2009高考物理專題沖刺六
(命題范圍: 分子動(dòng)理論、物態(tài)和物態(tài)變化、熱力學(xué)定律)
說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時(shí)間120分鐘.
第Ⅰ卷(選擇題,共40分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.以下說法正確的是 ( )
A.布朗運(yùn)動(dòng)反映了懸浮小顆粒內(nèi)部分子在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)
B.從平衡位置開始增大分子間距離,分子間的引力將增大、斥力將減小
C.對(duì)大量事實(shí)的分析表明:熱力學(xué)零度不可能達(dá)到
D.熱量只能由高溫物體傳遞給低溫物體
2.下列詞語或陳述中,與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的是 ( )
A.酒香不怕巷子深 B.天光云影共徘徊
C.花香撲鼻 D.隔墻花影動(dòng),疑是玉人來
3.封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體,如果保持氣體體積不變,當(dāng)溫度升高時(shí),以下說法正確
的是 ( )
A.氣體的密度增大 B.氣體的壓強(qiáng)增大
C.氣體分子的平均動(dòng)能減小 D.每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多
4.下列哪些現(xiàn)象主要與液體的表面張力有關(guān) ( )
A.木塊漂浮在水面上 B.雨滴幾乎成球形
C.液體流不過網(wǎng)眼很密的篩子 D.皂水的水面托住小的硬幣
5.一定質(zhì)量的理想氣體,在溫度不變的條件下,使其壓強(qiáng)增大,則在這一過程中氣體( )
A.從外界吸收了熱量 B.對(duì)外界做了功
C.分子的平均動(dòng)能增大 D.密度增大
6.如圖中所示為一帶活塞的汽缸,缸內(nèi)盛有氣體,缸外恒溫環(huán)境,汽缸壁是導(dǎo)熱的.現(xiàn)將
活塞向外移動(dòng)一段距離,在此過程中氣體吸熱,對(duì)外做功,此功用W1表示.然后設(shè)法將
汽缸及活塞絕熱,推動(dòng)活塞壓縮氣體,此過程中外界對(duì)氣體做功用W2表示,則( )
A.有可能使氣體回到原來狀態(tài),且W1<W2
B.有可能使氣體回到原來狀態(tài),且W1=W2
C.有可能使氣體回到原來狀態(tài),且W1>W2
D.上面A、B、C三種說法都不可能實(shí)現(xiàn)
7.如圖所示,固定容器及可動(dòng)活塞P都是絕熱的.中間有一導(dǎo)熱的固定隔板B,B的兩邊分
別盛有氣體甲和乙.現(xiàn)將活塞P緩慢地向B移動(dòng)一段距離,已知?dú)怏w的溫度隨其內(nèi)能的
增加而升高,則在移動(dòng)P的過程中( )
A.外力對(duì)乙做功,乙的內(nèi)能增加
B.外力對(duì)甲做功,甲的內(nèi)能增加
C.甲吸收來自乙的熱量,從而內(nèi)能增加
D.甲吸熱,乙放熱,甲、乙內(nèi)能都增加
8.如圖所示,甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O,乙分子位于x軸上,甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩
分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示,F>0為斥力,F<0為引力,a、b、c、d為x軸上四
個(gè)特定的位置,現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放,則 ( )
A.乙分子由a到b做加速運(yùn)動(dòng),由b到c做減速運(yùn)動(dòng)
B.乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng),到達(dá)c時(shí)速度最大
C.乙分子由a到c的過程,動(dòng)能先增后減
D.乙分子由b到d的過程,兩分子間的分子勢(shì)能一直增加
9.下面的敘述正確的是( )
A.對(duì)氣體加熱,氣體的內(nèi)能不一定增大
B.不論技術(shù)手段如何先進(jìn),絕對(duì)零度是不能達(dá)到的
C.物體溫度升高,物體中分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,所有分子的動(dòng)能都會(huì)增加
D.壓縮密封在氣缸中一定質(zhì)量的理想氣體,難度越來越大,說明分子間距離越小,分
子間斥力越大
10.如圖所示伽利略設(shè)計(jì)的世界上第一個(gè)溫度計(jì)示意圖,上部是一個(gè)球形容器,里面有一定質(zhì)量的空氣,下部是一根細(xì)管,細(xì)管插入帶色液體中,制作時(shí)先給球形容器微微加熱,跑出一些空氣,插入液體時(shí),帶色液體上升到管
內(nèi)某一高度.測(cè)量時(shí)球形容器與所測(cè)物質(zhì)接觸.
