1、热学高中物理选修模块3-3水平测试(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)1分子间同时存在着吸引力和排斥力，下列说法正确的是 ()A固体分子间的吸引力总是大于排斥力B气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力C分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离的增大而减小D分子间的吸引力随分子间距离的增大而增大，而排斥力随距离的增大而减小解析：固体分子间距等于平衡距离r0，引力与斥力平衡，A错气体分子间距离很大，引力大于斥力，气体能充满任何容器是分子热运动的结果，B错引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，只是斥力减小得更快，C对D错故本题答案是C.答案：C2学习
2、了“用油膜法估测分子的大小”的实验后，某校课外物理兴趣小组做了如下实验，将体积为1.2103cm3的石油滴在平静的水面上，经过一段时间后，石油扩展为3 m2的单分子油膜，请你估算一下石油分子的直径为 ()A6.01010mB4.01010mC4.0108m D4.01012m解析：dm4.01010m.答案：B3某校中学生参加电视台“异想天开”节目的活动，他们提出了下列四个设想方案，哪些从理论上讲是可行的 ()A制作一个装置从海水中吸收内能全部用来做功而不产生其它影响B制作一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下C汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离， 既清洁了空
3、气，又变废为宝D将房屋顶盖太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题解析：据热力学第二定律的表述，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响，A错热力学第二定律还说明，自然界中一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，C错绝对零度是低温的极限，不可能达到，B错据能量守恒和热力学第二定律知D正确答案：D4下列说法正确的是 ()A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大解析：气体对器壁的压强就是大量气
4、体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，其大小跟气体的分子数、体积和温度都有关系，由此可知只有A正确答案：A5如图1所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体将一细管插入液体，由于虹吸现象，活塞上方液体逐渐流出在此过程中，大气压强与外界的温度保持不变关于这一过程，下列说法正确的是()A气体分子的平均动能逐渐增大B单位时间气体分子对活塞撞击的次数增多C单位时间气体分子对活塞的冲量保持不变D气体对外界做功等于气体从外界吸收的热量解析：导热气缸和活塞，说明气体温度始终与大气温度相同，在液体逐渐流出的过程中气体做等温膨胀、压强减小的变
5、化，气体温度未变，分子密度减小，则气体分子的平均动能不变，A错误；气体分子对活塞单位时间内撞击次数减少，B错误；单位时间气体分子对活塞的冲量减小，C错误；因为理想气体的温度未变，所以气体的内能未变，则气体对外界做功和从外界吸收的热量相等，则D正确答案：D6如图2所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示F0为斥力，F0为引力a、b、c、d为x轴上四个特定的位置现把乙分子从a处由静止释放，则()A乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少
6、D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析：乙分子由a到b再到c的过程中，分子间的作用力一直表现为引力(F0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，此时分子的动能最大、分子势能最小；乙分子再从c到d的过程中，分子力表现为斥力，由于分子力的作用会使乙分子做减速运动，直至速度减为零，该过程分子力做负功、分子势能增加、分子动能减少根据以上分析可以判断，B、C正确 答案：BC7对一定量的气体，下列说法正确的是 ()A在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功B在压强不断增大的过程中，气体一定对外界做功C
7、在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变解析：气体体积缓慢地增大，对外做功，故A对；压强p增大，有可能是因为温度T升高，故B错；由热力学第一定律知，做功和热传递都可以改变物体的内能，在体积被压缩的过程中，如果气体对外放热，内能不一定增加，故C错；同理，在D项中，与外界没有热量交换，如果气体对外做功或外界对气体做功，内能一定改变，D错答案：A8封有理想气体的导热气缸，开口向下被竖直悬挂，活塞下系 有钩码，整个系统处于静止状态，如图3所示，若大气压恒定， 系统状态变化足够缓慢下列说法正确的是 ()A外界温度升高，气体压强一定增大B外界温度升高，外界可能
