2017-2018学年高中物理人教版选修3-3:模块综合检测 Word版含解析
- 格式:doc
- 大小:111.50 KB
- 文档页数:5
(时间:50分钟 满分:60分)1.(15分)(全国甲卷) (1)(5分)一定量的理想气体从状态a 开始,经历等温或等压过程ab 、bc 、cd 、da 回到原状态,其p -T 图像如图1所示。
其中对角线ac 的延长线过原点O 。
下列判断正确的是________。
图1A .气体在a 、c 两状态的体积相等B .气体在状态a 时的内能大于它在状态c 时的内能C .在过程cd 中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D .在过程da 中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E .在过程bc 中外界对气体做的功等于在过程da 中气体对外界做的功(2)(10分)一氧气瓶的容积为0.08 m 3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。
某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3。
当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。
若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。
解析:(1)由ac 的延长线过原点O 知,直线Oca 为一条等容线,气体在a 、c 两状态的体积相等,选项A 正确;理想气体的内能由其温度决定,故在状态a 时的内能大于在状态c 时的内能,选项B 正确;过程cd 是等温变化,气体内能不变,由热力学第一定律知,气体对外放出的热量等于外界对气体做的功,选项C 错误;过程da 气体内能增大,从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,选项D 错误;由理想气体状态方程知:p a V a T a =p b V b T b =p c V c T c=p d V d T d=C ,即p a V a =CT a ,p b V b =CT b ,p c V c =CT c ,p d V d =CT d 。
设过程bc 中压强为p 0=p b =p c ,过程da 中压强为p 0′=p d =p a 。
由外界对气体做功W =p ·ΔV 知,过程bc 中外界对气体做的功W bc =p 0(V b -V c )=C (T b -T c ),过程da 中气体对外界做的功W da =p 0′(V a -V d )=C (T a -T d ),T a =T b ,T c =T d ,故W bc =W da ,选项E 正确。
(2)设氧气开始时的压强为p 1,体积为V 1,压强变为p 2(2个大气压)时,体积为V 2。
根据玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2①重新充气前,用去的氧气在p 2压强下的体积为V 3=V 2-V 1②设用去的氧气在p 0(1个大气压)压强下的体积为V 0,则有设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N=V0ΔV④联立①②③④式,并代入数据得N=4(天)。
⑤答案:(1)ABE(2)4天2.(15分)(全国乙卷)(1)(5分)关于热力学定律,下列说法正确的是________。
A.气体吸热后温度一定升高B.对气体做功可以改变其内能C.理想气体等压膨胀过程一定放热D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体E.如果两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡(2)(10分)在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=2σr,其中σ=0.070 N/m。
现让水下10 m处一半径为0.50 cm的气泡缓慢上升。
已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,重力加速度大小g=10 m/s2。
(ⅰ)求在水下10 m处气泡内外的压强差;(ⅱ)忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值。
解析:(1)根据热力学定律,气体吸热后如果对外做功,则温度不一定升高,说法A错误。
改变物体内能的方式有做功和传热,对气体做功可以改变其内能,说法B正确。
理想气体等压膨胀对外做功,根据pVT=恒量知,膨胀过程一定吸热,说法C错误。
根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温物体传到高温物体,说法D正确。
两个系统达到热平衡时,温度相等,如果这两个系统分别与状态确定的第三个系统达到热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定达到热平衡,说法E正确。
(2)(ⅰ)当气泡在水下h=10 m处时,设其半径为r1,气泡内外压强差为Δp1,则Δp1=2σr1①代入题给数据得Δp1=28 Pa。
