2020高中物理 选修模块3-3 2综合测试 鲁科版选修3-3

《热学》高中物理选修模块3-3水平测试
热 学
一、本题共12小题，每小题3分，共计36分，每小题给出的四个选项中只有一项是正确的，将正确选项填入答题卡内。
1．只要知道下列哪一组物理量，就可估算出气体分子间的平均距离 （ ）
A．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量和质量
B．阿伏加德罗常数，该气体的摩尔质量的密度
C．阿伏加德罗常数，该气体的质量和体积
D．该气体的密度、体积和摩尔质量
2．用Mo表示液体和固体的摩尔质量，m表示分子质量，ρ表示物质密度，V表示摩尔体积，Vo表示分子体积，NA表示阿伏加德罗常数，那么反映这些量之间关系的下列式子中错误（ ）
A. B. C. D.
3.用r表示两个分子间的距离，Ep表示两个分子间相互作用的势能，当r=ro时，两分子间斥力等于引力，设两分子间的距离很远时，Ep = 0，则 （ ）
①当?r>ro时，Ep随r的增加而增加 ②当r③当rA．①② B．③④ C．只有③ D．②④
4．有两瓶质量和温度都相等的氢气和氧气，则 （ ）
A．两瓶中每个分子运动的动能都相等
B．两瓶中分子运动的总动能相等
C．氢气内部分子的总运动能大于氧气内部分子的总动能
D．氢气内部分子的总运动能小于氧气内部分子的总动能
5．如图8-1中活塞将汽缸分成甲、乙两气室，汽缸、活塞（连同拉杆）是绝热的，
且不漏气，以E甲、E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向
外拉的过程 （ ）
A．E甲不变，E乙减小 B．E甲增大，E乙不变
C．E甲增大，E乙减小 D．E甲不变，E乙不变
6．如图8-2关于布朗运动的实验，下列说法正确的是 （ ）
A．图中8-2记录的是分子无法则运动的情况
B．图中8-2记录的是微粒做布朗的运动的轨迹
C．实验中可以看到，微粒越大，布朗运动越明显
D．实验中可以看到，温度越高，布朗运动越激烈
7．根据热力学第二定律，下列判断错误的是 （ ）
A．电流的电能不可能全部变为内能
B．大火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
8．一池塘中的水上、下温度相同，一气泡由水底上升，下面说法正确的是 （ ）
A．气泡的内能增加度 B．气泡的内能减少 C．气泡吸收热量 D．气泡放出热量
9．1g 100℃的水与lg 100℃的水蒸气相比较，正确的说法是
A．分子的平均动能与分子总动能都相同
B。分子的平均动能相同，分子总动能不同
C．内能相同
D．1g100℃水的内能大于lg100℃水蒸气的内能
10．如图8—3所示，有一固定的圆筒形绝热容器，用绝热活塞密封
一定质量的理想气体，当活塞处位置a时，筒内气体压强等于
外界大气压，当活塞在外力作用下由位置口移动到位置6的程，
下列说法正确的是 ( )
A．气体分子间的平均距离减小
B．气体内能增加
C．气体分子的平均动能减小
D．气体压强增大
11．如图8—4所示，导热气缸开口向下．内有理想气体，缸内活塞可自由滑动且
不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止。现在把砂桶底
部钻一小洞，细砂慢慢流出，并缓慢降低气缸外部环境温度，则 ( )
A．气体压强增大，内能一定增大
B．外界对气体做功，气体温度可能降低
C．气体体积减小，压强增大，内能一定减小
D．外界对气体做功，气体内能一定增大
12．如图8—5所示，直立容器内部有被隔板隔开的A、B两部分气体，A密度小，B的
密度大，抽去隔板，加热气体，使两部分气体均匀混合，设在此过程中气体吸热
Q，气体内能增量为△E，则 ( )
A．△E= Q B．△E＜Q
C．△E＞Q D．无法比较
答 题 卡
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案











二、空题题(3ˊ×5ˊ=15ˊ)
13．现有3kg的水，则含水分子数 个，每个水分子质量为 kg，若水分子是一个挨一个排列，则每个水分子的体积为 m3．
14．用气筒给自行车打气，每次对活塞加75N的压力，活塞行程为40cm，被压缩气体的内能都增加8.5J，则过程中被压缩的气体是 热(填“吸”或“放”)，传递的热量是 J．
15．将lcm3的油酸溶于酒精。制成200cm3的油酸酒精溶液，已知lcm3溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子油膜，测出这一油膜的面积为0．2m2，由此可估测油酸分子的直径为 m．(取一位有效数字)
三、综合题(本题共5小题；共49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。)
16．(9分)在做《用油膜法估测分子大小》的实验中，用油酸酒精溶液
的为每104mL溶液中有纯油酸6mL注射器测得1mL述溶液为
75滴．把一滴该溶液滴人盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板
放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廊，再把玻璃板放在
坐标纸上，其形状和尺寸如图8—6所示．坐标中正方形方格的边
长为1cm，试求：
(1)油酸膜的面积是多少cm2．
(2)每滴油酸酒精中含有纯油酸的体积；
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径．
17. (10分)取一个横截面积为S=3×10-2m2的不高的圆筒，筒内装有质量为m=0.6kg的水，用它来测量射到地面上的太阳能.某天中午在太阳光下照射2min后，水的温度升高了△t=1℃．已知射到大气顶层的太阳能只有43％到达地面，另外57％被大气吸收和反射，而未到达地面，地球到太阳的距离r=1.5×1011m，水的比热容c=4.2×103J/kg，试估算太阳辐射的功率P．