已知外界大氣壓為p,并保持不變,所測(cè)溫度為t1
時(shí),管內(nèi)液面在a位置,管內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能
為Ek1,氣體壓強(qiáng)為p1,管內(nèi)氣體內(nèi)能為E1。所測(cè)
溫度為t2時(shí),管內(nèi)液面在b位置,其他三個(gè)量分別
為Ek2、p2、E2.由此可知 ( )
A.t1<t2 B.p1<p2
C.Ek1<Ek2 D.E1>E2
第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)
二、本題共2小題,共20分,把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.
11.(8分)在“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中所用的油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.6mL,用注射器測(cè)得1mL上述溶液為80滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi),讓油膜在水面上盡可能散開,測(cè)得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中正方形格的邊長為
(1)油酸薄膜的面積是 cm2.
(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)出油酸分子的直徑是 m.(結(jié)果保留兩位
有效數(shù)字)
(3)實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡可能散開?_____________.
(4)利用單分子油膜法可以粗測(cè)分子的大小和阿伏加德羅常
數(shù),如果已知體積為的一滴油在水面上散開形成的單
分子油膜的面積為,這種油的密度為,摩爾質(zhì)量為
,則阿伏加德羅常數(shù)的表達(dá)式為 .
12.(12分)如圖所示,在一根一端封閉的粗細(xì)均勻的細(xì)玻璃管中有一小段水銀柱,封閉著一定質(zhì)量的空氣,現(xiàn)在要用它測(cè)定大氣壓,那么
(1)還需要什么器材?
(2)說明實(shí)驗(yàn)的主要步驟;
(3)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的物理量列出大氣壓的表達(dá)式.
三、本題共6小題,共90分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.(14分)如果病人在靜脈輸液時(shí),不慎將5mL的空氣柱輸入體內(nèi),會(huì)造成空氣栓塞,致使病人死亡.設(shè)空氣柱在輸入體內(nèi)前的壓強(qiáng)為760mmHg,溫度為
4.(14分)如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓柱形汽缸豎直固定在水平地面上,汽缸開口向上,一面積為
15.(14分)某學(xué)校物理興趣小組組織開展一次探究活動(dòng),想估算地球周 圍大氣層空氣的分子個(gè)數(shù).一學(xué)生通過網(wǎng)上搜索,查閱得到以下幾個(gè)物理量數(shù)據(jù):已知地球的半徑m,地球表面的重力加速度m/s2,大氣壓強(qiáng)Pa,空氣的平均摩爾質(zhì)量kg/mol,阿伏加德羅常數(shù)個(gè)/mol.
(1)這位同學(xué)根據(jù)上述幾個(gè)物理量能估算出地球周圍大氣層空氣
的分子數(shù)嗎?若能,請(qǐng)說明理由;若不能,也請(qǐng)說明理由.
(2)假如地球周圍的大氣全部液化成水且均勻分布在地球表面上,估算一下地球半徑將會(huì)增加多少?(已知水的密度kg/m3)
16.(16分)內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直浸放在盛有冰水混合物的水槽中,用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為1.0×105Pa、體積為2.0×10-
(1)求氣缸內(nèi)氣體的最終體積;
(2)在p―V圖上畫出整個(gè)過程中氣缸氣體的狀態(tài)變化.(大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa)
17.(16分)某地區(qū)空氣污染較嚴(yán)重,一位同學(xué)受筒裝純凈水的啟發(fā),提出用桶裝的凈化壓縮空氣供氣.設(shè)每人1min內(nèi)呼吸16次,每次吸入1atm的凈化空氣500mL,而每個(gè)桶能裝10atm的凈化空氣
18.(16分)如圖所示,圓柱形氣缸A、B的直徑相同,B是封閉的,氣缸內(nèi)各部分理想氣體的壓強(qiáng)為p1=0.5×105Pa,p2=1.5×105Pa,外界大氣壓p0=1.0×105Pa,初溫均為
1.答案:C 布朗運(yùn)動(dòng)反映了懸浮小顆粒外部液體分子在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng),A錯(cuò);分子間的作用力隨距離的增大而減小,B錯(cuò);C是熱力學(xué)第三定律內(nèi)容,正確;熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體,但在消耗其他形式能量時(shí)可以做到,因此D錯(cuò).
