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2019-2020年高中物理 第7、8章 分子動(dòng)理論 氣體綜合能力檢測(cè) 新人教版選修3-3 一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 1．下面所列舉的現(xiàn)象，哪些不能說(shuō)明分子是不斷運(yùn)動(dòng)著的(　　) A．將香水瓶蓋打開(kāi)后能聞得到香味 B．汽車(chē)開(kāi)過(guò)后，公路上塵土飛揚(yáng) C．灑在地上的水，過(guò)一段時(shí)間就干了 D．懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng) 答案：B 解析：擴(kuò)散現(xiàn)象和布朗運(yùn)動(dòng)都能說(shuō)明分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。香水的擴(kuò)散、水分子在空氣中的擴(kuò)散以及懸浮在水中花粉的布朗運(yùn)動(dòng)都說(shuō)明了分子是不斷運(yùn)動(dòng)的，而塵土不是單個(gè)分子是較大的顆粒在氣流作用下運(yùn)動(dòng)的，所以塵土飛揚(yáng)不是分子的運(yùn)動(dòng)。 2．甲、乙兩個(gè)分子相距較遠(yuǎn)(此時(shí)它們之間的分子力可以忽略)，設(shè)甲固定不動(dòng)，在乙逐漸向甲靠近直到不能再靠近的過(guò)程中，關(guān)于分子勢(shì)能變化情況的下列說(shuō)法正確的是(　　) A．分子勢(shì)能不斷增大 B．分子勢(shì)能不斷減小 C．分子勢(shì)能先增大后減小 D．分子勢(shì)能先減小后增大 答案：D 解析：從分子間的作用力與分子間的距離有關(guān)系知道，當(dāng)分子間距離大于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為引力；當(dāng)分子間距離小于r0時(shí)，分子間表現(xiàn)為斥力；當(dāng)分子間距離大于10r0時(shí)，分子間的作用力十分小，可以忽略。所以當(dāng)乙從較遠(yuǎn)處向甲盡量靠近的過(guò)程中，分子力先是對(duì)乙做正功，后是分子力對(duì)乙做負(fù)功，而由做功與分子勢(shì)能變化的關(guān)系知道，若分子力做正功，分子勢(shì)能減小，若分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。因此當(dāng)乙盡量向甲靠近的過(guò)程中，分子勢(shì)能是先減小后增大。 3．關(guān)于地面附近的大氣壓強(qiáng)，甲說(shuō)：“這個(gè)壓強(qiáng)就是地面每平方米面積的上方整個(gè)大氣柱的壓力，它等于該氣柱的重力。”乙說(shuō)：“這個(gè)壓強(qiáng)是由地面附近那些做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的空氣分子對(duì)每平方米地面的碰撞造成的?！北f(shuō)：“這個(gè)壓強(qiáng)既與地面上方單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)有關(guān)，又與地面附近的溫度有關(guān)?！蹦阏J(rèn)為(　　) A．只有甲的說(shuō)法正確 B．只有乙的說(shuō)法正確 C．只有丙的說(shuō)法正確 D．三種說(shuō)法都有道理 答案：A 解析：容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)，是由器壁單位面積上受到大量氣體分子的頻繁碰撞而產(chǎn)生的持續(xù)、均勻的壓力引起的，它既與單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)有關(guān)，又與環(huán)境溫度有關(guān)；而地面附近的大氣壓強(qiáng)是地面每平方米面積的上方整個(gè)大氣柱的重力引起的。 4．如圖所示，天平右盤(pán)放砝碼，左盤(pán)是一個(gè)水銀氣壓計(jì)，玻璃管固定在支架上，天平已調(diào)節(jié)平衡，若大氣壓強(qiáng)增大，則(　　) A．天平失去平衡，左盤(pán)下降 B．天平失去平衡，右盤(pán)下降 C．天平仍平衡 D．無(wú)法判定天平是否平衡 答案：B 解析：大氣壓增大，水銀槽中的水銀被壓入試管中，水銀槽中的水銀質(zhì)量減小，天平失去平衡，右盤(pán)下降，B項(xiàng)正確。而試管中的水銀作用在支架上。 5．如圖所示，兩個(gè)直立氣缸由管道相通。具有一定質(zhì)量的活塞a、b用剛性桿固連，可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦地移動(dòng)，缸內(nèi)及管中封有一定質(zhì)量的氣體，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。大氣壓強(qiáng)不變，現(xiàn)令缸內(nèi)氣體的溫度緩慢升高一點(diǎn)，則系統(tǒng)再次達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)(　　) 　　　 A．活塞向下移動(dòng)了一點(diǎn)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變 B．活塞向下移動(dòng)了一點(diǎn)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大 C．