18.(10分)有一空间探测器对一球状行星进行深测，发现该行星上无生命存在，在其表面上，却覆盖着一层厚厚的冻结的二氧化碳(干冰)．有人建议利用化学方法把二氧化碳分解为碳和氧气而在行星上面产生大气．由于行星对大气的引力作用，行星的表面就存在一定的大气压强．如果一秒钟分解可得到106kg氧气，要使行星表面附近得到的压强至少为P=0.2atm，那么请你估算一下，至少需要多少年的时间才能完成?已知行星表面的温度较低，在此情况下，二氧化碳的蒸发可不计．探测器靠近行星表面运行的周期为2h，行星的半径，r=1750km．大气层的厚度与行星的半径相比很小结果保留两位有效数字。
19．(10分)1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一，请由此估算地球的半径R．(答案保留2位有效数字)(2)太阳与地球的距离为1.5×1011m．太阳光以平行光束人射到地面．地球表面2／3的面积被水面所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能量W约为1.87×1024J．设水面对太阳辐射的平均反射率为7％，而且将吸收到的35％能量重新辐射出去．太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1kg水需2.2×106J的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面．
(1)估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面积为4πR2)．
(2)太阳辐射到地球的能量中只有约50％到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么?说明两个理由．
20．(10分)“和平”号空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程简化为从一个近圆轨道(可近似看作圆轨道)开始，经过与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海，此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E′通过其他方式散失(不考虑坠落过程中化学反应的能量)．
(1)试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E′的公式．
(2)算出E′的数值(结果保留两位有效数字)．
坠落开始时空间站的质量M=1.17 × 105kg；
轨道离地面的高度为h=146km；
地球半径R=6.4× 106m；
坠落空间范围内重力加速度可看作g=10m／s2；
入海残片的质量m=1.2 × 104kg；
入海残片的温度升高△T=3000K；
入海残片的入海速度为声速υ=340m／s；
空间站材料每1kg升温1K平均所需能量c=1.0×103J；
每销毁1kg材料平均所需能量μ=1.0×107J．
（八）
1．B 2．A 3．A 4．C 5．C 6．D 7．A 8．C 9．A 10．C 11．B 12．B
13．1026；3×10-26；3×10-29
14． 21.5 15. 5×10-10m
16.解：（1）由坐标图知油膜的面积S=90×1cm2=90cm2
（2）1滴溶液的体积为 ，溶液中纯油酸比例为6/104，纯油酸的体积V=
（3）油酸分子的直径d=
17．解：圆筒内的水在2min照射I增加的内能为△U=Q=cm△t：4.2×103×0.6×1=2.52×103j
每分钟获得的能量E0=2.52×103÷2=1.26×103J／min
每平方米每分钟获得的能量为
以太阳为中心，以日地的距离为半径作一个球面，在此球面上每平方米每秒钟接收到的太阳能为E=4.2×104÷43％÷60=1.63×103J／(s·m2)
太阳辐射是向四面八方的，上述球面每秒钟接收到的太阳辐射能即为太阳的辐射功率
P=4πr2E=4×3.14×1.52×1022×1.63×103=4.6×10=26J/s
18．解：设探测器的质量为m，行星的质量为M，根据牛顿定律
①
大气(氧气)的质量可以近似表示为mo= ②
这里P=0．2atm，g为行星表面的重力加速度 g=GM／r2 ③
联立①②③解得：
分解出5．8×1017kg氧气需要时间t=5.8×1011s=1.8×104年．
19．（1）2πR×1/4=1.00×l07 R=6.37×106m （2）(a)设太阳在一年中辐射到地球水面部分的总能量为W，W=1.87×1024J
凝结成雨滴年降落到地面水的总质量为m，m=W×0.93×0.65／(2.2×106)=5.14×1017kg使地球表面覆盖一层水的厚度为h，h=m／ρS地球，h=1.01×103mm整个地球表面年平均降雨量约为1.0×103mm(b)大气层的吸收，大气层的散射或反对，云层遮挡等．
20．解：(1)根据题给条件，从近圆轨道到地面的空问中重力加速度g=10m／s2．若以地面为重力势能零点。坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为Eρ=Mgh① 以v表示空间站在近圆轨道上的速度，由于牛顿定律可得 ② 其中r为轨道半径，若以R地表示地球半径，则r=R地+h ③ 由 ②、③式可得空间站在近圆轨道上的动能为EK=Mg(R地+h)④ 由①、④得，在近圆轨道上空间站的机械能 E=Mg( )⑤在坠落过程中，用于销毁部分所需的能量为
Q汽=(M-m)μ．⑥ 用于残片升温所需的能量Q残=cm·△T⑦ 残片的动有为 E残= 。⑧ 以E?表示其他方式散失的能量，则由能量守恒得E=Q汽+Q残+E残+E? ⑨ 由此得E?=Mg( )? (M—m) μ＝cm·△T ⑩
(2)E?=2.9×1012J