沪科版物理选修3-3综合检测题及答案解析

模块综合检测 (时间：90 分钟，满分 100 分) 一、选择题(本题共 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 只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分， 有选错或不答的得 0 分) 1．下列说法正确的是( ) A．布朗运动就是分子的无规则运动 B．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻腾，这说明温度越高布朗运动越 激烈 D．在显微镜下可以观察到煤油中小粒灰尘的布朗运动，这说明煤油分子在做无规则运动 解析：选 D.布朗运动是固体小颗粒在液体或气体中的无规则运动，必须借助于显微镜才能看 到． 2．下列关于熵的观点中正确的是( ) A．熵越大，系统的无序度越大 B．对于一个不可逆的绝热过程，其熵总不会减小 C．气体向真空扩散时，熵值减小 D．自然过程中熵总是增加，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多 解析：选 ABD.熵值表示分子运动的无序性，气体向真空扩散时，分子运动的无序性加大， 熵值增大，分析各选项知 A、B、D 正确． 3．图 1 中 a、b 是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线，你认为下面说法中正确的是( ) 图 1 A．a 是一种晶体的熔化曲线 B．b 是一种晶体的熔化曲线 C．a 是一种非晶体的熔化曲线 D．b 是一种非晶体的熔化曲线 解析：选 AD.图 a 中物质熔化时有一段吸热但温度不变，说明有一定的熔化温度，故应是晶 体的熔化曲线，图 b 中物质熔化过程中温度一直上升，没有确定的熔化温度，所以是非晶体 的熔化曲线． 4．(2011 年陕西高二检测)关于永动机不可能制成的下列说法中正确的是( ) A．第一类永动机违反了能量守恒定律 B．第二类永动机违反了能量守恒定律 C．第一类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 D．第二类永动机不能制成说明了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性 解析：选 AD.第一类永动机违背了能量守恒定律，第二类永动机违背了热传递的方向性．因 此，正确选项为 A、D. 5．如图 2 所示，对于液体在器壁附近发生的弯曲现象，下列说法中正确的是( ) 图 2 A．表面层 1 内分子的分布比液体内部疏 B．表面层 2 内分子的分布比液体内部密 C．附着层 1 内分子的分布比液体内部密 D．附着层 2 内分子的分布比液体内部疏 解析：选 ACD.表面层 1、2 内的分子分布都比液体内部疏，分子引力起主要作用，出现表面 张力．而附着层 1 内分子的分布比液体内部密，出现浸润现象，附着层 2 内分子的分布比液 体内部疏，出现不浸润现象． 6．在某一容器中封闭着一定质量的气体，对此气体的压强，下列说法中正确的是( ) A．气体压强是由重力引起的，容器底部所受的压力等于容器内气体所受的重力 B．气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的 C．容器以 9.8 m/s2 的加速度向下运动时，容器内气体压强为零 D．由于分子运动无规则，所以容器内壁各处所受的气体压强不一定相等 解析：选 B.气体压强是由大量气体分子对器壁的频繁碰撞引起的，它由气体的平均动能和单 位体积内的分子数决定，故 A、C、D 错误，B 正确． 7．(2011 年宁夏石嘴山高二检测)以下说法正确的是( ) A．热量自发地从甲物体传到乙物体，甲的内能不一定比乙大 B．汽油是一种清洁能源 C．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达 100% D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的 解析：选 A.热量自发地从甲传到乙，说明甲的温度高于乙的温度，但物体的内能除与温度有 关外，还与物体体积及物质的量等因素有关，甲的内能不一定大于乙的内能，A 对；汽油燃 烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B 错；水能虽然是可再生能源，由热力 学第二定律可知，效率不可能达到 100%，C 错；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能 源，D 错． 8．(2011 年河南开封高二检测)如图 3 所示，玻璃管 A 和 B 同样粗细，A 的上端封闭，两管 下端用橡皮管连通，两管中水银柱高度差为 h，若将 B 管慢慢地提起，则( ) 图 3 A．A 管内空气柱将变长 B．A 管内空气柱将变短 C．两管内水银柱高度差将增大 D．两管内水银柱高度差将减小 解析：选 BC.将 B 管慢慢地提起，可以认为气体温度不变．封闭气体的压强增大，体积减少， 所以空气柱将变短，而 pA＝p0＋ph，所以高度差将增大． 9．两个分子甲和乙相距较远，此时它们之间的分子力可以忽略，设甲固定不动，乙逐渐向 甲靠近，直到不能再靠近的整个过程中( ) A．分子力总是对乙做正功 B．分子引力与斥力互为反作用力，分子引力做的功与分子斥力所做的功的代数和总等于零 C．先是分子力对乙做正功，然后分子力对乙做负功 D．分子引力总是做正功 解析：选 CD.分子之间的距离大于 r0 时，分子引力大于分子斥力，分子力表现为引力，分子 乙在靠近平衡位置的过程中，分子力与移动方向相同，分子力对乙做正功；当两分子之间距 离小于 r0 时，分子斥力大于分子引力，分子力表现为斥力，分子从乙位置向甲位置靠近的过 程中，分子力与移动方向相反，分子力对乙做负功．选项 C 正确． 分子力是分子引力与分子斥力的合力．在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的整个过程中，分 子引力始终做正功，斥力始终做负功．选项 D 正确． 10.