活塞向上移動(dòng)了一點(diǎn)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變 D．活塞的位置沒(méi)有改變，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大 答案：A 解析：根據(jù)＝，溫度升高，壓強(qiáng)增大，對(duì)整體受力分析有paSa＋p0Sb＝pbSb＋p0Sa，溫度升高時(shí)，paSa＋p0Sb>pbSb＋p0Sa，活塞會(huì)下移，當(dāng)再次平衡時(shí)，受力會(huì)再次平衡，內(nèi)部壓強(qiáng)不變，A對(duì)。 6．(廈門(mén)市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)某同學(xué)家一臺(tái)新電冰箱能顯示冷藏室內(nèi)的溫度。存放食物之前，該同學(xué)關(guān)閉冰箱密封門(mén)并給冰箱通電。若大氣壓為1.0105Pa，則通電時(shí)顯示溫度為27℃，通電一段時(shí)間后顯示溫度為6℃，則此時(shí)冷藏室中氣體的壓強(qiáng)是(　　) A．2.2104Pa B．9.3105Pa C．1.0105Pa D．9.3104Pa 答案：D 解析：由查理定律得p2＝p1＝1.0105Pa＝9.3104Pa。 7．(聊城市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))下圖為某人在旅游途中對(duì)同一密封的小包裝食品拍攝的兩張照片，甲圖攝于海拔500m、氣溫為18℃的環(huán)境下，乙圖攝于海拔3200m、氣溫為10℃的環(huán)境下。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．甲圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)小于乙圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng) B．甲圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于乙圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng) C．甲圖中小包內(nèi)氣體分子間的引力和斥力都比乙圖中大 D．甲圖中小包內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能大于乙圖中小包內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能 答案：BCD 解析： 根據(jù)高度知甲圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)大于乙圖中小包內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，A錯(cuò)誤，B正確；甲圖中分子間的距離比乙圖的小，由氣體分子間的引力和斥力關(guān)系知，C正確；由甲圖中的溫度比乙圖中的高可知，D正確。 8．在下圖中，能反映理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等容變化→等壓變化，又回到原來(lái)狀態(tài)的圖是(　　) 答案：ABC 解析：根據(jù)p－V，p－T、V－T圖象的意義可以判斷，其中選項(xiàng)D顯示的理想氣體經(jīng)歷了等溫變化→等壓變化→等容變化，與題意不符。 9．某校外學(xué)習(xí)小組在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探討，如圖所示，在燒瓶上連著一根玻璃管，用橡皮管把它跟一個(gè)水銀壓強(qiáng)計(jì)連在一起，在燒瓶中封入了一定質(zhì)量的理想氣體，整個(gè)燒瓶浸沒(méi)在溫水中。用這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究一定質(zhì)量的氣體在體積不變時(shí)，壓強(qiáng)隨溫度的變化情況。開(kāi)始時(shí)水銀壓強(qiáng)計(jì)U形管兩端水銀面一樣高，在下列幾種做法中，能使U形管左側(cè)水銀面保持原先位置(即保持瓶?jī)?nèi)氣體體積不變)的是(　　) A．甲同學(xué)：把燒瓶浸在熱水中，同時(shí)把A向下移 B．乙同學(xué)：把燒瓶浸在熱水中，同時(shí)把A向上移 C．丙同學(xué)：把燒瓶浸在冷水中，同時(shí)把A向下移 D．丁同學(xué)：把燒瓶浸在冷水中，同時(shí)把A向上移 答案：BC 解析：浸在熱水中，溫度升高，p＝p0＋h，上移A管保持體積不變；浸在冷水中，溫度降低，p＝p0－h(huán)，下移A管保持體積不變。 10．如圖是一定質(zhì)量的理想氣體在不同體積時(shí)的兩條等容線。a、b、c、d表示四個(gè)不同的狀態(tài)，則(　　) 　 A．氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)c，其內(nèi)能減少 B．氣體由狀態(tài)a變到狀態(tài)d，其內(nèi)能增加 C．氣體由狀態(tài)d變到狀態(tài)b，其內(nèi)能增加 D．氣體由狀態(tài)b變到狀態(tài)a，其內(nèi)能減少 答案：ABCD 解析：在圖中Oab，Ocd均為等容線，且Oab線對(duì)應(yīng)的體積比Ocd對(duì)應(yīng)的體積要小。 氣體狀態(tài)由a變到c，T變小，氣體的內(nèi)能減少，同理可知：由a變到d，T變大，內(nèi)能增加，由d變到b，T變大，內(nèi)能增加，由b變到a，T變小，內(nèi)能減少，選項(xiàng)ABCD是正確的。 