2020年教科版高中物理选修3-3模块综合试卷（一）含答案

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1、模块综合试卷模块综合试卷(一一) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 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关于液体的表面张力，下面说法正确的是( ) A表面张力是液体内各部分间的相互作用 B表面张力的方向总是沿液体表面分布的 C表面张力的方向总是垂直液面，指向液体内部 D小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关 答案 B 解析 表面张力是表面层分子间的相互作用，所以 A 错；表面张力的方向和液面相切，并和 两部分的

2、分界线垂直， 所以 B 对， C 错； 小昆虫能在水面上自由走动是由于表面张力的存在， 因此 D 错 2下列说法正确的是( ) A布朗运动就是液体分子的热运动 B在实验室中可以得到273.15 的低温 C一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大 D热量一定是从内能大的物体传送到内能小的物体 答案 C 解析 布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击形成的，则 A 选项错误；自然界的温度只能无 限接近273.15 ，但却不能达到这个温度，B 选项错误；据pV T C 可知，一定质量的气体 被压缩时，如果温度也降低，有可能使压强减小，C 选项正确；热量可以从低温物体传到高 温物体，但要引起外界做功，所以

3、 D 选项错误 3关于分子动理论和物体的内能，下列说法中正确的是( ) A液体分子的无规则运动称为布朗运动 B物体的温度升高，物体内大量分子热运动的平均动能增大 C物体从外界吸收热量，其内能一定增加 D气体的温度升高，气体的压强一定增大 答案 B 解析 布朗运动是固体小颗粒在液体分子的无规则撞击下的无规则运动，并不是液体分子的 运动，但是可以反映液体分子的无规则运动，选项 A 错；温度是分子平均动能的标志，温度 升高，分子热运动平均动能增大，选项 B 对；改变内能的方式有两种，即做功和热传递，物 体从外界吸收热量，无法判断内能变化，选项 C 错；气体温度升高，根据pV T C，可知在不 明确体

4、积变化的情况下无法判断压强变化，选项 D 错 4关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是( ) A第二类永动机违背能量守恒定律 B如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多 D做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式 没有区别 答案 C 解析 第二类永动机违背了热力学第二定律，但不违背能量守恒定律，所以 A 错误；做功和 热传递都可以改变物体的内能，物体从外界吸收了热量，同时也对外界做了功，则物体的内 能有可能不变或减少，所以 B 错误；保持气体的质量和体积不变，根据理

5、想气体状态方程pV T C 知，当温度升高时，气体的压强增大，故每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，所 以 C 正确；做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改 变方式是有区别的，D 错误 5下列说法正确的是( ) A液晶具有流动性，其光学性质具有各向同性 B气体的压强是由气体分子间斥力产生的 C液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以液体表面存在表面张力 D气球等温膨胀，球内气体一定向外放热 答案 C 解析 液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性，选项 A 错误；气体的压强是由大量分子 对容器壁的持续碰撞造成的，选项 B 错误； 液体表面层分子间距离大于

6、液体内部分子间距 离， 所以液体表面存在表面张力， 选项 C 正确； 根据 UWQ， 气球等温膨胀时， U0， W0，则 Q0，即气体吸热，选项 D 错误 6一定质量的理想气体经历了 ABC 的三个变化过程，其压强随热力学温度变化的 pT 图像如图 1 所示，A、B、C 三个状态时气体的体积分别为 VA、VB、VC，则通过图像可以判断 它们的大小关系是( ) 图 1 AVAVBVC BVAVBVC CVAVBVC DVAVBVC 答案 A 解析 由 pT 图像可知， 气体由 A 到 B 为等容变化， 故 VAVB； 气体由 B 到 C 为等温变化， 压强增大，体积减小，故 VBVC；综上可知，

7、选项 A 正确 7.(多选)如图 2 所示，内壁光滑、导热良好的汽缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体当环 境温度升高时，缸内气体( ) 图 2 A内能增加 B对外做功 C压强增大 D分子间的引力和斥力都增大 答案 AB 解析 缸内气体压强不变， 由盖吕萨克定律V TC 知， 温度升高， 体积增大， 气体对外做功 理 想气体不计分子间的作用力，温度升高，内能增加选项 A、B 正确 8(多选)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 AA 管内空气柱将变长 BA 管内空气柱将变短 C两管

8、内水银柱高度差将增大 D两管内水银柱高度差将减小 答案 BC 9(多选)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( ) A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体 B晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的 C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点 D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的 答案 BC 解析 金刚石、食盐、水晶为晶体，玻璃是非晶体，A 错误；晶体分子(或原子、离子)的排 列是有规则的，且有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，B、C 正确；多晶体和非晶体的 物理性质具有各向同性，D 错误 10(多选)以下说法中正确的是( ) A系统在吸收热量时内能一定增加 B悬浮在空

