高二下册物理压轴题考卷01（人教版2019： 选择性必修第三册第1～3章）-【压轴题】2024-2025 学年高中物理同步培优训练（人教版2019 选择性必修第三册）

高二下册物理压轴题考卷01（原卷版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第1~3章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 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，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．1mol的气体温度变化时，若其吸收或放出的热量为Q，则该气体的摩尔热容为，与气体经历的变化过程有关，常用的有定压摩尔热容和定容摩尔热容两种。如图所示，截面积为S的密封良好的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，稳定时气体压强与大气压强相同，均为，此时活塞到汽缸底部距离为L，活塞右侧L处有一固定卡环，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现使汽缸内气体温度缓慢升高为初始的2倍，这个过程气体内能升高了，之后再使气体温度升高为初始的3倍。已知理想气体内能与温度成正比，则该气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容之比为（    ） A． B． C． D． 2．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为，气压为。打气筒活塞每次可以打进气压为、体积为的空气。不考虑环境温度的变化。在打气次后，药液上方的气体压强增大到，在药液上方的气体压强达到时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有升，则、值为（　　）    A．次 B．次 C． D． 3．n理想气体经过一个缓慢的过程，从状态P沿抛物线到达状态Q，其（体积）（绝对温度）图如图所示。已知此过程中当时，温度达到最大值（是普适气体常量）。若状态P和Q的温度和都等于，则该过程的p（压强）-V图为（    ） A． B． C． D． 4．一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（    ） A．被封闭气体的压强 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 D．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为14∶15 5．如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B再变化到状态C，再从C状态回到A状态，则下列说法正确的是（　　） A．状态A到状态B过程，单位体积内的分子数变多 B．状态B到状态C过程，气体内能增加 C．状态C到状态A中气体分子的平均动能先增大再减小 D．状态C比状态A中单位面积上单位时间内分子撞击次数更多 6．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力的作用下沿x轴负方向运动，其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．从无穷远处到处，分子b的速度先增大后减小 B．从无穷远处到处，分子b的加速度先增大后减小 C．分子b在处，两分子间的分子力最大 D．分子b在处，两分子间的分子力为零 7．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，铁质晶须内的铁原子可看作紧密排列的小球，则下列说法中正确的是（  ） A．铁质晶须单位体积内铁原子的个数为 B．铁原子的直径为 C．断面内铁原子的个数为 D．相邻铁原子之间的相互作用力为 8．一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体的体积不变 B．从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c、d两状态的体积之比为2:3 D．从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 9．（多选）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　） A．A状态到C状态气体吸收热量 B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小 C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功 D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示 10．（多选）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的U型细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力．小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。下列说法正确的是（    ） A．表面张力系数的单位是 B．测得肥皂水的表面张力系数为 C．肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强 D．肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 11．（多选）一热气球体积为，内部充有温度恒为的热空气，该热气球上升过程中大气压强会降低，若上升到某一高度大气压强变为0.4个标准大气压，热气球刚好静止不动。