单元素养检测卷(二)-【精彩三年】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套word（人教版）

单元素养检测卷(二)(见学生用书P149) [时间：90分钟　满分：100分] 一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分) 1．关于温度，下列说法中正确的是(　C　) A．0 K即0 ℃ B．分子运动越剧烈，每个分子的温度越高 C．温度是分子热运动剧烈程度的宏观反映 D．温度越高的物体，其内能一定越大 【解析】 0 K是绝对零度，是一切低温的极限，为－273.15 ℃，A错误；温度是分子平均动能的表现，是大量分子的统计量，对于单个分子无意义，故B错误；温度是分子热运动剧烈程度的宏观反映，故C正确；温度越高的物体，其内能不一定越大，物体的内能还与体积、物质的量及物态有关，故D错误。 2．下列说法正确的是(　C　) A． 晶体都具有各向异性 B． 液体浸润固体是由于附着层分子间的距离比液体内部大 C． 液晶显示器是利用液晶光学性质的各向异性制成的 D． 水黾可以在水面自由活动，说明它所受的浮力大于重力 【解析】 单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性的特点，故A错误。附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时，液体与固体间表现为浸润，故B错误。液晶具有光学各向异性，故C正确。水黾可以停在水面上是因为液体表面张力对水黾的合力与水黾的重力平衡，与浮力无关，故D错误。 3．如图所示，工匠烧制玻璃制品时，一玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，待冷却后尖端变钝。下列说法正确的是(　C　) A．玻璃是非晶体，高温熔化冷却后转化成了晶体 B．玻璃是晶体，导热性表现为各向同性 C．熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力，使其表面收缩 D．熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为斥力，使其表面扩张 【解析】 玻璃是非晶体，高温熔化冷却凝固后仍然是非晶体，故A、B错误；玻璃管的尖端放在火焰上烧到熔化，尖端变为球形，是表面张力的作用，因熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为引力，使其表面收缩，故C正确，D错误。 4．一定质量的某种气体状态变化的p­V图像如图所示，气体由状态A变化到状态B的过程中，气体分子平均速率的变化情况是(　D　) A．一直保持不变 B．一直增大 C．先减小后增大 D．先增大后减小 【解析】 由题图可知，pAVA＝pBVB，所以A、B两状态的温度相等，在同一等温线上。由于离原点越远的等温线温度越高，如图所示，所以从状态A到状态B，气体温度先升高后降低，分子平均速率先增大后减小，D正确，A、B、C错误。 5．竖直的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向上，如图所示，用水银柱密封一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一个小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V的变化情况为(　B　) A．p、V都不变 B．V增大、p减小 C．V减小、p增大 D．无法确定 【解析】 设玻璃管两侧水银面的高度差是h，大气压强为p0，则封闭气体压强p＝ph＋p0，在管子的D处钻一小孔，最终封闭气体的压强p＝p0，压强变小，气体温度不变，由玻意耳定律可知，封闭气体体积变大。故B正确，A、C、D错误。 6．一定质量的理想气体，保持体积不变，温度从1 ℃升高到5 ℃，压强的增量为2.0×103 Pa。下列说法正确的是(　C　) A．它从5 ℃升高到10 ℃，压强增量为2.0×103 Pa B．它从15 ℃升高到20 ℃，压强增量为2.0×103 Pa C．它在0 ℃时，压强为1.365×105 Pa D．每升高1 ℃，压强增量为Pa 【解析】 根据查理定律可知，压强的变化量Δp与摄氏温度的变化量Δt成正比。