒
【答案】　见解析
三、计算题(本题有3小题，共37分．解 ( http: / / www.21cnjy.com )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．(12分)为保护环境和生态平衡，在 ( http: / / www.21cnjy.com )各种生产活动中都应严禁污染水源．在某一水库中，一艘年久失修的快艇在水面上违规快速行驶，速度为8 m/s，导致油箱突然破裂，柴油迅速流入水中，从漏油开始到船员堵住漏油处共用1.5分钟．测量时，漏出的油已在水面上形成宽约为a＝100 m的长方形厚油层．已知快艇匀速运动，漏出油的体积为V＝1.44×10－3m3.
(1)该厚油层的平均厚度D为多少？
(2)该厚油层的厚度D约为分子直径d的多少倍？(已知柴油分子的直径约为10－10 m)
【解析】　(1)油层长度L＝vt＝8×90 m＝720 m，
油层厚度D＝＝ m＝2×10－8 m.
(2)n＝＝＝200(倍)．
【答案】　(1)2×10－8 m　(2)200倍
16．(12分)
如图所示，在开口向上、竖直放置的圆柱形容器内 ( http: / / www.21cnjy.com )用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞与容器壁间能自由滑动，容器的横截面积为S.开始时气体的温度为T0，活塞与容器底的距离为h0.现将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d的高度后再次平衡，求：
(1)外界空气的温度是多少；
(2)在此过程中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
＝，
所以外界温度T＝T0＝T0＝T0.
(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＋p0S)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＋p0S)d.
【答案】　(1)T0　(2)Q－(mg＋p0S)d
17．(13分)
如图所示，水平放置的气缸内壁光滑，活 ( http: / / www.21cnjy.com )塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧气缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1 V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297 K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.
(1)求活塞移动到B时，缸内气体温度TB；
(2)画出整个过程的p V图线；
(3)阐述活塞由A到B过程中，缸内气体吸热的理由．
【解析】　(1)活塞由A移动到B的过程中，先做等容变化，后做等压变化．由气态方程得
＝，＝或＝
解得TB＝363 K.
(2)如图所示
(3)气体在缓慢加热过程中，温度升高，气体内能增加；活塞由A移动到B，气体体积增大，对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热．
【答案】　(1)363 K　(2)见上图　(3)见解析