2.答案:AC 本題考查了分子熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)的人文知識(shí),形式新穎活潑. “天光云影共徘徊”是朱熹《觀書有感》詩中“半畝方塘一鑒開,天光云影共徘徊.問渠那得清如許,為有源頭活水來”的一句,是光的反射現(xiàn)象;“隔墻花影動(dòng),疑是玉人來”是王實(shí)甫的《西廂記》中的一句,是月光成影的光學(xué)現(xiàn)象.
3.答案:BD 封閉氣體的體積不變,溫度升高時(shí),氣體分子的平均動(dòng)能增大,壓強(qiáng)增大.而分子的密集程度不變,所以氣體分子的密度不變.壓強(qiáng)增大,每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多.
4.答案:BCD A選項(xiàng)是由于浮力和重力相平衡,其余的都與表面張力有關(guān).
5.答案:D 根據(jù)理想氣體溫度、壓強(qiáng)和體積之間的關(guān)系可知,一定質(zhì)量的理想氣體,在溫度不變的條件下,分子的平均動(dòng)能不變,壓強(qiáng)增大,體積一定減小,氣體密度增大,C錯(cuò),D正確;由體積減小可知外界對(duì)氣體做功,B錯(cuò);由熱力學(xué)第一定律可知,外界對(duì)氣體做功而內(nèi)能不變,可判斷氣體向外界放熱,A錯(cuò).
6.答案:D 由于汽缸及活塞絕熱,所以外界對(duì)氣體做功,氣體內(nèi)能必然增大,溫度升高,即不可能回到原來狀態(tài),D選項(xiàng)正確.
7.答案:ACD 氣缸整體是絕熱的,當(dāng)移動(dòng)活塞P時(shí),有外力對(duì)系統(tǒng)做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,系統(tǒng)的內(nèi)能要增加,因此從整體上講,甲、乙的內(nèi)能都要增加,但外力并沒有直接對(duì)甲做功,甲的內(nèi)能之所以增加是因?yàn)槲樟藷崃浚曳懦鰺崃,所以ACD正確.
8.答案:B 乙分子從a到b,再到c的過程中,分子之間均表現(xiàn)為引力,所以乙分子始終做加速運(yùn)動(dòng),且到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度最大,故A錯(cuò)誤,B正確,C錯(cuò)誤.乙分子由b到c的過程,分子引力做正功,故兩分子間的分子勢(shì)能減小,而從c到d的過程分子間為斥力,做負(fù)功,分子間的勢(shì)能增加,故D錯(cuò)誤.
9.答案:AB 根據(jù)熱力學(xué)第一定律ㄓU=Q+W可知,對(duì)氣體加熱,氣體的內(nèi)能不一定增加,則選項(xiàng)A正確;絕對(duì)零度是低溫物體的極限,不可能達(dá)到,則選項(xiàng)B正確;溫度是物體分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志,物體溫度升高,物體中分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,其分子平均動(dòng)能增加,但不是每個(gè)分子的平均動(dòng)能都增加,則選項(xiàng)C錯(cuò)誤;理想氣體中分子間無相互作用力,壓縮封閉在氣缸中一定質(zhì)量的理想氣體,難度越來越大是因?yàn)閴簭?qiáng)增大的原因,則選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
10.答案:D 當(dāng)液面由a位置上升到b位置時(shí),管內(nèi)氣體體積減小,表明溫度降低,管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小,管內(nèi)氣體分子的平均動(dòng)能減小,氣體內(nèi)能減小.