根据题意可知，每升高1 ℃，压强的增加量为500 Pa，则可知选项A、B、D错误；由查理定律可得＝，代入数据解得p1＝1.37×105 Pa，则气体在0 ℃时，压强为p0＝p1－500 Pa＝1.365×105 Pa，故选项C正确。 7．一定质量的理想气体从状态A经状态B到状态C的V­T图像如图所示，由图像可知(　D　) A．pA＞pB　 B．pC＜pB C．VA＜VB　 D．TA＜TB 【解析】 由V­T图像可以看出，由状态A到状态B是等容过程，TB＞TA，由查理定律＝可知，pB＞pA，A、C错误，D正确；由理想气体状态方程＝C可知由状态B到状态C为等压过程，pB＝pC，B错误。 8．用打气筒将压强为1 atm的空气打进自行车轮胎内，如果打气筒容积ΔV＝500 cm3，轮胎容积V＝3 L，原来压强p＝1.5 atm。现要使轮胎内压强变为p′＝4 atm，若用这个打气筒给自行车轮胎打气，则要打气的次数为(设打气过程中空气的温度不变)(　B　) A．10　 B．15　 C．20　 D．25 【解析】 设打气筒每次打入p0＝1 atm、ΔV＝500 cm3的气体，相当于压强为p＝1.5 atm的气体体积为ΔV′，由玻意耳定律得p0ΔV＝pΔV′，设打气次数为n，则p(V＋nΔV′)＝p′V，联立解得n＝15。故B正确，A、C、D错误。 9．如图所示，圆柱形汽缸水平放置，活塞将汽缸分为左、右两个气室，两侧气室内密封等质量的氮气。现通过接口K向左侧气室内再充入一定质量的氮气，活塞再次静止时左、右两侧气室体积之比为3∶1。汽缸导热良好，外界温度不变，活塞与汽缸间无摩擦，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为(　A　) A．2∶1 B．1∶1 C．1∶2 D．3∶1 【解析】 分析得两次平衡状态时，左、右两边气体的压强平衡，即p左＝p右＝p，p′左＝p′右。对右边气体分析，活塞再次静止时左、右两侧气室体积之比为3∶1，故右边气体的体积由原来汽缸总体积的减小到，根据玻意耳定律p右＝p′右，解得p′右＝2p右＝2p，故p′左＝2p右＝2p。对左边气体分析，假设充入左边的气体在相同的温度、压强为p左的体积为，根据玻意耳定律得p左＝p′左，联立解得n＝2，则从接口充入的氮气与左侧气室内原有氮气的质量之比为2∶1。 10．如图甲所示，竖直放置的均匀细管上端封闭，下端开口，中间有两段水银柱分别封闭了两部分气体，用记号笔在玻璃管上A处做一标记(即图中虚线位置)。轻弹甲图中细管使两段水银柱及被封闭的两段气柱分别合在一起，形成图乙中所示状态，在这一过程中封闭气体和水银均没有从细管中漏出，且温度不变。则合并后的水银柱下端处于玻璃管上(　A　) A．A处的下方 B．A处的上方 C．位置不变，还处于A处 D．无法判断，以上都有可能 【解析】 把之前封闭的气体分为上、下两部分，上部分气体变化后压强不变，温度不变，则体积保持不变；下部分气体压强变小，温度不变，由玻意耳定律知其体积变大，因此稳定后水银柱下端应在A处的下方，故A正确，B、C、D错误。 11．如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变化到状态2，其p­图像为倾斜直线，气体温度变化情况是(　B　) A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．可能不变 D．可能先升高后降低 【解析】 根据理想气体状态方程＝C，可知p＝CT·，所以图像上各点与原点连线的斜率与温度成正比，由图像可知，1→2过程图像上各点与原点连线斜率逐渐减小，故气体温度逐渐降低，B正确，A、C、D错误。 12．一定质量的理想气体保持温度不变，从状态A到状态B。用p表示气体压强，用V表示气体体积，图中能描述气体做等温变化的是(　C　) 【解析】 根据理想气体状态方程＝C可知，p＝CT·＝CT·V-1，若想保持温度不变，则p与V-1成正比，若横坐标为V，则图线应为双曲线的一支。故C正确，A、B、D错误。 13．如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程，则下列说法正确的是(　A　) A．D→A是一个等温过程 B．A→B是一个等温过程 C．A与B的状态参量相同 D．B→C体积减小，压强减小，温度不变 【解析】 图线DA段的斜率不变，由数学知识可知图线的斜率等于pV，斜率不变，则pV不变，由理想气体状态方程＝C分析可知温度不变，所以D→A是一个等温过程，故A正确。同理，B→C过程气体的温度不变，压强减小，体积增大，D错误。