點(diǎn)評(píng)：(1)＝C可知：p＝＝KT，V越小，K越大，等容線的斜率越大。(2)理想氣體沒(méi)有分子勢(shì)能，只有分子動(dòng)能，所以溫度T發(fā)生變化，氣體的內(nèi)能就變化。 第Ⅱ卷(非選擇題　共60分) 二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上) 11．(5分) 在“用單分子油膜估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)中。 (1)某同學(xué)操作步驟如下： ①取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴該溶液，測(cè)出它的體積； ③在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開(kāi)穩(wěn)定； ④在蒸發(fā)皿上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測(cè)量油膜的面積。 改正其中的錯(cuò)誤：_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)若油酸酒精溶液體積濃度為0.10%，一滴溶液的體積為4.810－3mL，其形成的油膜面積為40cm2，則估測(cè)出油酸分子的直徑為_(kāi)_______________m。 答案：(1)②在量筒中滴入N滴液體，③在水面上先撒上痱子粉　 (2)1.210－9 解析：(1)②由于一滴溶液的體積太小，直接測(cè)量時(shí)相對(duì)誤差太大，應(yīng)用微小量累積法減小測(cè)量誤差。 ③液面上不撒痱子粉時(shí)，滴入的油酸酒精溶液在酒精揮發(fā)后剩余的油酸不能形成一塊完整的油膜，油膜間的縫隙會(huì)造成測(cè)量誤差增大甚至實(shí)驗(yàn)失敗。 (2)由油膜的體積等于一滴油酸酒精溶液內(nèi)純油酸的體積可得：d＝＝m＝1.210－9m。 12．(6分)為了測(cè)試某種安全閥在外界環(huán)境為一個(gè)大氣壓時(shí)，所能承受的最大內(nèi)部壓強(qiáng)，某同學(xué)自行設(shè)計(jì)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的測(cè)試裝置。該裝置是一個(gè)裝有電加熱器和溫度傳感器的可密閉容器。測(cè)試過(guò)程可分為如下操作步驟： a．記錄密閉容器內(nèi)空氣的初始溫度t1； b．當(dāng)安全閥開(kāi)始漏氣時(shí)，記錄容器內(nèi)空氣的溫度t2； c．用電加熱器加熱容器內(nèi)的空氣； d．將待測(cè)安全閥安裝在容器蓋上； e．蓋緊裝有安全閥的容器蓋，將一定量的空氣密閉在容器內(nèi)。 (1)將每一步驟前的字母按正確的操作順序填寫(xiě)：_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若測(cè)得的溫度分別為t1＝27℃、t2＝87℃，已知大氣壓強(qiáng)為1.0105Pa，則測(cè)試結(jié)果是：這個(gè)安全閥能承受的最大內(nèi)部壓強(qiáng)是：________________。 答案：(1)d、e、a、c、b　(2)1.2105 Pa 解析：(1)將安全閥安裝在容器蓋上，然后密封空氣，記錄其初始溫度t1，然后加熱密封空氣，待漏氣時(shí)記錄容器內(nèi)空氣的溫度t2，故正確操作順序?yàn)閐、e、a、c、b。 (2)已知T1＝300K，T2＝360K，p0＝1.0105Pa，由于密封空氣的體積不變，由查理定律可得＝，p＝＝Pa＝1.2105 Pa。 13．(7分)(濰坊高二期末)一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上，在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示。 (1)關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．大于大氣壓強(qiáng) B．是由于氣體重力而產(chǎn)生的 C．是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的 D．是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的 (2)在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板正中間位置的過(guò)程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．球內(nèi)氣體體積變大 B．球內(nèi)氣體體積變小 C．球內(nèi)氣體內(nèi)能變大 D．球內(nèi)氣體內(nèi)能不變 (3)為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料，在輕質(zhì)塑料板面向氣球一側(cè)的表面貼上間距為2.0cm的方格紙。表演結(jié)束后，留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”，如圖所示。若表演時(shí)大氣壓強(qiáng)為1.013105Pa，取g＝10m/s2，則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為_(kāi)___________________Pa。