2022高考物理一轮复习模块综合检测一含解析新人教版

高考 - 1 - / 13 模块综合检测(一) (45 分钟 100 分) 1．(16 分)(1)用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：①向体积为 V1 的纯油酸中加入酒 精，直到油酸酒精溶液总量为 V2；②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴 入 n 滴时体积为 V0；③往边长为 30～40 cm 的浅盘里倒入 2 cm 深的水；④用注射器往水面 上滴 1 滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃 板上描出油酸薄膜的形状；⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为 a 的 小正方形的坐标纸上，计算出轮廓 X 围内正方形的总数为 N。 则上述过程遗漏的步骤是_________________________________________； 油酸分子直径的表达式 d＝_________________________________。 (2)(2020·全国Ⅱ卷)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 S、高度为 h、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 H 的水下，如图所示。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为 g， 大气压强为 p0，H≫h，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 l； ②保持 H 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 p0 时的体积。 【解析】(1)判断实验步骤遗漏的关键就是掌握好本实验的原理、操作步骤等。此题忘记“将 高考 - 2 - / 13 痱子粉均匀撒在水面上”了。先算出一滴纯油酸的体积 V′＝ V1V0 V2n ，油膜的面积为 S＝Na2，根 据 d＝ V′ S 可得油酸分子直径的表达式 d＝ V1V0 NV2a2n 。 (2)①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 V0 和 V1，放入水下后筒内 气体的压强为 p1，由玻意耳定律和题给条件有 p1V1＝p0V0① V0＝hS② V1＝(h－l)S③ p1＝p0＋ρg(H－l)④ 联立以上各式并考虑到 H≫h>l，解得 l＝ ρgH p0＋ρgH h⑤ ②设水全部排出后筒内气体的压强为 p2；此时筒内气体的体积为 V0，这些气体在其压强为 p0 时的体积为 V3，由玻意耳定律有 p2V0＝ p0V3⑥ 其中 p2＝p0＋ρgH⑦ 设需压入筒内的气体体积为 V，依题意 V＝V3－V0⑧ 联立②⑥⑦⑧式得 V＝ ρgSHh p0 ⑨ 答案：(1)将痱子粉均匀撒在水面上 V1V0 NV2a2n (2)① ρgH p0＋ρgH h② ρgSHh p0 2．(16 分)(1)(多选)关于分子动理论的规律，下列说法正确的是( ) A．扩散现象说明物体分子在做永不停息的无规则运动 B．压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 C．两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大 高考 - 3 - / 13 D．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡， 用来表示它们所具有的“共同热学性质”的物理量叫作内能 E．两个分子间的距离为 r0 时，分子势能最小 (2)(2020·某某模拟)如图所示，为了测量某刚性导热容器 A 的容积，用细管把它与水平固定的 导热汽缸 B 相连，汽缸中活塞的横截面积为 S＝100 cm2。初始时，环境温度 T＝300 K，活 塞离缸底距离 d＝40 cm。现用水平向左的力 F 缓慢推活塞，当 F＝1.0×103 N 时，活塞离缸 底距离 d′＝10 cm。已知大气压强 p0＝1.0× 105 Pa。不计一切摩擦，整个装置气密性良好。求： ①容器 A 的容积 VA； ②保持力 F＝1.0×103 N 不变，当外界温度缓慢变化，活塞向缸底缓慢移动了 Δd＝3 cm 时，此时环境温度为多少摄氏度？ 【解析】(1)选 A、C、E。扩散现象是分子无规则运动的宏观表现，故 A 正确；压缩气体时气 体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故 B 错误；两个分子间距离减小时，分子 间引力和斥力都增大，故 C 正确；D 选项表明系统之间没有热量交换，而没有热量交换意味 着两者的温度是一样的，但内能不一定一样，故 D 错误；当分子间距 r＞r0 时，分子势能随分 子间距离的增大而增大，当分子间距 r＜r0 时，分子势能随距离的减少而增大，当 r＝r0 时， 分子势能最小，故 E 正确。 (2)①由题意知，汽缸和容器 A 内气体做等温变化，由玻意耳定律有 p1V1＝p2V2 其中压缩前有 p1＝p0，V1＝VA＋dS， 高考 - 4 - / 13 压缩后有 p2＝p0＋ F S ，V2＝VA＋d′S， 解得 VA＝2 L。 ②依题意可知，气体做等压变化，由盖吕萨克定律有 V2 T2 ＝ V3 T3 ， 其中变化前 T2＝T， 变化后 V3＝V2－Δd·S，T3＝(t3＋273) K， 解得 t3＝－3 ℃。 