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人教版高中物理选修三 第1-3章 素养检测 真题
一、单项选择题（共5小题）
1. 下列说法正确的是　　
A. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度
B. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
C. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关
D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变
2. 水枪是孩子们喜爱的玩具，常见的气压式水枪储水罐示意如图。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门 打开，水即从枪口喷出。若在不断喷出的过程中，罐内气体温度始终保持不变，则气体
A. 压强变大 B. 对外界做功
C. 对外界放热 D. 分子平均动能变大
3. 分子力 随分子间距离 的变化如图所示。将两分子从相距 处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是
A. 从 到 分子间引力、斥力都在减小
B. 从 到 分子力的大小先减小后增大
C. 从 到 分子势能先减小后增大
D. 从 到 分子动能先增大后减小
4. 一定质量的理想气体从状态 开始，经 、 、 三个过程后回到初始状态 ，其 图象如图所示。已知三个状态的坐标分别为 、 、 ，以下判断正确的是
A. 气体在 过程中对外界做的功小于在 过程中对外界做的功
B. 气体在 过程中从外界吸收的热量大于在 过程中从外界吸收的热量
C. 在 过程中，外界对气体做功小于气体向外界放出的热量
D. 气体在 过程中内能的减少量大于 过程中内能的增加量
5. 如图所示，一定量的理想气体从状态 开始，经历两个过程，先后到达状态 和 。有关 、 和 三个状态温度 、 和 的关系，正确的是
A. ， B. ，
C. ， D. ，
二、双项选择题（共1小题）
6. 在没有外界影响的情况下，密闭容器内的理想气体静置足够长时间后，该气体
A. 分子的无规则运动停息下来 B. 每个分子的速度大小均相等
C. 分子的平均动能保持不变 D. 分子的密集程度保持不变
三、多项选择题（共1小题）
7. 如图，一开口向上的导热汽缸内，用活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。现用外力作用在活塞上，使其缓慢下降。环境温度保持不变，系统始终处于平衡状态。在活塞下降过程中
A. 气体体积逐渐减小，内能增加 B. 气体压强逐渐增大，内能不变
C. 气体压强逐渐增大，放出热量 D. 外界对气体做功，气体内能不变
E. 外界对气体做功，气体吸收热量
四、填空题（共2小题）
8. 下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有 ，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有 。（填正确答案标号）
A.汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B.冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C.某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D.冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内
9. 用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是 。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以 。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是 。
五、解答题（共8小题）
10. 一定质量的理想气体从状态 经状态 变化到状态 ，其 图象如图所示，求该过程中气体吸收的热量 。
11. 如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为 的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为 。若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同。已知大气压强为 ，环境温度为 。
（1）求细管的长度；
（2）若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度。
12. 如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为 的 形管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高 的水银柱，水银柱上表面离管口的距离 。管底水平段的体积可忽略。环境温度为 ，大气压强 。
（1）现从右侧端口缓慢注入水银（与原水银柱之间无气隙），恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少
（2）再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少
13. 甲、乙两个储气罐储存有同种气体（可视为理想气体）。甲罐的容积为 ，罐中气体的压强为 ；乙罐的容积为 ，罐中气体的压强为 。现通过连接两罐的细管把甲罐中的部分气体调配到乙罐中去，两罐中气体温度相同且在调配过程中保持不变，调配后两罐中气体的压强相等。求调配后
（1）两罐中气体的压强；
（2）甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比。
14. 如图，一容器由横截面积分别为 和 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑。整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气。平衡时，氮气的压强和体积分别为 和 ，氢气的体积为 ，空气的压强为 。现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：
（1）抽气前氢气的压强。
（2）抽气后氢气的压强和体积。
15. 热等静压设备广泛应用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 ，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将 瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 ，使用前瓶中气体压强为 ，使用后瓶中剩余气体压强为 ；室温温度为 。氩气可视为理想气体。
（1）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；
（2）将压入氩气后的炉腔加热到 ，求此时炉腔中气体的压强。