如图 4 所示，a、b、c、d 表示一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中 ad 平行于横坐标轴，dc 平行于纵坐标轴，ab 的延长线过原点，以下说法正确的是( ) 图 4 A．从状态 d 到 c，气体不吸热也不放热 B．从状态 c 到 b，气体放热 C．从状态 a 到 d，气体对外做功 D．从状态 b 到 a，气体吸热 解析：选 BCD.从状态 d 到 c，温度不变，理想气体内能不变，但是由于压强减小，所以体积 增大，对外做功，还要保持内能不变，一定要吸收热量，故答案 A 错；气体从状态 c 到状态 b 是一个降压、降温过程，同时体积减小，外界对气体做功，而气体的内能还要减小(降温)， 就一定要伴随放热的过程，故答案 B 对；气体从状态 a 到状态 d 是一个等压、升温的过程， 同时体积增大，所以气体要对外做功，答案 C 正确；气体从状态 b 到状态 a 是个等容变化过 程，随压强的增大，气体的温度升高，内能增大，而在这个过程中气体的体积没有变化，就 没有做功，气体内能的增大是因为气体吸热的结果，故答案 D 对． 二、填空题(本题共 2 小题，每小题 6 分，共 12 分，将答案填在题中的横线上) 11．体积为 1.2×10－3cm3 的油滴在静止的水面上扩展为 4 m2 的单分子油膜，假设分子间是紧 密排列的，则可估算出这种油分子的直径为__________m,1 mol 这种油的体积为________m3； 油分子质量为________．(油的密度为 0.8×103kg/m3) 解析：油分子的直径 d＝V S ＝1.2×10－3×10－6 4 m＝3×10－10m 一个油分子的体积 V＝1 6πd3. 1 mol 油的体积 V0＝V·NA ＝1 6 ×3.14×(3×10－10)3×6.02×1023m3 ≈8.5×10－6m3. 1 mol 油的质量 M0＝ρV0 一个油分子的质量 m＝M0 NA ＝ρVNA NA ＝ρ·1 6πd3≈1.1×10－26 kg. 答案：3×10－10 8.5×10－6 1.1×10－26 kg 12．(2011 年江苏南京高二检测)若将气泡内的气体视为理想气体，气泡从湖底上升到湖面的 过程中，对外界做了 0.6 J 的功，则此过程中气泡________(填“吸收”或“放出”)的热量是 ________J．气泡到达湖面后，温度上升的过程中，又对外界做了 0.1 J 的功，同时吸收了 0.3 J 的热量，则此过程中，气泡内气体内能增加了________J. 解析：热力学第一定律ΔU＝W＋Q，温度不变ΔU＝0 ，W＝－0.6 J，则 Q＝0.6 J，所以吸热． W′＝－0.1 J，Q′＝0.3 J，ΔU＝0.2 J，内能增加． 答案：吸收 0.6 0.2 三、计算题(本题共 4 小题，共 48 分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 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) 13．(10 分)储气筒内压缩气体的温度是 27℃，压强为 40 atm.从筒中放出一半质量的气体， 并使筒内剩余气体温度降到 12℃.这时剩余气体压强等于多少？ 解析：设储气筒体积为 V，画出状态变化示意图如图所示．根据理想气体 状态方程 p1V1 T1 ＝p2V2 T2 ， p2＝p1V1T2 V2T1 ＝40×V×285 2V×300 atm＝19 atm. 答案：19 atm 14．(12 分)如图 5 所示，一集热箱里面封闭着一定量的气体，集热板作为箱的活塞且正对着 太阳，其面积为 S.在 t 时间内集热箱里气体膨胀对外做的功数值为 W，其内能增加了ΔU，已 知照射到集热板上太阳光的能量有 50%被箱内气体吸收，求： 图 5 (1)这段时间内集热箱内气体共吸收的热量； (2)此位置太阳光在垂直集热板单位面积上的辐射功率． 解析：(1)设吸收的热量为 Q，根据热力学第一定律得： ΔU＝－W＋Q，Q＝ΔU＋W. (2)在垂直集热板单位面积上的辐射功率： P＝ Q Stη ＝ ΔU＋W St×50% ＝2ΔU＋W St . 答案：(1)ΔU＋W (2)2ΔU＋W St 15．(12 分)内壁光滑的导热汽缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封 闭压强为 1.0×105Pa、体积为 2.0×10－3m3 的理想气体．现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封 闭气体的体积变为原来的一半，然后将汽缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为 127 ℃. (1)求汽缸内气体的最终体积． (2)在下面的 p V 图像上画出整个过程中汽缸内气体的状态变化．(大气压强为 1.0×105Pa) 图 6 解析：(1)在活塞上方倒沙的过程中温度保持不变，即 p0V0＝p1V1， 则 p1＝V0 V1 p0＝2.0×10－3 1.0×10－3 ×1.0×105Pa＝2.0×105Pa. 在缓慢加热到 127℃的过程中压强保持不变V1 T0 ＝V2 T2 则 V2＝T2 T0 V1＝273＋127 273 ×1.0×10－3m3≈1.47×10－3m3. (2)如图所示 答案：见解析 16．(14 分)一台单缸四冲程内燃机，活塞面积为 300 cm2，冲程长度为 30 cm，在做功冲程中， 活塞所受的平均压强为 4.5×106Pa，则： (1)在这个冲程中，燃气做的功是多少？ (2)若飞轮的转速是 300 r/min，求这台内燃机的平均功率为多少？ (3)若这台内燃机的效率为 60%，求它工作 5 h 需要消耗燃料的内能为多少？ 解析：(1)因平均压强为 p＝4.5×106Pa 所以燃气压力做功 W＝p·S·l＝4.05×104 J. (2)因飞轮每两周做功一次，设功率为 P. 则 P＝W×n 2t ＝4.05×104×300 2×60 W＝1.0125×105 W. (3)设消耗内能为 U，则 U×60%＝Pt′ 所以 U＝Pt′ 60% ＝1.0125×105×5×3600 60% J ≈3.04×109J. 答案：(1)4.05×104J (2)1.0125×105W (3)3.04×109J