由图看出A→B过程中气体的体积不变，是等容过程，故B错误。状态A与状态B的体积相同，压强不同，由查理定律可知温度不同，所以状态参量不相同，故C错误。 二、选择题Ⅱ(本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中，至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 14．下列选项图中，p表示压强，V表示体积，T为热力学温度。其中能正确描述一定质量的理想气体发生等温变化的是(　AB　) 【解析】 在A图中可以直接看出温度不变，是等温变化；B图说明p∝，即pV＝常数，由玻意耳定律可知，是等温变化；C图横坐标为温度，图线与横轴不垂直，不是等温线；D图的p­V图线不是双曲线，则不是等温线。故A、B正确，C、D错误。 15．如图所示，内径均匀、两端开口的细V形管，B管竖直插入水银槽中，A管与B管之间的夹角为θ，A管中有一段长为h的水银柱保持静止。下列说法中正确的是(　BD　) A．B管内水银面比槽内水银面高h B．B管内水银面比槽内水银面高h cos θ C．B管内水银面比槽内水银面低h cos θ D．管内封闭气体的压强比大气压强小h cos θ高水银柱产生的压强 【解析】 以A管中的水银柱为研究对象，设管的横截面积为S，则有pS＋ρ水银gh cos θ·S＝p0S，解得管内封闭气体压强p＝p0－ρ水银gh cos θ，显然p<p0，且B管内水银面要比槽内水银面高h cos θ。故B、D正确，A、C错误。 三、非选择题(本题共6小题，共55分) 16．(6分)某实验小组探究气体做等温变化规律的实验装置如图所示。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。从压力表上读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺上读取空气柱的长度。 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是__在柱塞上涂上润滑油(可以保证封闭气体质量不变的措施都可以)__。 (2)实验过程中，下列说法正确的是__B__。 A．推拉柱塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．推拉柱塞时，手不可以握住注射器 C．柱塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值 【解析】 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是在柱塞上涂上润滑油防止漏气。 (2)若急速推拉活塞，则有可能造成气体不满足等温变化的条件，所以应缓慢推拉活塞，故A错误；若手握注射器，会造成注射器内气体温度变化，故B正确；柱塞移至某位置时，应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误。 17．(8分)在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过上拉或下压柱塞得到下表所示四组实验数据。图甲是记录第2组数据时压力表的状态。通过记录对应的四个封闭气柱的长度L(单位： cm)算出体积，已知封闭气柱的横截面积S＝2 cm2，且V＝LS，当测第3组数据时，读出空气柱的长度为2.0 cm。 (1)完善下表。 次数 1 2 3 4 压强p/(×105 Pa) 0.8 __1.0__ 1.6 1.9 体积V/cm3 8 6.4 __4.0__ 3.4 体积倒数/cm-3 0.125 0.156 __0.250__ 0.294 (2)根据上表数据在图乙所示坐标系中作p­图像。 由图像可得实验结论：质量一定的某种气体，__在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比__。 【答案】 见解析图 【解析】 (1)由题图甲可读得第2组数据对应的气体压强为1.0×105 Pa。由题设可知，第3组数据中气柱体积为V3＝SL3＝2×2.0 cm3＝4.0 cm3，则＝0.250 cm-3。 (2)由表中数据描点，用一条平滑的线连接，使尽可能多的点落在线上，不能落在线上的点均匀分布在线的两侧，离线较远的点可以舍去，如图所示。 