16. 潜水钟是一种水下救生设备。它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为 、高度为 、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为 的水下，如图所示。已知水的密度为 ，重力加速度大小为 ，大气压强为 ，，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。
（1）求进入圆筒内水的高度 。
（2）保持 不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为 时的体积。
17. 中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病。常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门。使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上。抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强。某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度为 ，最终降到 ，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的 。若换用抽气拔罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的 ，罐内气压与火罐降温后的内部气压相同。罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化。求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值。
答案
1. A
【解析】【分析】温度是分子平均动能的标志。
内能是所有分子的分子动能和分子势能的总和。
气体压强与温度、体积有关。
【解析】解：、温度是分子平均动能的标志，标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故正确。
、内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能总和，故错误。
、气体压强由温度、体积决定，即与气体分子的平均动能和分子密集程度有关，故错误。
、气体膨胀对外做功且温度降低，则分子的平均动能减小，故错误。
故选：。
【点评】解答本题的关键是掌握温度的含义和气体压强的微观意义，并能运用来分析实际问题。温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子平均动能越大，而温度的变化可根据气态方程进行分析。
2. B
【解析】A．随着水向外喷出，气体的体积增大，由于温度不变，根据：
；
可知气体压强减小，A错误；
BC．由于气体体积膨胀，对外界做功，根据热力学第一定律：
；
气体温度不变，内能不变，一定从外界吸收热量，B正确，C错误；
D．温度是分子平均动能的标志，由于温度不变，分子的平均动能不变，D错误。
故选B。
3. D
【解析】从 到 分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误；
由图可知，在 时分子力为零，故从 到 分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误；
分子势能在 时分子势能最小，故从 到 分子势能一直减小，故C错误；
从 到 分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。
故选D。
4. C
【解析】根据气体做功的表达式 可知 图线和体积横轴围成的面积即为做功大小，所以气体在 过程中对外界做的功等于 过程中对外界做的功，A错误；
气体从 ，满足玻意尔定律 ，所以 ，所以 ，根据热力学第一定律 可知 ，气体从 ，温度升高，所以 ，根据热力学第一定律可知 ，结合A选项可知 ，所以 ， 过程气体吸收的热量大于 过程吸收的热量，B错误；
气体从 ，温度降低，所以 ，气体体积减小，外界对气体做功，所以 ，根据热力学第一定律可知 ，放出热量，C正确；
理想气体的内能只与温度有关，根据 可知从 ，所以气体从 过程中内能的减少量等于 过程中内能的增加量，D错误。
5. C
【解析】由图可知状态 到状态 是一个等压过程，根据 因为 ，故 ；而状态 到状态 是一个等容过程，有 因为 ，故 ；对状态 和 有 可得 ；综上分析可知C正确，ABD错误；故选C。
6. C， D
【解析】根据分子动理论可知分子永不停息地做无规则运动，选项A错误；气体分子速率分布表现为“中间多，两头少”的分布规律，不论温度如何变化这种分布规律不会发生变化，每个分子的速率更不可能都相等，选项B错误；温度是分子热运动剧烈程度也就是分子平均动能的标志，静置足够长时间后温度不变，则分子的平均动能不变，选项C正确；密闭容器中理想气体的质量不变，体积不变，所以分子的密度不变，即密集程度不变，选项D正确。
7. B， C， D
【解析】由于汽缸是导热的，所以理想气体做等温变化，无论理想气体的体积、压强如何变化，气体是否对外界做功或外界是否对气体做功，其内能均保持不变，故A错误；根据玻意耳定律可知，活塞下降过程中气体的体积减小，气体的压强增大，外界对气体做功，即 ，又 ，根据热力学第一定律 ，可知气体放出热量，故B 、C 、D正确，E错误。
8. B；C
【解析】A．燃烧汽油产生的内能一方面向机械能转化，同时热传递向空气转移。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律；
B．冷水倒入保温杯后，没有对外做功，同时也没有热传递，内能不可能减少，故违背热力学第一定律；
C．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，必然产生其他影响故违背热力学第二定律；
D．制冷机消耗电能工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内，发生了内能的转移，同时对外界产生了影响。既不违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律。
9. 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜；把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出 油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积；单分子层油膜的面积
【解析】本题考查用油膜法估算分子大小的实验。纯油酸的粘稠度比较大，在水面上不容易散开，稀释的目的是尽量降低油酸的浓度，使滴在水面上的油酸尽量散开，形成单分子层油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以把一定浓度的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒，记下滴入溶液滴数、量筒内油酸酒精溶液的体积，则可以计算出一滴溶液中纯油酸的体积。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是单分子层油膜的面积。
10.