答案：(1)A、C、E (2)①2 L②－3 ℃ 3．(16 分)(1)(多选)(2020·某某模拟)下列说法正确的是( ) A．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小 B．两个分子间距离减小时，它们之间的分子势能一定减小 C．温度总是从分子平均动能大的物体向分子平均动能小的物体转移 D．一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量等于其增加的内能 E．干湿泡温度计的干泡与湿泡的示数差越小，则相对湿度越大，人感觉越潮湿 (2)如图所示，一定质量的理想气体在状态 A 时压强为 2.0×105 Pa，经历 A→B→C→A 的过 程，整个过程中对外界放出 61.4 J 热量。求该气体在 A→B 过程中对外界所做的功。 【解析】(1)选 A、D、E。当分子间的引力和斥力平衡时，分子力最小，如果要分子间距再变 化，则要克服分子力做功，故分子势能要变大，故平衡位置的分子势能最小，故 A 正确：当 高考 - 5 - / 13 分子间的距离小于平衡距离，分子力是斥力，间距增大分子力做正功，分子势能减小，当分 子间的距离大于平衡距离，分子力是引力，间距增大分子力做负功，分子势能增大，故 B 错 误；热量总是从温度高的物体传给温度低的物体，而温度是分子平均动能的标志，温度越高， 分子平均动能越大，所以热量总是从分子平均动能大的物体传给分子平均动能小的物体，故 C 错误；根据能量守恒定律，一定量的水蒸发为同温度的水蒸气，吸收的热量等于其增加的内 能，故 D 正确：干湿泡温度计由干泡温度计和湿泡温度计组成，由于蒸发吸热，湿泡所示的 温度小于干泡所示的温度，干湿泡温度计温差的大小与空气湿度有关，温度相差越小，说明 相对湿度越大，人感觉越潮湿，故 E 正确。 (2)整个过程中，外界对气体做功 W＝WAB＋WCA，且 WCA＝pA(VC－VA) 由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，得 WAB＝－(Q＋WCA) 代入数据得 WAB＝－138.6 J，即气体对外界做的功为 138.6 J。 答案：(1)A、D、E (2)138.6 J 4．(16 分)(1)(多选)下列说法正确的是( ) A．铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能增大 B．物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C．A、B 两物体接触时有热量从物体 A 传到物体 B，这说明物体 A 的内能大于物体 B 的内能 D．A、B 两物体的温度相同时，A，B 两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 E．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度 (2)(2021·某某模拟)一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量 M=3×103 kg、体 积 V0=0.5 m3 的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内充入一定质量的气体,开始时筒内液 面到水面的距离 h1=40 m,筒内气体体积 V1=1 m3。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面 到水面的距离为 h2 时,拉力减为零,此时气体体积为 V2,随后浮筒和重物自动上浮。求 V2 和 h2。 高考 - 6 - / 13 已知大气压强 p0=1×105 Pa,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度的大小 g= 10 m/s2。不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。 【解析】(1)选 A、D、E。铁块熔化成铁水的过程中,虽然温度不变,但要吸热,所以内能增大,A 正确;物体运动的速度增大,与分子热运动的动能无关,B 错误;热量从物体 A 传到物体 B,这说明 物体 A 的温度高于物体 B 的温度,但不能说明内能的大小关系,C 错误;A、B 两物体的温度相同 时,只能说明 A 和 B 的分子平均动能相同,内能可能不同,并且由于 A 和 B 的分子质量可能不同, 分子平均速率也可能不同,D 正确;由热平衡的定义知,E 正确。 (2)当 F=0 时,由平衡条件得 Mg=ρg(V0+V2) ① 代入数据得 V2=2.5 m3② 设筒内气体初态、末态的压强分别为 p1、p2,由题意得 p1=p0+ρgh1③ p2=p0+ρgh2④ 在此过程中筒内气体温度和质量不变,由玻意耳定律得 p1V1=p2V2⑤ 联立②③④⑤式,代入数据得 高考 - 7 - / 13 h2=10 m 答案:(1)A、D、E(2)2.5 m310 m 5．(18 分)(1)(多选)两个相距较远的分子仅在分子力作用下由静止开始运动，直至不再靠近。 在此过程中，下列说法正确的是( ) A．分子力先增大，后一直减小 B．分子力先做正功，后做负功 C．分子动能先增大，后减小 D．分子势能先增大，后减小 E．分子势能和动能之和不变 (2)用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸。我们通 常用的可乐易拉罐容积 V＝355 mL。假设在室温(17 ℃)下罐内装有 0.9V 的饮料，剩余空间 充满 CO2 气体，气体压强为 1 atm。若易拉罐能承受的最大压强为 1.2 atm，则保存温度不 能超过多少？ 