由图可看出，质量一定的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积的倒数成正比，即压强p与体积V成反比。 18．(8分)如图所示，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分隔成上、下两部分，A处管内、外水银面相平，上部分气体的长度为H。现将玻璃管缓慢竖直向下按压一定高度，稳定时管中上部分气体压强为p0。已知水银的密度为ρ，重力加速度为g，大气压强为p0，该过程中气体的温度保持不变。求： (1)玻璃管向下按压前，上部分气体的压强p。 (2)玻璃管向下按压后，上部分气体的长度H′。 【答案】 (1)p0－ρgh　(2) 【解析】 (1)玻璃管向下按压前，由平衡条件可知，管中上部分气体的压强为p＝p0－ρgh。 (2)玻璃管缓慢竖直向下按压一定高度后，玻璃管上部分气体的压强变为p0。设玻璃管的横截面积为S，由于该过程中气体的温度保持不变，由玻意耳定律可得pSH＝p0SH′， 解得H′＝。 19．(11分)如图所示，上端开口的光滑圆柱形汽缸竖直放置，横截面积为40 cm2的活塞将一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在汽缸内。在汽缸内距缸底60 cm处设有a、b两限制装置，使活塞只能向上滑动。开始时活塞放在a、b上，缸内气体的压强为p0(p0＝1.0×105 Pa为大气压强)，温度为300 K。现缓慢加热汽缸内气体，当温度为330 K时，活塞恰好离开a、b；当温度为360 K时，活塞上升了4 cm。g取10 m/s2，求： (1)活塞的质量。 (2)物体A的体积。 【答案】 (1)4 kg　(2)640 cm3 【解析】 (1)设物体A的体积为ΔV。 初态1：T1＝300 K，p1＝1.0×105 Pa，V1＝60×40 cm3－ΔV； 初态2：T2＝330 K，p2＝ Pa，V2＝V1； 状态3：T3＝360 K，p3＝p2，V3＝64×40 cm3－ΔV。 由状态1到状态2为等容过程，由查理定律有＝， 代入数据解得m＝4 kg。 (2)由状态2到状态3为等压过程，由盖­吕萨克定律有 ＝， 代入数据解得ΔV＝640 cm3。 20．(11分)上端开口的“凸”形玻璃管如图所示，管内有一部分水银柱密封一定质量的理想气体，细管足够长，粗、细管的横截面积分别为S1＝4 cm2、S2＝2 cm2，密封的气体柱长度为L＝20 cm，水银柱长度h1＝h2＝5 cm，封闭气体初始温度为67 ℃，大气压强p0＝75 cmHg。 (1)求封闭气体初始状态的压强。 (2)若缓慢升高气体温度，则温度升高至多少开尔文时方可将所有水银全部压入细管内？ 【答案】 (1)85 cmHg　(2)450 K 【解析】 (1)封闭气体初始状态的压强p＝p0＋ρg(h1＋h2)＝85 cmHg。 (2)封闭气体初始状态的体积为V＝LS1＝80 cm3， 温度T＝(67＋273)K＝340 K， 水银恰好全部压入细管时水银柱高度为h＝15 cm，此时封闭气体压强p1＝p0＋ρgh＝90 cmHg， 体积为V1＝(L＋h1)S1＝100 cm3， 由理想气体状态方程得＝， 解得T1＝450 K。 21．(11分)如图所示，绝热性能良好且足够长的汽缸固定放置，其内壁光滑，开口向右，汽缸中封闭一定质量的理想气体，活塞(绝热)通过水平轻绳跨过轻质滑轮与重物相连，已知活塞的面积S＝10 cm2，重物的质量m＝2 kg，重力加速度g取10 m/s2，大气压强p0＝1.0×105 Pa，滑轮摩擦不计。稳定时，活塞与汽缸底部间的距离为L1＝12 cm，汽缸内气体温度T1＝300 K。 (1)通过电热丝对汽缸内气体加热，气体温度缓慢上升到T2＝400 K时停止加热，求加热过程中活塞移动的距离d。 (2)停止加热后，在重物的下方加挂一个2 kg的重物，活塞又向右移动4 cm后重新达到平衡，求此时汽缸内气体的温度T3。 【答案】 (1)4 cm　(2)375 K 【解析】 (1)以活塞为研究对象，根据受力平衡有 加热前p1S＋FT＝p0S，FT＝mg， 加热后p2S＋FT＝p0S，FT＝mg， 所以p1＝p2＝0.8×105 Pa， 以封闭气体为研究对象，加热过程气体做等压变化，由盖­吕萨克定律可得 ＝， 代入数据解得d＝4 cm。 (2)加挂重物后，以活塞为研究对象，根据受力平衡有 p3S＋F′T＝p0S，F′T＝(m＋m′)g， 由理想气体状态方程得＝， 代入数据解得T3＝375 K。 学科网（北京）股份有限公司 $$