此时热气球外冷空气的温度为。已知空气在1个标准大气压、温度为时的密度为，该气球内、外的气压始终都相等，重力加速度大小为，整个过程热气球的体积保持不变。下列说法正确的是（　　） A．此时热气球所受浮力的大小 B．此时球内空气所受的重力 C．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 D．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 12．（多选）假想的气体分子，其速率分布如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示单位速率区间内出现的分子数。已知常量，当时分子数为零。则（　　） A．总分子数 B．分子在到区间出现的概率为 C．分子的平均速率 D．在区间内，分子出现的概率为1 E．区间内与区间内的分子平均速率相等 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。 （1）用刻度尺测得注射器刻度上40mL到50mL的长度为5cm，注射器活塞的横截面积为 ；（结果保留2位有效数字） （2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压； （3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶与沙子的总质量m，则气体压强的表达式 ；（请选用、g、S、m表示） （4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）； （5）以沙桶与沙子的总质量m为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 ，实验时当地的大气压强 。（请选用a、b、g、S表示） （6）若橡胶套堵住的注射孔内，有部分气体体积不可忽略，该实验人员找来一些绿豆将其装入上述装置中的注射器内，按照正确的实验操作，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强p，作出图线如图所示，由此可测出这些绿豆的体积 。（已知物理量有、a、b） 14．油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问∶ (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为 模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为 油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (2)图中油酸膜的面积为 m2；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。 （结果保留两位有效数字） (3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是 。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油酸模面积时，只数了完整的方格数； D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和时的温度均为。 （1）求气体在状态时的温度； （2）求气体在状态时的压强； （3）某同学经查阅资料得到如下信息： Ⅰ.理想气体模型中气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力。 Ⅱ.气体压强源自气体分子与容器壁的碰撞，它与分子平均动能的关系为，其中为容器中单位体积内气体的分子数。 Ⅲ.温度是分子热运动平均动能的标志，即，其中为常量，为分子热运动的平均动能。 请根据上述信息，从宏观与微观联系的角度，分析回答下列问题： a.气体从状态变化到状态过程中的温度变化； b.论证“一定质量的理想气体，为定值”。    16．如气体压强-体积图所示，摩尔数为的双原子理想气体构成的系统经历一正循环过程（正循环指沿图中箭头所示的循环），其中自A到B为直线过程，自B到A为等温过程。双原子理想气体的定容摩尔热容为﹐R为气体常量。 （1）求直线AB过程中的最高温度； （2）求直线AB过程中气体的摩尔热容量随气体体积变化的关系式，说明气体在直线AB过程各段体积范围内是吸热过程还是放热过程，确定吸热和放热过程发生转变时的温度Tc； （3）求整个直线AB过程中所吸收的净热量和一个正循环过程中气体对外所作的净功。 17．闪电是地球上最壮丽的自然现象之一。 人们对闪电进行了大量研究，近年来还观测到闪电导致的瞬间发光和伽玛射线暴等新现象。 闪电通常由雷电云（离地 6~12km）放电产生，多数闪电发生在云内，少数到达地面。 由于云内冰状颗粒相互碰撞，小颗粒冰晶带正电，随气流上浮到云上端，较大颗粒带负电，下坠到云底端，如图所示。云中闪电中和了云内的正负电荷，而云地闪电则把负电荷释放到地面。 （1）利用高空气球携带的电场测量仪测量高空中某圆柱形空域雷电云内的电场，其强度可视为均匀分布，大小为0.15MV/m。该圆柱区域的中轴线垂直于地面，半径为2.5km，高度为1.0km。 求该区域上下两端的电势差、正电荷总量以及携带的总电能。（ 已知真空介电常量=8.85×10-12F/m） （2）球形闪电（球闪）的微波空泡模型认为球闪是一个球形等离子体微波空腔（空泡）。 当闪电微波较弱时，不足以形成微波空泡，会向太空辐射，穿透电离层，可被卫星观测到。 实际上，卫星确实观测到了这种微波辐射。 但卫星观测信号易受电离层色散的干扰，携带探测器的高空气球可到达雷电云上方观测，以避免此类干扰。 为了在离地12km的高空观测闪电发出的微波信号，需要在该区域悬浮一个载荷（包括气球材料和探测器）为50kg的高空氦气球，直接写出此气球在高空该区域悬浮时的体积。 （已知在离地12km的高度以下，大气温度随高度每升高1km下降5.0K，地面温度T0=290K，地面压强，空气摩尔质量M 29g/mol，气球内氦气密度（在离地高度 12km 处的值），重力加速度g 9.8m/s2，气体普适常量R 8.31J/（K·mol）普适气体常数，符号：R，是表征理想气体性质的一个常数，由于这个常数对于满足理想气体条件的任何气体都是适用的，故称普适气体常数。） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二下册物理压轴题考卷01（解析版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第1~3章。 2．本卷平均难度系数0.15。 第Ⅰ卷 选择题 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，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．1mol的气体温度变化时，若其吸收或放出的热量为Q，则该气体的摩尔热容为，与气体经历的变化过程有关，常用的有定压摩尔热容和定容摩尔热容两种。如图所示，截面积为S的密封良好的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，稳定时气体压强与大气压强相同，均为，此时活塞到汽缸底部距离为L，活塞右侧L处有一固定卡环，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现使汽缸内气体温度缓慢升高为初始的2倍，这个过程气体内能升高了，之后再使气体温度升高为初始的3倍。已知理想气体内能与温度成正比，则该气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容之比为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】第一步：分析定压变化过程中气体吸收的热量 因活塞与缸壁间无摩擦，则活塞运动到卡环前，缸内气体压强始终为，刚开始升温时，气体做等压变化，设温度达到时，活塞恰与卡环接触，有 解得 该过程外界对气体做功 由 可知该过程气体吸收的热量为 设该气体有，根据题意有 第二步：分析等容变化过程中气体吸收的热量 气体温度从升到的过程中，气体发生等容变化，在等压变化过程、等容变化过程中，气体温度变化量相同，则气体内能变化量相同，则有 联立以上解得 故选A。 2．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为，气压为。打气筒活塞每次可以打进气压为、体积为的空气。不考虑环境温度的变化。在打气次后，药液上方的气体压强增大到，在药液上方的气体压强达到时停止打气，并开始向外喷药，当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有升，则、值为（　　）    A．次 B．次 C． D． 【答案】A 【详解】AB．根据题意，设应打n次，则有 ，，， 根据玻意耳定律有 带入数据解得 A正确，B错误； CD．根据题意，设当气体体积为时，不能再向外喷药，有 ，， 根据玻意耳定律有 可得 则剩下的药液 CD错误。 故选A。 3．n理想气体经过一个缓慢的过程，从状态P沿抛物线到达状态Q，其（体积）（绝对温度）图如图所示。已知此过程中当时，温度达到最大值（是普适气体常量）。若状态P和Q的温度和都等于，则该过程的p（压强）-V图为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由图可知，最高点坐标为（，），则抛物线方程可表示为 将P点或Q点坐标代入方程可得 因此抛物线方程为 又由于 联立解得 故选D。 4．一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（    ） A．被封闭气体的压强 B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C．若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 D．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为14∶15 【答案】D 【详解】A．设在光滑斜面上运动时加速度为，对玻璃管和玻璃管内的水银柱为整体，由牛顿第二定律有 解得 方向沿斜面向下。对水银柱，由牛顿第二定律有 解得被封闭气体的压强为 故A错误； B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，对水银柱由平衡条件 解得 对封闭气体由玻意耳定律 解得封闭气体的长度为 故B错误； C．对水银柱，由牛顿第二定律有 解得 对封闭气体由玻意耳定律 解得封闭气体的长度为 故C错误； D．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，对水银柱受力分析 解得 对封闭气体由查理定律 解得现在的温度与原来温度之比为 故D正确。 故选D。 5．如图所示，一定质量的理想气体由状态A变化到状态B再变化到状态C，再从C状态回到A状态，则下列说法正确的是（　　） A．状态A到状态B过程，单位体积内的分子数变多 B．状态B到状态C过程，气体内能增加 C．状态C到状态A中气体分子的平均动能先增大再减小 D．状态C比状态A中单位面积上单位时间内分子撞击次数更多 【答案】C 【详解】A．状态A到状态B过程，体积变大，分子数目总量不变，则单位体积内的分子数变少，故A错误； B．状态B到状态C过程，是等容变化，由 可知 温度降低，气体的内能减少，故B错误； C．由图可知状态C到状态A过程中，压强和体积的乘积先增大后减小，由理想气体的状态方程 温度是先增大，后减小，则气体分子的平均动能先增大再减小，故C正确； D．由理想气体的状态方程 可得状态A和状态C的温度相同，则分子的平均动能相等，由于状态C的压强小于状态A的压强且体积大数密度小，所以状态C比状态A中单位面积上单位时间内分子撞击次数少，故D错误。 