期中学业水平检测（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（教科版）

期中学业水平检测 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1.关于下列几幅图的说法正确的是(　　) 图1　图2　图3　图4 A.图1为悬浮在液体中的花粉颗粒每隔一段时间位置间的连线,反映了花粉颗粒内部分子的无规则运动 B.图2为水黾静止在水面上,说明液体表面层分子间表现为斥力 C.图3中“永动机”不可能制作出来,是因为违背了热力学第二定律 D.图4封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中阻力增大,主要是因为气体压强增大 2.固、液、气是物质存在的三种常见状态,下列关于固体和液体的说法正确的是(　　) A.天然水晶是晶体,熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)也是晶体 B.黄金可以做成各种不同造型的首饰,说明它有规则的几何外形,是单晶体 C.液体跟固体比具有很强的流动性,是因为液体分子间存在相互作用的斥力 D.玻璃管裂口放在火上烧熔,使尖端变圆,是利用了熔化的玻璃在表面张力作用下收缩的性质 3.一定质量的理想气体发生等压膨胀、等温压缩、等容降温三个状态变化后回到初始状态,整个过程的p-V图像如图所示,则下列也能反映该过程的图像是(　　) A B C D 4.两分子间的分子力与它们之间距离的关系图像如图甲所示,图中r0为分子力的零点,r1为分子力的极值点;两分子的势能与分子间距离的关系图像如图乙所示,规定两分子间距离为无限远时分子势能为0,r2为分子势能的零点,r3为分子势能的极值点,极小值为-Epmin。下列判断正确的是(　　) 　　 A.r0=r2　　　B.r0=r3　　　C.r1=r2　　　D.r1=r3 5.一倒T形内壁光滑的细玻璃管,C端开口竖直向上,用水银密封A、B两部分理想气体。已知A、B、C三部分气柱和对应三段水银柱长度均为10 cm,外界大气压强为76 cmHg。现将细玻璃管绕B点在竖直面内沿顺时针缓慢旋转90°,整个过程温度不变。则旋转后三段水银柱状态为(　　) A　B　C　D 6.如图所示,夏天,从湖底形成的气泡,在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。若越接近水面,湖内水的温度越高,大气压强不变,将气泡内气体视为理想气体。则在气泡缓慢上升的过程中,对于气泡内气体,下列说法正确的是(　　) A.每一个气体分子的热运动都变快 B.气体对气泡壁单位面积单位时间内的冲量变小 C.气体对气泡壁做正功,内能减少 D.内能增大,放热 7.卡诺循环是只有两个热源的简单循环。如图所示是卡诺循环的p-V 图像,卡诺循环包括四个过程:a→b等温过程;b→c绝热膨胀过程;c→d 等温过程; d→a绝热压缩过程。整个过程中封闭气体可视为理想气体,下列说法正确的是(　　) A.a→b过程,气体放出热量 B.c→d 过程,气体对外界做功 C.a→b过程温度为T1,c→d过程温度为T2,则T1< T2 D.b→c过程气体对外做功为W1,d→a过程外界对气体做功为W2,则W1=W2 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小 题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 8.关于晶体和非晶体,下列说法正确的是(　　) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 9.在一次科学会上,某老师表演了“马德堡半球实验”。他先取出两个在碗底各焊接了铁钩的不锈钢碗,在一个碗里烧了一些纸,然后迅速把另一个碗扣上,再在碗的外面浇水,使其冷却到环境温度。用两段绳子分别钩着铁钩朝相反的方向拉,试图把两个碗拉开。当两边的人各增加到5人时,才把碗拉开。已知碗口的直径为20 cm,环境温度为15 ℃,大气压强为1.0×105 Pa。实验过程中碗不变形,也不漏气,设每人平均用力为200 N。下列说法中正确的是(　　) A.浇水过程中不锈钢碗里的气体压强逐渐增大 B.浇水过程中不锈钢碗里气体分子的平均速率逐渐变小 C.碗快要被拉开时,碗内封闭气体压强约为3.6×104 Pa D.不锈钢碗刚被扣上时,里面空气的温度约为150 ℃ 10.一氧气瓶的容积为0.08 m3,充满氧气时瓶中的压强为20个大气压。现已知某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.08 m3,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,且视为理想气体,则(　　) A.需重新充气时和充满时,瓶中氧气质量之比为1∶9 B.需重新充气时和充满时,瓶中氧气质量之比为1∶10 C.这瓶充满的氧气重新充气前可供该实验室使用18天 D.这瓶充满的氧气重新充气前可供该实验室使用20天 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(8分)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中。 (1)已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为c,又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上,测得油膜占有小正方形个数为n。用以上字母表示油酸分子直径的大小d=　　　　(用已知物理量表示)。  在实验中,具体操作如下: Ⅰ.取纯油酸1.00 mL注入800 mL的容量瓶内,然后向瓶中加入酒精,直到液面达到800 mL的刻度为止,摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解,形成油酸酒精溶液; Ⅱ.用滴管吸取制得的溶液并逐滴滴入量筒,记录滴入的滴数直到量筒中的溶液达到1.00 mL为止,恰好共滴了50滴; Ⅲ.在浅盘内注入蒸馏水,待水面稳定后将痱子粉均匀地撒在水面上,静置后用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴一滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上散开形成一层油膜; Ⅳ.待油膜稳定后,测得此油膜面积为1.30×102 cm2。这种粗测方法是将每个分子视为球形,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜是由单层油酸分子组成,这层油膜的厚度即可视为油酸分子的直径。求: (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是　　　　mL。(结果保留2位有效数字)  (3)油酸分子直径是　　　　m。(结果保留2位有效数字)  (4)某学生在做该实验时,发现所得的油酸分子直径偏大,可能的原因是　　　　。  A.痱子粉撒得过多 B.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 C.计算每滴油酸酒精溶液的体积时,1 mL的溶液的滴数少计了几滴 D.在滴入量筒之前,配制的溶液在空气中搁置了较长时间 甲 12.(8分)“探究气体等温变化的规律”的实验装置如图甲所示,用细软管将针管小孔与压强传感器连接密封一定质量的气体,用数据采集器连接计算机测量气体压强。 (1)下列说法正确的是(　　) A.各实验小组实验时被封闭气体的质量和温度必须相同 B.实验中为找到体积与压强的关系,一定要测量空气柱的横截面积 C.在柱塞上涂润滑油,可以减小摩擦,使气体压强的测量更准确 D.处理数据时采用p-图像,是因为p-图像比p-V图像更直观 乙 (2)实验时,推动活塞,注射器内空气体积逐渐减小,多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的p-V图线,如图乙所示(其中虚线是实验所得图线,实线为一条双曲线,实验过程中环境温度保持不变),发现该图线与等温变化规律明显不合,造成这一现象的可能原因是(　　) A.实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高 B.实验时迅速推动活塞 C.注射器没有保持水平 D.推动活塞过程中有气体泄漏 丙 (3)某小组两位同学各自独立做了实验,环境温度一样且实验均操作无误,根据他们测得的数据作V-图像如图丙所示,图线a、b在横轴上截距之比为1∶2,则a与b密闭气体质量之比为　　　　。  (4)两条图像都不过坐标原点,图中V0表示　　　　的体积。  13.(12分)真空压缩袋是抽走空气利用大气压压缩物体的一种袋子,主要用于装棉被、各种衣服等,具有防潮、防霉、防蛀、防异味的特点。某同学设计了一个活塞式抽气机,对容积为V0的容器进行抽气,如图所示,a、b为单向阀门,容器内的初始压强为大气压强p0,活塞式抽气机的容积为V0,活塞的横截面积为S,不计活塞的重力,抽气过程中气体温度不变。 (1)对于第一次抽气,活塞上提,求手对活塞的最大拉力; (2)求抽气10次后,容器中剩余气体的压强为多少? 14.(12分)如图所示,竖直放置、导热性能良好的U形玻璃管截面均匀,左端开口、右端封闭,左右管内用长度分别为h1=5 cm、h2=10 cm的水银柱封闭两段气体a、b。气体a的长度La=15 cm,气体b的长度Lb=20 cm,最初环境温度T1=300 K时,两水银柱下表面齐平。现缓慢提高环境温度,直至两段水银柱的上表面齐平。已知大气压强为75 cmHg,右侧水银柱未进入U形玻璃管的水平部分,两段气体均可视为理想气体。求: (1)两段水银柱的下表面齐平时气体b的压强; (2)两段水银柱的上表面齐平时环境的温度T2。 15.(14分)如图所示,横截面积S=0.01 m2的薄壁汽缸开口向上竖直放置,a、b为固定在汽缸内壁的卡口,a、b之间的距离h=0.03 m,b到汽缸底部的距离H=0.45 m,质量m=10 kg的水平活塞与汽缸内壁接触良好,只能在a、b之间移动。刚开始时缸内理想气体的压强为大气压强p0=1×105 Pa,热力学温度T0=300 K,活塞停在b处。活塞厚度、卡口的体积均可忽略,汽缸、活塞的导热性能均良好,不计活塞与汽缸之间的摩擦。若缓慢升高缸内气体的温度,外界大气压强恒定。 (1)求当活塞刚要离开卡口b时,缸内气体的热力学温度T1; (2)求当缸内气体的热力学温度T2=400 K时,缸内气体的压强p; (3)在以上全过程中气体内能增量ΔU=250 J,求全过程缸内气体吸收的热量Q。 答案全解全析 1.D　题图1为悬浮在液体中花粉颗粒的运动,说明液体分子在无规则撞击花粉颗粒,反映了液体分子运动的无规则性,A错误;题图2说明液体表面层分子稀疏,分子间距大于平衡位置距离r0,分子间作用力表现为引力,使液面绷紧形成表面张力,B错误;题图3中永动机的设计违背了热力学第一定律,C错误;题图4中封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中阻力增大,这主要是气体压强增大的缘故,D正确。 2.D　天然水晶是晶体,熔化以后再凝固的水晶(即石英玻璃)是非晶体,A错误;黄金以及其他金属都是多晶体,B错误;液体跟固体比,具有很强的流动性,是因为液体分子间的距离较大,分子间的引力更小,C错误;玻璃管裂口放在火上烧熔,使尖端变圆, 是因为熔化的玻璃,在表面张力的作用下,表面积要收缩到最小的缘故,故D正确。 3.B　根据理想气体状态方程=C:等压膨胀过程,温度升高,p-T图像与T轴平行;等温压缩过程,压强增加,p-T图像与p轴平行;等容降温过程,压强减小,p-T图像为延长线经过坐标原点的倾斜直线,A错误,B正确。等压膨胀过程,温度升高,V-T图像为延长线经过坐标原点的倾斜直线;等温压缩过程,温度不变,体积减小,V-T图像与V轴平行;等容降温过程,体积不变,温度降低,V-T图像与T轴平行,C、D错误。 4.B　当分子间距离等于平衡距离时,分子力为零,分子势能最小,所以r0=r3,从r3减小到r2的过程中,分子势能增大,分子间距离小于平衡距离,分子间作用力为斥力,故r1≠r2,选项B正确。 5.C　依题意,对A、B两部分气体研究,将细玻璃管绕B点在竖直面内沿顺时针缓慢旋转90°后,设A部分气体对应水银柱长度为l1,B部分气体对应水银柱长度为l2,根据玻意耳定律有pA·10S=p'A(20-l1)S,pB·10S=p'B(20-l2)S,其中pA=pB=p0+ph=86 cmHg,p'A=(76-l1) cmHg,p'B=(76+l2)cmHg,联立以上各式可得l1≈7.5 cm,l2=10 cm,可得l1+l2<20 cm,故选C。 6.B　气泡缓慢上升过程中,气泡内气体的温度升高,气体分子的平均动能增大,并不是每一个气体分子热运动的速率都增加,A错误。气泡缓慢上升过程中,与水面的距离减小,p气=p0+ρgh,h减小,气泡内气体压强减小,气泡内的气体分子数不变,则单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小,气泡内气体分子对气泡壁单位面积单位时间内的冲量一定减小,B正确。气泡上升过程中,气泡内的气体温度升高,内能增大;压强减小,根据=C可知气体体积增大,则气体对气泡壁做正功,根据热力学第一定律可知气泡内气体吸热,C、D错误。 7.D　a→b过程气体体积增大,气体对外界做功,则W<0,等温变化,则内能不变,ΔU=0,由热力学第一定律ΔU=W+Q可知Q>0,所以气体吸收热量,故A错误;c→d过程,等温压缩,内能不变,外界对气体做功,故B错误;a→b过程温度为T1,c→d过程温度为T2,根据理想气体状态方程=C,压强与体积乘积越大,温度越高,则T1>T2,故C错误;b→c过程和d→a过程都是绝热过程,且气体温度变化大小相等,则内能变化量的大小相同,根据热力学第一定律ΔU=W+Q,Q=0,可知W1=W2,故D正确。 8.BCD　将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒还是晶体,A错误。固体可以分为晶体和非晶体两类,单晶体具有各向异性,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质,B正确。由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,例如石墨和金刚石,C正确。在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体,例如天然石英是晶体,熔化以后再凝固的石英玻璃却是非晶体;把晶体硫加热熔化,倒入冷水中,会变成柔软的非晶体硫,再经一段时间又会转变成晶体硫,D正确。 9.BD　在碗的外面浇水,使其冷却到环境温度,碗内气体的温度降低,体积不变,根据=C可知压强减小,则分子的平均动能减小,平均速度减小,A错误,B正确;每人平均用力为200 N,则快要被拉开时,对单边半个球受力分析有pπ+5×200 N=p0π,解得p=6.8×104 Pa,C错误;对球内气体分析,气体做等容变化,有=,又知T=(15+273)K=288 K,解得t=T0-273 K=150 ℃,D正确。 10.BC　设氧气瓶开始时的压强为p1(20个大气压),体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据等温变化规律有p1V1=p2V2,解得V2=0.8 m3,则需重新充气时和充满气时,瓶中氧气质量之比为==,A错误,B正确;重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1=0.72 m3,设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0,设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则充气前一满瓶氧气可用的天数为N=,解得N=18天,C正确,D错误。 