②(ⅱ)设气泡在水下10 m处时,气泡内空气的压强为p1,气泡体积为V1;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为p2,气泡内外压强差为Δp2,其体积为V2,半径为r2。
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有由力学平衡条件有p 1=p 0+ρgh +Δp 1④p 2=p 0+Δp 2⑤气泡体积V 1和V 2分别为V 1=43πr 13⑥ V 2=43πr 23⑦ 联立③④⑤⑥⑦式得⎝⎛⎭⎫r 1r 23=p 0+Δp 2ρgh +p 0+Δp 1⑧ 由②式知,Δp i ≪p 0,i =1,2,故可略去⑧式中的Δp i 项。
代入题给数据得r 2r 1=32≈1.3。
⑨ 答案:(1)BDE (2)(ⅰ)28 Pa (ⅱ)32或1.33.(15分)(全国丙卷)(1)(5分)关于气体的内能,下列说法正确的是______。
A .质量和温度都相同的气体,内能一定相同B .气体温度不变,整体运动速度越大,其内能越大C .气体被压缩时,内能可能不变D .一定量的某种理想气体的内能只与温度有关E .一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加(2)(10分)图2一U 形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。
初始时,管内汞柱及空气柱长度如图2所示。
用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。
求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。
已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p 0=75.0 cmHg 。
环境温度不变。
解析:(1)气体的内能由物质的量、温度和体积决定,质量和温度都相同的气体,内能可能不同,A 错误。
内能与物体的运动速度无关,B 错误。
气体被压缩时,同时对外传热,根据热力学第一定律知内能可能不变,C 正确。
一定量的某种理想气体的内能只与温度有关,D 正确。
根据理想气体状态方程,一定量的某种理想气体在压强不变的情况下,体积变大,则温度一定升高,内能一定增加,E 正确。
(2)设初始时,右管中空气柱的压强为p 1,长度为l 1;左管中空气柱的压强为p 2=p 0,长度为l 2。
活塞被下推h 后,右管中空气柱的压强为p 1′,长度为l 1′;左管中空气柱的压强为p 2′,长度为l 2′。
以cmHg 为压强单位。
由题给条件得p 1=p 0+(20.0-5.00)cmHg ①l 1′=⎝⎛⎭⎫20.0-20.0-5.002cm ②由玻意耳定律得p 1l 1=p 1′l 1′③联立①②③式和题给条件得p 1′=144 cmHg ④依题意p 2′=p 1′⑤l 2′=4.00 cm +20.0-5.002cm -h ⑥ 由玻意耳定律得p 2l 2=p 2′l 2′⑦联立④⑤⑥⑦式和题给条件得h =9.42 cm 。
⑧答案:(1)CDE (2)144 cmHg 9.42 cm4.(15分)(海南高考)(1)(5分)一定量的理想气体从状态M 可以经历过程1或者过程2到达状态N ,其p -V 图像如图3所示。
图3在过程1中,气体始终与外界无热量交换;在过程2中,气体先经历等容变化再经历等压变化。
对于这两个过程,下列说法正确的是________。
A .气体经历过程1,其温度降低B .气体经历过程1,其内能减小C .气体在过程2中一直对外放热D .气体在过程2中一直对外做功E .气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的相同(2) (10分)如图4,密闭气缸两侧与一U 形管的两端相连,气缸壁导热;U 形管内盛有密度为ρ=7.5×102 kg /m 3的液体。
一活塞将气缸分成左、右两个气室,开始时,左气室的体积是右气室的体积的一半,气体的压强均为p 0=4.5×103 Pa 。
外界温度保持不变。
缓慢向右拉活塞使U 形管两侧液面的高度差h =40 cm ,求此时左、右两气室的体积之比。
取重力加速度大小g =10 m/s 2,U 形管中气体的体积和活塞拉杆的体积忽略不计。
图4解析:(1)气体经历过程1,压强减小,体积变大,膨胀对外做功,内能减小,故温度降低,选项A 、B 正确。
气体在过程2中,根据理想气体状态方程pV T =C ,则开始时,气体体积不变,压强减小,则温度降低,对外放热;然后压强不变,体积变大,膨胀对外做功,则温度升高,吸热,故选项C 、D 错误;无论是经过过程1还是过程2,初、末状态相同,故内能改变量相同,选项E 正确。
(2)设初始状态时气缸左气室的体积为V 01,右气室的体积为V 02;当活塞至气缸中某位置时,左、右气室的压强分别为p 1、p 2,体积分别为V 1、V 2,由玻意耳定律得p 0V 01=p 1V 1①p 0V 02=p 2V 2②依题意有V 01+V 02=V 1+V 2③由力的平衡条件有p 2-p 1=ρgh ④联立①②③④式,并代入题给数据得2V 12+3V 01V 1-9V 012=0⑤由此解得V 1=32V 01(另一解不合题意,舍去)⑥ 由③⑥式和题给条件得V 1∶V 2=1∶1。
⑦答案:(1)ABE (2)1∶1。