9、气中做布朗运动的 PM2.5 微粒，气温越高，运动越剧烈 C封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位 面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍 D用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力 答案 BC 解析 做功和热传递都可以改变内能，根据热力学第一定律 UWQ，若系统吸收热量 Q0，对外做功 W0，有可能 U 小于零，即系统内能减小，故 A 错误；温度越高，布朗运 动越剧烈，故 B 正确；根据理想气体状态方程pV T C 知，若温度不变，体积减半，则气体压 强加倍，单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，故 C 正确；用力拉

10、铁棒 的两端，铁棒没有断，分子间有引力，也有斥力，对外宏观表现的是分子间存在引力，故 D 错误 11(多选)关于热现象和热学规律，以下说法正确的有( ) A随着分子间的距离增大，分子间的斥力减小，分子间的引力增大 B液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 C晶体熔化时吸收热量，分子平均动能不变 D自然界中的能量虽然是守恒的，但并非所有的能量都能利用 E气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁 的作用力增大，从而气体的压强一定增大 答案 BCD 解析 随着分子间的距离增大，分子间的斥力和引力都减小，只是斥力减小得比引力快，选 项 A 错误

11、；液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，因此液体表面存在张力，选项 B 正确；晶体熔化时虽吸收热量，但温度不变，因此分子平均动能不变，选项 C 正确；自然 界中的能量虽然是守恒的，但有的能量不可利用，选项 D 正确；气体的温度升高时，分子的 热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，如果气体的体积 增大，器壁表面单位面积上撞击的分子数减少，气体的压强不一定增大，选项 E 错误 12(多选)将分子 a 固定在 x 轴上的 O 点，另一分子 b 由无穷远处只在分子间作用力作用下 沿 x 轴的负方向运动，其分子势能随两分子的空间关系的变化规律如图 4 所示则下列说法 正

12、确的是( ) 图 4 A分子 b 在 xx2处时的速度最大 B分子 b 由 xx2处向 xx1处运动的过程中分子力减小 C分子 b 在 xx2处受到的分子力为零 D分子 b 由无穷远处向 xx2处运动的过程中，分子 b 的加速度先增大后减小 E分子 b 可能运动到 xx1的左侧 答案 ACD 解析 分子间存在相互作用的引力和斥力，当二者大小相等时两分子的势能最小，故分子 b 在 xx2处受到的分子力为零，C 正确；由能量守恒定律可知，由于分子 b 在 xx2处的分子 势能最小，则分子 b 在此处的动能最大，分子 b 在此处的速度最大，A 正确；由于在 xx2 处 b 受到的分子力为零，当分子间

13、距离小于 x2时，分子力表现为斥力，且随分子间距离的减 小，分子力增大，B 错误；分子间距离大于 x2时，分子力表现为引力，分子 b 由无穷远处向 xx2处运动的过程中，分子力先由零增大后来又减小到零，因此分子 b 的加速度先增大后减 小，D 正确；因初始时分子 b 的分子势能及分子动能均为零，由能量守恒定律知，当分子 b 运动到 xx1处时， 其分子势能为零， 故其分子动能也为零，然后分子 b 向 x 轴正方向运动， 两分子之间的距离增大，因此分子 b 不可能运动到 xx1的左侧，E 错误 二、填空题(本题共 2 小题，共 12 分) 13(6 分)一定质量的理想气体，从初始状态 A 经状态

14、 B、C 又回到状态 A，变化过程如图 5 所示，其中 A 到 B 曲线为双曲线图中 V0和 p0均为已知量 图 5 (1)从状态 A 到状态 B，气体经历的是_(选填“等温”“等容”或“等压”)过程； (2)从状态 B 到状态 C 的过程中，气体做功大小为_； (3)从状态 A 经状态 B、C 再回到状态 A 的过程中，气体吸放热情况为_(选填“吸 热”“放热”或“无吸放热”) 答案 (1)等温 (2)3 2p0V0 (3)放热 解析 (1)据题意知 A 到 B 曲线为双曲线，说明 p 与 V 成反比，即 pV 为定值，由pV T C 得知 气体的温度不变，即从状态 A 到状态 B，气体经历

15、的是等温过程 (2)从状态B 到状态 C的过程中， 气体做功大小等于 BC 线与 V轴所围的“面积”大小， 故有： W1 2(p02p0)V0 3 2p0V0. (3)气体从状态 A 经状态 B 再到状态 C， 气体对外做功， 从状态 C 到状态 A 外界对气体做功， 根据 pV 图线与 V 轴所围“面积”表示气体做功可知：整个过程气体对外做功小于外界对 气体做功，而内能不变，根据热力学第一定律知气体要放热 14(6 分)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 溶液中含有纯油酸 1 mL，1 mL 上述溶液有 50 滴，实验中用滴管吸取该油酸酒精溶