故选C。 6．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力的作用下沿x轴负方向运动，其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法正确的是（　　）    A．从无穷远处到处，分子b的速度先增大后减小 B．从无穷远处到处，分子b的加速度先增大后减小 C．分子b在处，两分子间的分子力最大 D．分子b在处，两分子间的分子力为零 【答案】B 【详解】C．分子间存在斥力和引力，当二者大小相等时两分子势能最小，所以分子在x2处受到的分子力为0，故C错误； A．从无穷远处到x=x2处，分子a对分子b的引力一直做正功，分子势能减小，分子动能增大，所以分子b的速度一直在增大，故A错误； B．从无穷远处到x=x2处，分子a对分子b的引力先增大后减小，所以分子b的加速度先增加后减小，故B正确； D．分子b在x=x1处，两分子间的分子力表现为斥力，不为零，故D错误； 故选B。 7．晶须是一种发展中的高强度材料，它是一些非常细、非常完整的丝状（横截面为圆形）晶体。现有一根铁质晶须，直径为d，用大小为F的力恰好将它拉断，断面呈垂直于轴线的圆形。已知铁的密度为，铁的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，铁质晶须内的铁原子可看作紧密排列的小球，则下列说法中正确的是（  ） A．铁质晶须单位体积内铁原子的个数为 B．铁原子的直径为 C．断面内铁原子的个数为 D．相邻铁原子之间的相互作用力为 【答案】D 【详解】A．单个铁原子的质量 铁质晶须单位体积内铁原子的个数为 故A错误； B．铁的摩尔体积 单个分子的体积 又 所以分子的半径 分子的直径 故B错误； C．分子的最大截面积 断面内铁原子的个数为 故C错误； D．相邻铁原子之间的相互作用力为 故D正确。 故选D。 8．一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a四段状态变化过程，其图像如图所示。其中da延长线与横轴的交点为，bc和cd分别平行于横轴和纵轴，b、c、d三个状态的体积关系为，下列说法正确的是（　　） A．从a到b，气体的体积不变 B．从b到c，单位时间碰撞单位面积器壁的分子数增加 C．c、d两状态的体积之比为2:3 D．从b到c的过程气体从外界吸收的热量大于从c到d的过程气体从外界吸收的热量 【答案】D 【详解】A．根据得 可知图像的斜率与气体体积有关，从a到b，图线的斜率增大，则气体的体积减小。故A错误； B．从b到c，压强不变，温度升高，则体积变大，单位体积内分子数减少，则单位时间碰撞单位面积器壁的分子数减少。故B错误； C．d到a等容过程有 c到d等温过程有 联立解得 故C错误； D．由，联立解得 bcd过程的图如下 由图可知，b到c和c到d的体积差相等。由于图线与横坐标围成的面积表示气体对外界做的功，显然 b到c，气体温度升高，内能增加，根据热力学第一定律得 c到d，气体温度不变，内能不变，根据热力学第一定律得 联立可得 故D正确。 故选D。 9．（多选）一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　） A．A状态到C状态气体吸收热量 B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小 C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功 D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示 【答案】ABD 【详解】A．根据理想气体状态方程有 可得 则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确； B．根据理想气体状态方程有 可得 则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B正确； C．根据p − V图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足 C→D过程外界对气体做功 可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C错误； D．气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确。 故选ABD。 10．（多选）液体的表面张力会使液体表面总处于绷紧的状态。设想在液面上作一条分界线，张力的作用表现在，分界线两边液面以一定的拉力相互作用，的大小与分界线的长度成正比，即（为液体的表面张力系数），的方向总是与液面相切，并垂直于液面的分界线。小明设计了一个简易装置用来测量某液体的表面张力系数。如图所示，间距为的U型细框上放置一细杆，两者间摩擦不计。将装置从肥皂水中取出后水平放置，会形成一水平膜（忽略膜受到的重力），甲、乙分别为俯视图和正视图，由于表面张力的缘故，膜的上、下表面会对产生水平向左的力．小明用一测力计水平向右拉住使其保持静止，测力计示数为，接着用该肥皂水吹成了球形肥皂泡，如图所示。当肥皂泡大小稳定时，测得其球形半径为。下列说法正确的是（    ） A．表面张力系数的单位是 B．测得肥皂水的表面张力系数为 C．肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强 D．肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 【答案】BCD 【详解】A．由，得 其中的单位是，即，的单位是，代入上式，得到表面张力系数的单位是，故A错误； B．肥皂水上下两个表面都存在表面张力，故有 得到肥皂水的表面张力系数为 故B正确； C．由于肥皂泡表面存在表面张力，肥皂泡呈球形，为了维持球形的形状，肥皂泡内部气体压强大于外部大气压强，故C正确； D．