8、对气体做正功C保持气体内能不变，增加钩码质量，气体一定吸热D保持气体内能不变，增加钩码质量，气体体积一定减小解析：外界温度升高，气体膨胀，体积增大，气体对外做功，B错；对活塞受力分析可知，气体压强不变，仍等于大气压强，A错；若钩码质量增加，则气体压强减小，体积增大，对外做功，要保持气体内能不变，则一定吸热，所以C正确，D错答案：C9如图4所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动活塞用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数打开卡子，活塞冲出容器口后 ()图4A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B温度计示
9、数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加解析：打开卡子后活塞冲出，瞬间没有热交换，而气体体积变大，内部气体对外做功，内能减少，温度降低，温度计示数变小故C选项正确答案：C10十七世纪七十年代，英国赛斯特城的主教约翰维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，其结构如图5所示：在斜面顶端放一块强磁铁M，斜面上、下端各有一个小孔P、Q，斜面下有一个连接两小孔的弯曲轨道维尔金斯认为：如果在斜坡底放一个铁球，那么在磁铁的引力作用下，铁球会沿斜面向上运动，当球运动到P孔时，它会漏下，再沿着弯曲轨道返回到Q，由于这时
10、球具有速度可以对外做功然后又被磁铁吸引回到上端，到P处又漏下对于这个设计，下列判断中正确的是 ()A满足能量守恒定律，所以可行B不满足热力学第二定律，所以不可行C不满足机械能守恒定律，所以不可行D不满足能量守恒定律，所以不可行解析：在这个过程中，不满足能量守恒定律，不可行答案：D二、计算题(本题共4小题，共50分)11(12分)在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用酒精油酸溶液每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标板上，其形状和尺寸如图6所示，
11、坐标中正方形方格的边长为1 cm.试求：(1)油酸膜的面积是多少？(2)每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积；(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径解析：(1)由题图，可得油膜面积S100 cm2(2)由1 mL溶液中有75滴，1滴溶液的体积为 mL，又每104 mL溶液中有纯油酸6 mL， mL溶液中纯油酸的体积V mL8106 mL.(3)油酸分子直径d cm8.01010 m.答案：(1)100 cm2(2)8106 mL(3)8.01010 m12(12分)用能够放大600倍的显微镜观察布朗运动，估计放大后的立方体小颗粒(碳)体积为0.1109 m3，碳的密度是2.25103 kg/m
12、3，摩尔质量是1.2102 kg/mol，阿伏加德罗常数为6.01023 mol1，则该小颗粒含分子数约为多少个？(取1位有效数字)解析：设小颗粒边长为a，放大600倍后，则其体积为V(600a)30.1109 m3，实际体积Va3 m3.质量为mV1015 kg，含分子数为N6.01023个51010个答案：51010个13(14分)1791年，米被定义为：在经过巴黎的子午线上，取从赤道到北极长度的一千万分之一(1)请由此估算地球的半径R(保留两位有效数字)(2)太阳与地球的距离是1.51011 m，太阳光以平行光束入射到地面地球表面的面积被水所覆盖，太阳在一年中辐射到地球表面水面部分的总能
13、量W约为1.871024 J设水面对太阳辐射的平均反射率为7%，而且将吸收到的35%的能量重新辐射出去太阳辐射可将水面的水蒸发(设在常温、常压下蒸发1 kg水需要2.2106 J的能量)，而后凝结成雨滴降落到地面估算整个地球表面的年平均降雨量(以毫米表示，球面积为4R2)太阳辐射到地球的能量中只有约50%到达地面，W只是其中的一部分，太阳辐射到地球的能量没能全部到达地面，这是为什么？请说明两个理由解析：(1)由题中米的长度定义模型可知，赤道到北极的长度约为地球周长的，等于1米的一千万倍，则有2R1.0107 m，解得地球半径R6.4106 m.(2)太阳一年中辐射到地球水面部分的总能量为W1.
14、871024 J设凝结成雨滴年降落到地面上水的总质量为m，根据题意，有m kg5.141017 kg设降落到地面的雨水能使整个地球表面覆盖一层厚度为h的水，h即为年降雨量若水的密度为，则有m4R2h，故h m1.0103 mm可见整个地球表面年平均降雨量约为1.0103 mm主要是因为：大气层的吸收，大气层的散射或反射，云层遮挡等答案：(1)6.4106 m(2)1.0103 mm见解析14(12分)在高为h0.8 m的光滑桌面上放着一个质量为M2 kg的木块，一颗质量m10 g的铅弹从水平方向射中木块(未穿出)，把木块打落在地面上，落地点与桌边的水平距离s0.4 m设增加的内能有60%使铅弹的温度升高，铅弹的温度升高多少度？铅的比热c1.3102 J/(kg)，取g10 m/s2解析：铅弹射入木块后与木块一起做平抛运动，运动过程中动量守恒，但是铅弹射入木块过程中克服摩擦力做功，能量损失，损失的机械能可利用能量守恒求出：Emv02(Mm)v2铅弹射入木块后与木块一起做平抛运动的初速度为v m/s1 m/s根据动量守恒定律mv0(Mm)v得：v0v1 m/s201 m/s则系统损失的机械能为：Emv02(Mm)v20.012012 J(20.01)12 J201 J它转化为铅弹增加的内能为：cmtEt 92.8.答案：92.8