16、液， 向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液 (1)实验描出油酸薄膜的轮廓如图 6 所示， 已知每一个小正方形的边长为 2 cm，则该油酸薄膜 的面积为_ m2(结果保留两位有效数字) 图 6 (2)经计算，油膜分子的直径为_ m(结果保留一位有效数字) (3)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是_ 答案 (1)2.410 2 (2)81010 (3)水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复 油酸酒精溶 液中的酒精挥发，使液面收缩 解析 (1)由于每一个小正方形的边长为 2 cm，则每一个小正方形的面积就是 4 cm2，估算油 膜面积以“超过半个按一个计算，小于半个就舍去”的原则，

17、估算出有 60 个小正方形，则油 酸薄膜面积为：604 cm2240 cm22.410 2 m2. (2)1 滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积： V 1 50 1 1 000 mL210 5 mL， 油膜分子直径为：dV S 210 11 2.410 2 m810 10 m. (3)实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，原因是：水面受油酸液滴冲击凹 陷后又恢复；油酸酒精溶液中的酒精挥发，使液面收缩 三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分) 15 (8 分)据统计“酒驾”是造成交通事故的主要原因之一， 交警可以通过手持式酒精测试仪 很方便地检测出驾驶员呼出气体中的酒精含量，以此判断司

18、机是否饮用了含酒精的饮料当 司机呼出的气体中酒精含量达 2.410 4 g/L 时，酒精测试仪开始报警假设某司机呼出的气 体刚好使仪器报警， 并假设成人一次呼出的气体体积约为 300 mL，试求该司机一次呼出的气 体中含有酒精分子的个数(已知酒精分子摩尔质量为 46 g mol 1，N A6.0210 23 mol1) 答案 9.421017个 解析 该司机一次呼出气体中酒精的质量为 m2.410 4300103 g7.2105g 一次呼出的气体中含有的酒精分子数目为 Nm MNA 7.210 5 46 6.021023个9.421017个 16(10 分)如图 7 所示，两端封闭的玻璃管中间

19、有一段长为 h16 cm 的水银柱，在 27 的 室内水平放置，水银柱把玻璃管中的气体分成长度都是 L040 cm 的 A、B 两部分，两部分 气体的压强均为 p030 cmHg，现将 A 端抬起使玻璃管竖直 图 7 (1)求玻璃管竖直时两段气体的长度 LA和 LB； (2)在玻璃管竖直状态下，给 B 部分气体加热(全过程中 A 部分气体温度不变)，需要加热到多 少摄氏度才能使水银柱回到初始位置？(绝对零度为273 ) 答案 (1)50 cm 30 cm (2)187 解析 (1)玻璃管由水平放置转到竖直放置，两部分气体均为等温变化，设玻璃管的横截面积 为 S 对 A 部分气体有 p0L0Sp

20、ALAS 对 B 部分气体有 p0L0SpBLBS pBpAh，LALB2L0 解得 LA50 cm，LB30 cm (2)给 B 部分气体加热后，水银柱回到初始位置，A 部分气体状态参量与初始状态相同，B 部 分气体体积与初始状态相同，此时 B 部分气体的压强为 pp0h46 cmHg 对 B 有：p0 T0 p T 解得 T460 K 故需将 B 部分气体加热到 187 . 17(10 分)一定质量的理想气体经历如图 8 所示的 AB、BC、CA 三个变化过程，TA 300 K，气体从 CA 的过程中对外做功为 100 J，同时吸热 250 J，已知气体的内能与温度成 正比求： 图 8 (

21、1)气体处于 C 状态时的温度 TC； (2)气体处于 C 状态时的内能 UC. 答案 (1)150 K (2)150 J 解析 (1)由题图知 CA 是等压变化，根据盖吕萨克定律：VA TA VC TC，得：TC VC VATA150 K (2)根据热力学第一定律：UAUCQW150 J 且UA UC TA TC，解得：UC150 J 18(12 分)如图 9 所示，两个横截面积都为 S 的圆柱形容器，右边容器高为 H，上端封闭， 左边容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为 M 的活塞 两容器由装有阀门的极细 管道相连，容器、活塞和细管都是绝热的开始时阀门关闭，左边容器中装有理想气体，平 衡时活塞到容器底的距离为 H，右边容器内为真空现将阀门缓慢打开，活塞便缓慢下降， 直至系统达到新的平衡， 此时理想气体的温度增加为原来的 1.2 倍， 已知外界大气压强为 p0， 求此过程中气体内能的增加量 图 9 答案 4 5(Mgp0S)H 解析 理想气体发生等压变化设达到新的平衡时气体压强为 p，活塞受力平衡 pSMgp0S 设气体初态的温度为 T，系统达到新平衡时活塞下降的高度为 x，由盖吕萨克定律得，HS T HHxS 1.2T 解得 x4 5H 又系统绝热，即 Q0 外界对气体做功为 WpSx 根据热力学第一定律有 UQW 所以 U4 5(Mgp0S)H