11.(8分)答案:(1)115~120都對(duì) (2分)(2)~都對(duì)(2分)(3)讓油膜在水面上形成單分子油膜(2分)(4)(2分)
12.答案:(1)還需要用刻度尺.(3分)
(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟是:將細(xì)玻璃管水平放置,用刻度尺量出水銀柱長h(cm)和封閉空氣柱長l1(cm);將細(xì)玻璃管開口向上豎直放置,用刻度尺量出封閉空氣柱長l2(cm).(3分)
(3)設(shè)玻璃管的截面積為S,兩種情況下空氣的狀態(tài)參量分別為p1=p0,V1=l1S,p2=p0+h(mmHg),V2=l2S
由玻意耳定律p
得大氣壓為p0=l1h/(l1-l2). (3分)
13.解析:空氣柱在體外時(shí)的狀態(tài)參量為p1=760mmHg,V1=5mL,T1=300K(3分)
空氣柱在體內(nèi)在收縮壓時(shí)的狀態(tài)參量為p2=120mmHg,T2=310K(2分)
由理想氣體狀態(tài)方程得,空氣柱在收縮壓下的體積為V2=p1V1T2/T1p2=32.17mL(3分)
空氣柱在體內(nèi)擴(kuò)張壓時(shí)的狀態(tài)參量為p3=80mmHg,T3=310K(3分)
由理想氣體狀態(tài)方程得,空氣柱在擴(kuò)張壓下的體積為V3=p1V1T3/T1p3=49.1mL(3分)
14.解析:設(shè)球在第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,則根據(jù)牛頓第二定律得, (5分)
根據(jù)熱力學(xué)第一定律和能量守恒定律可知,球由靜止釋放到第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中汽缸中的氣體增加的內(nèi)能ㄓE為(5分)
聯(lián)立兩式、代入數(shù)值得ㄓE=228J. (4分)
15.解析:(1)能(2分)
因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)是由大氣重力產(chǎn)生的,由(2分)
得(2分)
把查閱得到的數(shù)據(jù)代入上式得,kg(2分)
大氣層空氣的分子數(shù)為個(gè)(2分)
(2)可求出液化后空氣的體積為:m3(2分)
設(shè)大氣液化后液體水分布在地球表面上時(shí),地球半徑增加h,則有
得,考慮到h遠(yuǎn)小于R,忽略h的二次項(xiàng)和三次項(xiàng)得,
m. (2分)
16.解析:(1)在活塞上方倒沙的過程中溫度保持不變,對(duì)氣體,由玻意耳定律得,p0V0=p1V1,代入數(shù)據(jù),得p1=V0p0/V1=2.0×10-3×1.0×105/1.0×10-3Pa=2.0×105Pa(5分)
在緩慢加熱到
變,由蓋?呂薩克定律得,V1/T0=V2/T2,
∴V2=T2V1/T0=(273+127)×1.0×10-3/273m3
=1.47×10-
(2)在整個(gè)物理過程中畫在p―V圖上,
如圖所示. (6分)
17.解析:每人每天所吸1atm凈化空氣的體積為
V=(16×60×24)×500mL=1.152×
由玻意耳定律可知,每桶10atm的凈化空氣轉(zhuǎn)化為1atm時(shí)的體積為V/=10×20/1L=
故每人每天需要凈化空氣的桶數(shù)為n=V/V/=1.152×104/200=57.6≈58桶(4分)
由此可見,這個(gè)方案并不現(xiàn)實(shí). (4分)
18.解析:因活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),由平衡條件得,(p0-p1)S=(p2-p2)S ①
代入數(shù)據(jù)得p3=1.0×105Pa(2分)
對(duì)B內(nèi)左側(cè)氣體有p
對(duì)B內(nèi)右側(cè)氣體有p
又l2+l3=l2/+l3/=(16+8)cm=
聯(lián)立②③④得l3/=
活塞右移ㄓx=l3-l3/=
對(duì)活塞由平衡條件得,(p1/-p0)S=(p-p0)S
解得p1/=p0=1.0×105Pa(2分)
對(duì)A內(nèi)氣體由理想氣體的狀態(tài)方程得,p
即有0.5×30S/300=1×32S/T1/
解得T1/=640K(2分)
A內(nèi)溫度升高ㄓT=T1/-T1=340K(2分)
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