【解析】(1)选 B、C、E。分子力 F 与分子间距 r 的关系是：当 rr0 时 F 为引力。综上可知，当两分子由相距较远逐渐达到最近过程中分子力是先变 大再变小后又变大，A 项错误。分子力为引力时做正功，分子势能减小，分子力为斥力时做负 功，分子势能增大，故 B 项正确，D 项错误。因仅有分子力作用，故只有分子动能与分子势 能之间发生转化，即分子势能减小时分子动能增大，分子势能增大时分子动能减小，其总和 不变，C、E 项均正确。 (2)取 CO2 气体为研究对象，则： 初态：p1＝1 atm，T1＝(273＋17)K＝290 K， 末态：p2＝1.2 atm，T2 未知。 高考 - 8 - / 13 气体发生等容变化， 由查理定律 p2 p1 ＝ T2 T1 得 T2＝ p2 p1 T1＝ 1.2×290 1 K＝348 K t＝(348－273) ℃＝75 ℃。 答案：(1)B、C、E (2)75 ℃ 6.(18 分)(1)(多选)如图所示，一个封闭的绝热汽缸，被中间的挡板分割成左、右相等的两部分。 左边充满一定量的某种理想气体，右边真空。现将中间的挡板移去，待气体稳定后，则( ) A．气体的温度不发生变化 B．因为气体的体积膨胀了，所以内能降低 C．气体分子的平均动能减小 D．虽然气体的体积膨胀了，但是没有对外做功 E．气体分子在器壁单位面积上单位时间内发生碰撞的平均次数变为原来的一半 (2)在全国千万“云监工”的注视下，2 月 2 日，某某火神山医院交付使用，建设工期仅为十 天十夜。在“云监工”视线之外，先进的设计理念和科技元素充当着“幕后英雄”，火神山医 院病房全部为负压病房，所谓负压病房是通过特殊的通风抽气设备，使病房内的气压低于病 房外的气压，保证污染空气不向外扩散。若已知某间负压隔离病房的空间体积 V＝60 m3，启 用前环境温度 t1＝－3 ℃，外界大气压强为 p0＝1.01×105 Pa，启用后，某时刻监测到负压 病房的温度 t2＝27 ℃、负压为－15 Pa(指与外界大气压 p0 的差值)。 ①试估算启用后负压隔离病房内减少的气体质量与启用前负压病房内气体总质量的比值； 高考 - 9 - / 13 ②判断在负压隔离病房启用过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因。 【解析】(1)选 A、D、E。气体在向真空膨胀的过程中没有力的作用，所以不做功，绝热过程， 内能不变，故温度不变，故 A 正确、B 错误、D 正确；温度是分子热运动平均动能的标志， 温度不变，故分子的平均动能不变，故 C 错误；气体的温度不变，体积增加为原来的 2 倍， 故分子热运动的平均动能不变，分子数密度减小为一半，故气体分子在器壁单位面积上单位 时间内发生碰撞的平均次数变为原来的一半，故 E 正确。 (2)①气体状态参量：T1＝(273－3)K＝270 K， T2＝(273＋27)K＝300K，p1＝p0，p2＝p0－15 Pa， 以病房内气体为研究对象，由理想气体状态方程得： p1V T1 ＝ p2（V＋ΔV） T2 ，病房内减少的气体质量与启用前病房内气体总质量之比： Δm m ＝ ΔV V＋Δv ， 代入数据解得： Δm m ＝ 1 10 ； ②抽气过程剩余气体的温度升高，内能增加，ΔU＞0， 剩余气体体积增大对外做功，W＜0， 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 可知， Q＝ΔU－W＞0，气体从外界吸收热量。 答案：(1)A、D、E (2)①1∶10 ②吸热 原因见解析 【加固训练】 1.(1)(多选)下列对热力学定律的理解正确的是() A.可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功 B.由热力学第一定律可知做功不一定改变内能，热传递也不一定改变内能，但同时做功和热传 高考 - 10 - / 13 递一定会改变内能 C.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 D.热量不可能由低温物体传给高温物体 E.如果物体从外界吸收了热量，物体的内能也可能减少 (2)(2020·某某模拟)如图所示，一定质量的理想气体密封在体积为 V0 的容器中，室温为 T0=300 K，光滑导热活塞 C(体积忽略不计)将容器分成 A、B 两室，A 室的体积是 B 室的 2 倍，B 室 上连有一 U 形管(U 形管内气体的体积忽略不计)。两边水银柱高度差为 76 cm，A 室装有阀 门 K，可与大气相通。已知外界大气压强等于 76 cmHg，求： ①将阀门 K 打开，待系统稳定后，B 室的体积； ②打开阀门 K 后将容器内气体的温度从 300 K 缓慢加热到 540 K，U 形管内两边水银面的高 度差。 【解析】(1)选 A、C、E。在引起其他条件变化的情况下，从单一热源吸收热量可以将其全部 变为功，选项 A 正确；由热力学第一定律可知，当 W≠0，Q≠0 时，ΔU=W+Q 可以等于 0， 选项 B 错误；空调机在制冷过程中消耗了电能，总体上是放出热量，选项 C 正确；热量可以 由低温物体传给高温物体，选项 D 错误；物体从外界吸收热量，可能同时对外做功，如果对 外做的功大于从外界吸收的热量，则物体的内能减少，选项 E 正确。 (2)①开始时， =2×76 cmHg，VB0= V0；打开阀门，B 室气体等温变化，pB=76 cmHg， 体积为 VB， 高考 - 11 - / 13 由玻意耳定律得 =pBVB， 解得 VB= V0。 ②打开阀门 K 将容器内的气体加热后，B 室内的气体先发生等压变化。 设等压变化过程，最终活塞 C 到左边时的温度为 T0， 由盖－吕萨克定律得 VB TB ＝ V0 T0 ，解得 T0＝450 K