右侧半球膜受到膜内、外气体的压力和膜边缘的表面张力，如图 根据受力平衡可知 因肥皂泡的内外表面都存在表面张力，故肥皂泡内外气体对右侧半球膜的压力差为 故D正确。 故选BCD。 11．（多选）一热气球体积为，内部充有温度恒为的热空气，该热气球上升过程中大气压强会降低，若上升到某一高度大气压强变为0.4个标准大气压，热气球刚好静止不动。此时热气球外冷空气的温度为。已知空气在1个标准大气压、温度为时的密度为，该气球内、外的气压始终都相等，重力加速度大小为，整个过程热气球的体积保持不变。下列说法正确的是（　　） A．此时热气球所受浮力的大小 B．此时球内空气所受的重力 C．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 D．若充气前热气球的质量为（不含气体），此时它还能托起的最大质量为 【答案】BC 【详解】A．令1个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，则密度为 令0.4个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，则密度为 根据理想气体状态方程有 解得 则此时热气球所受浮力的大小 故A错误； B． 令0.4个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，即球内空气密度为 根据理想气体状态方程有 结合上述解得 此时球内空气压强为0.4个标准大气压，温度为，体积为V，球内空气密度为，则此时球内空气所受的重力 解得 故B正确； CD．令此时它还能托起的最大质量为M，根据平衡条件有 其中， 解得 故C正确，D错误。 故选BC。 12．（多选）假想的气体分子，其速率分布如图所示，横坐标表示速率，纵坐标表示单位速率区间内出现的分子数。已知常量，当时分子数为零。则（　　） A．总分子数 B．分子在到区间出现的概率为 C．分子的平均速率 D．在区间内，分子出现的概率为1 E．区间内与区间内的分子平均速率相等 【答案】AD 【详解】A．总分子数 故A正确； B．分子在到区间出现的概率为 故B错误； C．根据分布的曲线的对称性可知，分子的平均速率，故C错误； D．当时分子数为零，则在区间内，分子出现的概率为1，故D正确； E．区间内分子平均速率为，而区间内的分子平均速率为，故E错误。 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（共2小题,共20分） 13．在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。 （1）用刻度尺测得注射器刻度上40mL到50mL的长度为5cm，注射器活塞的横截面积为 ；（结果保留2位有效数字） （2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压； （3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶与沙子的总质量m，则气体压强的表达式 ；（请选用、g、S、m表示） （4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）； （5）以沙桶与沙子的总质量m为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 ，实验时当地的大气压强 。（请选用a、b、g、S表示） （6）若橡胶套堵住的注射孔内，有部分气体体积不可忽略，该实验人员找来一些绿豆将其装入上述装置中的注射器内，按照正确的实验操作，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强p，作出图线如图所示，由此可测出这些绿豆的体积 。（已知物理量有、a、b） 【答案】 【详解】[1] 注射器活塞的横截面积 [2]由力的平衡条件可知，对活塞 解得 [3] [4]由玻意耳定律得 整理得 结合图像得 解得 [5] 由玻意耳定律得 其中为常数，上式可整理得 结合图像得 结合以上两式得 14．油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问∶ (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为 模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为 油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (2)图中油酸膜的面积为 m2；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。 （结果保留两位有效数字） (3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是 。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油酸模面积时，只数了完整的方格数； D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 【答案】 球体 单分子 4.4×10-2 2.7×10-10 ACD 【详解】(1)[1][2]这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (2)[3]大半个记1个，少半个记0。图中油酸膜的面积为 [4]1滴溶液中油酸的体积为 油酸分子的直径是 (3)[5] A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，根据 ，体积偏大，直径偏大，A正确； B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，使得S偏大，根据，直径偏小，B错误； C．大半个记1个，少半个记0，计算油酸模面积时，只数了完整的方格数，使得S偏小，根据，直径偏大，C正确； D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，使得S偏小，根据，直径偏大，D正确。 