11.答案　(1)(2分)　(2)2.5×10-5(2分)　(3)1.9×10-9(2分)　(4)ABC(2分) 解析　(1)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0=,油膜面积为S=na2,则油酸分子直径的大小d==。 (2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V= mL=2.5×10-5 mL。 (3)油酸分子直径是d== m≈1.9×10-9 m。 (4)水面上痱子粉撒得过多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,故A符合题意;计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,则测量的面积S偏小,会导致计算结果偏大,故B符合题意;计算每滴油酸酒精溶液的体积时,1 mL的溶液的滴数少记了几滴,则计算得到的每滴油酸酒精溶液的体积偏大,会导致计算结果偏大,故C符合题意;滴入量筒之前,配制的溶液在空气中搁置了较长时间,酒精挥发使溶液中油酸的浓度变大,形成的油膜面积变大,则会导致计算结果偏小,故D不符合题意。 12.答案　(1)D(2分)　(2)AB(2分)　(3)2∶1(2分)　(4)压强传感器与注射器之间的气体(或细软管内气体)(2分) 解析　(1)本探究实验采用的方法是控制变量法,所以要保持实验过程中被封闭气体的质量和温度不变,而不是各实验小组实验时被封闭气体的质量和温度必须相同,A错误;由于注射器是圆柱形的,横截面积不变,所以只需测出空气柱的长度即可,B错误;涂润滑油的主要目的是防止漏气,使被封闭气体的质量不发生变化,C错误;当p与V成反比时,p-图像是一条过原点的直线,而p-V图像是双曲线,则p-图像比p-V图像更直观,D正确。 (2)由图像的特点可知,压缩气体过程中p与V的乘积增大,所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器,导致温度升高;或实验时迅速推动活塞,没有使气体有充分的时间与外界进行热交换,导致温度升高,A、B符合题意。 (3)对于理想气体状态方程=C,当气体的质量越大时,物质的量越大,常数C越大。根据V=CT·,由于气体的温度不变,可知V-图像中图线的斜率正比于气体质量,则设a在横轴上的截距为x,则b在横轴上的截距为2x,则==·=。 (4)由图可知体积读数值比实际值大V0,根据p(V+V0)=C,C为定值,则V=-V0,如果实验操作规范正确,则V0代表注射器与压强传感器连接部位的气体体积。 13.答案　(1)p0S　(2)p0 解析　(1)对于第一次抽气,活塞上提,容器中气体均匀分散到抽气机和容器中,设气体压强降为p1,根据等温变化规律有 p0V0=p1(3分) 解得p1==p0(1分) 根据平衡条件得,手对活塞的最大拉力为 F1=(p0-p1)S=p0S。(2分) (2)对于第二次抽气,活塞上提,容器中气体均匀分散到抽气机和容器中,设气体压强降为p2,根据等温变化规律有 p1V0=p2(3分) 解得p2=p0(1分) 依次类推,第10次抽气后容器中气体压强为 p10=p0=p0。(2分) 14.答案　(1)70 cmHg　(2)327.3 K 解析　(1)设大气压强为p0,当两段水银柱的下表面齐平时,对气体a有pa=p0+ρgh1(1分) 对气体b,有pa=pb+ρgh2(1分) 解得pb=70 cmHg。(2分) (2)升温过程中气体b发生等压变化,则温度升高,体积增大,设右侧水银柱下降x(cm),变化前后对比如图(1分) 气体a体积Va=(La-x+h2-h1-x)S(2分) 对气体b,由等压变化规律得=(1分) 即=(1分) 缓慢提高环境温度过程中气体a也发生等压变化,由等压变化规律得 =(1分) 解得T2= K≈327.3 K。(2分) 15.答案　(1)330 K　(2)1.25×105 Pa　(3)283 J 解析　(1)当活塞刚要离开卡口b时,设此时缸内气体压强为p1,以活塞为研究对象,根据平衡条件可得p1S=p0S+mg(1分) 解得p1=1.1×105 Pa(1分) 根据等容变化规律有=(1分) 解得T1=330 K。(1分) (2)当活塞恰好与卡口a接触时,设缸内气体的热力学温度为T3,气体体积为V3,根据等压变化规律有=(1分) 即=(1分) 解得T3=352 K<T2(1分) 所以当缸内的热力学温度T2=400 K时,活塞能到达卡口a处(1分) 根据等容变化规律可得=(1分) 解得p=1.25×105 Pa。(1分) (3)当缓慢升高缸内气体的温度时,由前面的分析可知,活塞从b到a的过程中,气体做等压变化,压强为p1,到达缸a处时,温度升高到T3,然后气体再做等容变化,直到温度升高到T2,因此气体对活塞做功为W=p1Sh(2分) 根据热力学第一定律得Q=ΔU+W=283 J。(2分) 学科网（北京）股份有限公司 $