【解析】由题图可知 、 两状态气体的温度相同，内能相同。由 到 的过程，气体发生等压变化，体积增大，外界对气体做的功 ，由 到 ，气体发生等容变化，，从 到 全过程根据热力学第一定律 ，解得该过程吸收的热量 。
11. （1）
【解析】设细管的长度为 ，横截面的面积为 ，水银柱高度为 ；初始时，设水银柱上表面到管口的距离为 ，被密封气体的体积为 ，压强为 ；细管倒置时，气体体积为 ，压强为 ，由玻意耳定律有
由力的平衡条件有
式中， 、 分别为水银的密度和重力加速度的大小， 为大气压强。由题意有
由①②③④⑤式和题给条件得
。
（2）
【解析】设气体被加热前后的温度分别为 和 ，由盖 吕萨克定律有
由④⑤⑥⑦式和题给数据得
。
12. （1）
【解析】设密封气体初始体积为 ，压强为 ，左、右管的横截面积均为 ，密封气体先经等温压缩过程体积变为 ，压强变为 。
由玻意耳定律有
设注入水银后水银柱高度为 ，水银的密度为 ，按题设条件有
，
联立①②③④式并代入题给数据得
。
（2）
【解析】密封气体再经等压膨胀过程体积变为 ，温度变为 ，由盖 吕萨克定律有
按题设条件有
联立④⑤⑥⑦式并代入题给数据得
13. （1）
【解析】假设乙罐中的气体被压缩到压强为 ，其体积变为 ，由玻意耳定律有
现两罐气体压强约为 ，总体积为 。设调配后两罐中气体的压强为 ，由玻意耳定律有
联立①②式可得
（2）
【解析】若调配后甲罐中的气体再被压缩到原来的压强 时，体积为 ，由玻意耳定律有
设调配后甲罐中气体的质量与甲罐中原有气体的质量之比为 ，由密度的定义有
联立③④⑤式可得
14. （1）
【解析】本题考查汽缸内气体的动态变化与平衡问题。
设抽气前氢气的压强为 ，根据力的平衡条件得
得
（2） ；
【解析】设抽气后氢气的压强和体积分别为 和 ，氮气的压强和体积分别为 和 。
根据力的平衡条件有
由玻意耳定律得
由于两活塞用刚性杆连接，故
联立②③④⑤⑥式解得
15. （1）
【解析】设初始时每瓶气体的体积为 ，压强为 ；使用后气瓶中剩余气体的压强为 ，假设体积为 、压强为 的气体压强变为 时，其体积膨胀为 ，由玻意耳定律得 ，
被压进炉腔的气体在室温和 条件下的体积为 ，
设 瓶气体压入完成后炉腔中气体的压强为 ，体积为 ，由玻意耳定律得 ，
联立①②③式代入题给数据得 。
（2）
【解析】设加热前炉腔的温度为 ，加热后炉腔温度为 ，气体压强为 。由查理定律得 ，
联立④⑤式并代入题给数据得 。
16. （1）
【解析】设潜水钟在水面上方时和放入水下后筒内气体的体积分别为 和 ，放入水下后筒内气体的压强为 ，由玻意耳定律和题给条件有
联立以上各式并考虑到 ，解得
。
（2）
【解析】设水全部排出后筒内气体的压强为 ，此时筒内气体的体积为 ，这些气体在其压强为 时的体积为 ，由玻意耳定律有
其中
设需压入筒内的气体体积为 ，依题意
联立②⑥⑦⑧式得
。
17.
【解析】设火罐内气体初始状态参量分别为 、 、 ，温度降低后状态参量分别为 、 、 ，罐的容积为 ，大气压强为 ，由题意知 、 、 、 ，
由理想气体状态方程得
代入数据得
对于抽气罐，设初态气体状态参量分别为 、 ，末态气体状态参量分别为 、 ，罐的容积为 ，由题意知
、 、
由玻意耳定律得
联立②⑤式，代入数据得
设抽出的气体的体积为 ，由题意知
，
故应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值为
联立②⑤⑦⑧式，代入数据得
。
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