故选ACD。 三、计算题（本题共3小题，共32分） 15．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和时的温度均为。 （1）求气体在状态时的温度； （2）求气体在状态时的压强； （3）某同学经查阅资料得到如下信息： Ⅰ.理想气体模型中气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力。 Ⅱ.气体压强源自气体分子与容器壁的碰撞，它与分子平均动能的关系为，其中为容器中单位体积内气体的分子数。 Ⅲ.温度是分子热运动平均动能的标志，即，其中为常量，为分子热运动的平均动能。 请根据上述信息，从宏观与微观联系的角度，分析回答下列问题： a.气体从状态变化到状态过程中的温度变化； b.论证“一定质量的理想气体，为定值”。    【答案】（1）；（2）；（3）a．温度降低，b．见解析 【详解】（1）气体由状态A到的过程为等压变化，依据盖-吕萨克定律，有 代入数据，解得 （2）气体由状态到的过程为等容变化，依据查理定律，有 代入数据，解得 （3）a．气体由状态到的过程中，气体体积不变，即单位体积内的分子数不变，由图可知压强减小，依据 可知分子平均动能减小。由 可知，温度降低。 b．根据气体压强 可得 当理想气体质量一定时，理想气体的分子数也一定，且为常量，则为定值。 16．如气体压强-体积图所示，摩尔数为的双原子理想气体构成的系统经历一正循环过程（正循环指沿图中箭头所示的循环），其中自A到B为直线过程，自B到A为等温过程。双原子理想气体的定容摩尔热容为﹐R为气体常量。 （1）求直线AB过程中的最高温度； （2）求直线AB过程中气体的摩尔热容量随气体体积变化的关系式，说明气体在直线AB过程各段体积范围内是吸热过程还是放热过程，确定吸热和放热过程发生转变时的温度Tc； （3）求整个直线AB过程中所吸收的净热量和一个正循环过程中气体对外所作的净功。 【答案】（1）；（2），；（3）， 【详解】（1）直线AB过程中任一平衡态的气体压强p和体积V满足方程 此即           ① 根据理想气体状态方程有           ② 式中T是相应的绝对温度。由①②式得      ③ 由③式知，当           ④ 时，气体达到直线AB过程中的最高温度             ⑤ （2）由直线AB过程的摩尔热容量C的定义有             ⑥ 由热力学第一定律有            ⑦ 由理想气体内能公式和题给数据有      ⑧ 由①⑥⑦⑧⑨式得         ⑨ 由③式两边微分得             ⑩ 由⑩式代入⑨式得            ⑾ 由⑥⑩⑾式得，直线AB过程中， 在V从增大到的过程中，，，故，吸热         ⑿ 从V从增大到的过程中，，，故，吸热       ⒀ 在V从增大到的过程中，，，故，吸热放热     ⒁ 由⑿⒀⒁式可知，系统从吸热到放热转折点发生在 处。由③式和上式得          ⒂ （3）对于直线AB过程，由⑥⑩式得        ⒃ 将上式两边对直线过程积分得，整个直线AB过程中所吸收的净热量为          ⒄ 直线AB过程中气体对外所作的功为             ⒅ 等温过程中气体对外所作的功为             ⒆ 一个正循环过程中气体对外所作的净功为         ⒇ 17．闪电是地球上最壮丽的自然现象之一。 人们对闪电进行了大量研究，近年来还观测到闪电导致的瞬间发光和伽玛射线暴等新现象。 闪电通常由雷电云（离地 6~12km）放电产生，多数闪电发生在云内，少数到达地面。 由于云内冰状颗粒相互碰撞，小颗粒冰晶带正电，随气流上浮到云上端，较大颗粒带负电，下坠到云底端，如图所示。云中闪电中和了云内的正负电荷，而云地闪电则把负电荷释放到地面。 （1）利用高空气球携带的电场测量仪测量高空中某圆柱形空域雷电云内的电场，其强度可视为均匀分布，大小为0.15MV/m。该圆柱区域的中轴线垂直于地面，半径为2.5km，高度为1.0km。 求该区域上下两端的电势差、正电荷总量以及携带的总电能。（ 已知真空介电常量=8.85×10-12F/m） （2）球形闪电（球闪）的微波空泡模型认为球闪是一个球形等离子体微波空腔（空泡）。 当闪电微波较弱时，不足以形成微波空泡，会向太空辐射，穿透电离层，可被卫星观测到。 实际上，卫星确实观测到了这种微波辐射。 但卫星观测信号易受电离层色散的干扰，携带探测器的高空气球可到达雷电云上方观测，以避免此类干扰。 为了在离地12km的高空观测闪电发出的微波信号，需要在该区域悬浮一个载荷（包括气球材料和探测器）为50kg的高空氦气球，直接写出此气球在高空该区域悬浮时的体积。 （已知在离地12km的高度以下，大气温度随高度每升高1km下降5.0K，地面温度T0=290K，地面压强，空气摩尔质量M 29g/mol，气球内氦气密度（在离地高度 12km 处的值），重力加速度g 9.8m/s2，气体普适常量R 8.31J/（K·mol）普适气体常数，符号：R，是表征理想气体性质的一个常数，由于这个常数对于满足理想气体条件的任何气体都是适用的，故称普适气体常数。） 【答案】（1）150MV，26C，；（2） 【详解】（1）该圆柱形雷电云空域的电荷分布可近似认为是一个平行板电容器，其电容为 其中 ，， 则该区域上下两端的电势差为 所带电荷量为 解得 Q=26C 携带的总电能为 （2）气球在高空悬浮时的条件是 式中为气球及载荷的总质量，为高空的大气密度，是此气球在此高度悬浮时的体积，则有 根据题意有 其中，空气压强随高度的变化满足 由理想气体状态方程有 可得空气密度为 式中m和V分别为空气的质量和体积，M为空气的摩尔质量，为空气密度，R为普适气体常量，可得 解得 积分得 于是 相应的空气密度为 其中 根据上述可知，离地高度为12km的空气密度为 解得 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$