(取4位有效數(shù)字) 答案：(1)AD　(2)BD　(3)1.053105 解析：(1)氣球充氣后膨脹，內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)應(yīng)等于大氣壓強(qiáng)加上氣球收縮產(chǎn)生的壓強(qiáng)，A對(duì)；氣球內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻繁的碰撞產(chǎn)生的，BC錯(cuò)，D對(duì)。 (2)該同學(xué)站上塑料板后，因溫度視為不變，而壓強(qiáng)變大，故氣體體積變小，內(nèi)能不變，所以AC錯(cuò)，BD對(duì)。 (3)每小方格的面積S0＝4cm2，每個(gè)印跡約占有93個(gè)方格。故4個(gè)氣球與方格紙總的接觸面積 S＝493410－4m2＝0.1488m2 氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)主要是由大氣壓和該同學(xué)的重力產(chǎn)生的。 故p＝p0＋＝1.013105＋Pa＝1.053105Pa 三、論述計(jì)算題(本題共4小題，共42分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位) 14．(9分)一滴露水的體積大約是6.010－7cm3，如果一只極小的蟲(chóng)子來(lái)喝水，每分鐘喝6.0107個(gè)水分子，它需要多少年才能喝完這滴露水？(一年按365天計(jì)算) 答案：637 解析：一滴露水的質(zhì)量大約為：m＝ρV＝6.010－7cm31g/cm3＝610－7g，那么物質(zhì)的量為n＝＝mol＝10－7mol。所以水分子的個(gè)數(shù)為N＝nNA＝10－76.021023個(gè)＝2.011016個(gè)，所以喝完這滴水所用的時(shí)間為t＝min≈637年。 15．(10分)如圖，一定質(zhì)量的氣體溫度保持不變，最后，U形管兩臂中的水銀面相齊，燒瓶中氣體體積為800mL；現(xiàn)用注射器向燒瓶中注入200mL水，穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25cm，不計(jì)U形管中氣體的體積。求： (1)大氣壓強(qiáng)是多少cmHg? (2)當(dāng)U形管兩邊水銀面的高度差為45cm時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)氣體的體積是多少？ 答案：(1)75cmHg　(2)500mL 解析：(1)初狀態(tài)：p1＝p0，V1＝800mL， 注入水后：p2＝p0＋25cmHg，V2＝600mL， 由玻意耳定律：p1V1＝p2V2， 代入數(shù)值解得p0＝75cmHg。 (2)當(dāng)p3＝p0＋45cmHg＝120cmHg時(shí)， 由p1V1＝p3V3，得V3＝＝mL＝500mL。 16．(11分)(濟(jì)南市xx～xx學(xué)年高三質(zhì)檢)一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M＝3103kg、體積V0＝0.5m3的重物捆綁在開(kāi)口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定質(zhì)量的氣體，開(kāi)始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí)，拉力減為零，此時(shí)氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。 已知大氣壓強(qiáng)p0＝1105Pa，水的密度ρ＝1103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。不計(jì)水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。 答案：2.5m3　10m 解析：當(dāng)F＝0時(shí)，由平衡條件得 Mg＝ρg(V0＋V2)① 代入數(shù)據(jù)得 V2＝2.5m3② 設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2，由題意得 p1＝p0＋ρgh1③ p2＝p0＋ρgh2④ 在此過(guò)程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得 p1V1＝p2V2⑤ 聯(lián)立②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得 h2＝10m 17．(12分)如圖，一根粗細(xì)均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封，上端封閉但留有一抽氣孔。管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣體(可視為理想氣體)，氣體溫度為T(mén)1。開(kāi)始時(shí)，將活塞上方的氣體緩慢抽出，當(dāng)活塞上方的壓強(qiáng)達(dá)到p0時(shí)，活塞下方氣體的體積為V1，活塞上方玻璃管的容積為2.6V1?；钊蛑亓Χa(chǎn)生的壓強(qiáng)為0.5p0。繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封。整個(gè)抽氣過(guò)程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變。然后將密封的氣體緩慢加熱。求： (1)活塞剛碰到玻璃管頂部時(shí)氣體的溫度； (2)當(dāng)氣體溫度達(dá)到1.8T1時(shí)氣體的壓強(qiáng)。 答案：(1)1.2T1　(2)0.75p0 解析：(1)由玻意耳定律得：＝，式中V是抽成真空后活塞下方氣體體積 得V＝3V1 由蓋呂薩克定律得：＝ 解得：T′＝1.2T1 (2)由查理定律得：＝ 解得：p2＝0.75p0