福建省莆田市2020-2021学年高二物理下学期第二次月考试题B卷（含答案）

福建省莆田市 2021-2021 学年高二物理下学期第二次月考试题（B 卷） 注 意 事 项 ： 1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将 准 考 证 号 条 形 码 粘 贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。 2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目 的 答 案 标 号 涂 黑 ， 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。 3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域 内 。 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。 4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有 一项是符合题目要求的。 1关于热学知识，下列说法正确的是() A质量相同、温度相同的氧气和氢气，氢气的平均动能较大 B知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数就可以算出气体分子的体积 C食盐晶体熔化成为液态过程中温度保持不变，故其内能也不变 D一定质量的理想气体，压强不变，体积增大时，单位时间撞击单位面积的分子数减少 2以下说法正确的是() A气体对外做功，其内能一定增加 B分子势能可能随分子间距离的增加而增加 C烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 D热量不可能从低温物体传到高温物体 3由于水的表面张力，荷叶上的小水滴总是呈球形。分子势能 Ep和分子间距离 r 的关系图像 如图所示，能总体上反映小水滴表面层中水分子 Ep的是图中() A a 点 B b 点 C c 点 D d 点 4下列四幅图的有关说法中，不正确的是() A分子间距离为 r0时，分子势能最小 B估测油酸分子直径 d 时，可把油酸分子简化为球形处理 C食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性 D猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功 5如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉 锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空。现在拔去销钉， 抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是() A气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少 B气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小 C气体在向真空膨胀的过程中，气体内能不变 D若无外界的干预，气体分子可以自发地退回到左边，使右边重新成为真空 6如图所示，一定质量理想气体的体积 V 与温度 T 关系图像，它由状态 A 经等温过程到状态 B，再经等容过程到状态 C。则下列说法中正确的是() A在 A、 B、 C 三个状态中 B 对应的压强最大 B在 A、 B、 C 三个状态中 C 对应的压强最大 C过程 AB 中外界对气体做功，内能增加 D过程 BC 中气体吸收热量，内能不变 7用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。充气袋四周被挤压时，假设袋内 气体与外界无热交换，则袋内气体() A体积减小，内能增大 B体积减小，压强减小 C对外界做负功，内能减小 D对外界做正功，压强减小 8桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为 24 cm，高为 35 cm；柱压水蒸气囊 直径为 6 cm，高为 8 cm，水桶颈部的长度为 10 cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压 入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于 10 m 水压 产生的压强，当桶内的水还剩 5 cm 高时，桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部的体积。 不考虑温度的变化，至少需要把气囊完全压下几次，才能有水从出水管流出() A2 次 B3 次 C4 次 D5 次 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有多 项符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9用一导热、可自由滑动的轻隔板把一圆柱形容器分隔成 A、 B 两部分，如图所示， A、 B 中 分别封闭有质量相等的氮气和氧气，且均可看成理想气体，则当两气体处于平衡状态时() A内能相等 B分子的平均动能相等 C压强相等 D分子数相等 10下列关于能量转换过程的叙述，不违背热力学第一定律，但违背热力学第二定律的有() A压缩气体时气体内能的增加量可能大于外界对气体所做的功 B气体向真空自由膨胀时不对外做功，不耗散能量，所以该过程是可逆的 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 11热学中有很多图象，对一定质量的理想气体图象的分析，正确的是() A甲图中理想气体的体积一定不变 B乙图中理想气体的温度一定不变，丙图中理想气体的压强一定不变 C丁图中理想气体从 P 到 Q，可能经过了温度先升高后降低的过程 D戊图中实线对应的气体温度高于虚线对应的气体温度 12如图所示，有一重力可以忽略的薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中 有一长为 h1的水银柱封住两段气体 A、 B， A、 B 气柱长分别为 l1、 l2，管内外水银面高度差为 h2， 在保持温度不变的情况下，下列说法正确的是() A开始时 h2一定等于 h1 B若外界大气压缓慢增加少许，则 h2不变， l1变小， l2变小 C若外界大气压缓慢增加少许，则 h2变小， l1变大， l2变大 D若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则 h2变大， l1变小， l2变小 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值 和单位。 13(8 分)吸盘挂钩的工作原理如图甲、乙所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图 甲） ，吸盘中的空气被挤出一部分。然后将锁扣扳下（如图乙） ，让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉 出，这样吸盘就会牢牢地被固定在墙壁上。若气体可视为理想气体，在拉起吸盘的过程中，吸盘内 气体的温度始终不变，则在拉起吸盘后，吸盘内气体的压强与拉起前的相比_（填“增 大” “不变”或“减小” ） ，吸盘内空气的密度_（填“大于” “等于”或“小于” ）外界空 气的密度，吸盘内气体的内能_（填“增大” “不变”或“减小” ） ，此过程中吸盘内的气 体要_（填“吸收”或“放出” ）热量。 14(9 分)如下面的 p V 图所示，1、2、3 三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状 态，对应的温度分别是 T1、 T2、 T3。用 N1、 N2、 N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞 击容器壁上单位面积的平均次数，则 N1_N2， T1_T3， N1_N3。 （均 选填“大于” “小于”或“等于” ） 15(9 分)很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全。轿车在发生一定强度的碰撞时， 利用三氮化钠（NaN 3）产生气体（假设都是 N2）充入导温效果良好的气囊。若已知爆炸瞬间气囊容 量为 V70 L。已知大气压强 p01.010 5 Pa，气囊中氮气密度 2.5 kg/m 3，一个氮气分子的 质量约为 4.651023 g，氮气摩尔质量 M0.028 kg/mol，阿伏加德罗常数 NA610 23 mol1 ， 在标准气压下，氮气的摩尔体积为 22.4 L/mol。求：（结果均保留一位有效数字） (1)该气囊中氮气分子的总个数 N； (2)该气囊中氮气分子间的平均距离； (3)氮气充入后安全气囊的压强。 16(10 分)如图所示，两气缸 A、 B 粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管 连通； A 的直径是 B 的 2 倍， A 上端封闭， B 上端与大气连通；两气缸除 A 顶部导热外，其余部分 均绝热，两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞 a、 b，活塞下方充有氮气，活塞 a 上方充有氧 气当大气压为 p0、外界和气缸内气体温度均为 7 且平衡时，活塞 a 离气缸顶的距离是气缸高 度的 ，活塞 b 在气缸正中间。 14 (1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞 b 恰好升至顶部时，求氮气的温度； (2)继续缓慢加热，使活塞 a 上升，当活塞 a 上升的距离是气缸高度的 时，求氧气的压强。 116 17(10 分)一定质量的理想气体，其内能跟温度成正比。在初始状态 A 时，体积为 V0，压强 为 p0，温度为 T0，已知此时其内能为 U0。该理想气体从状态 A 经由一系列变化，最终还回到原来 状态 A，其变化过程的 p T 图如图所示，其中 CA 延长线过坐标原点， B、 A 在同竖直直线上。求： (1)从状态 B 到状态 C 的体积变化量； (2)从状态 B 经由状态 C，最终回到状态 A 的过程中，气体与外界交换的热量是多少。 18(14 分)如图所示，竖直圆筒是固定不动的，细筒内横截面积为 S，粗筒横截面职是细筒的 3 倍，气筒足够长。利用活塞在筒内封有一定质量的理想气休，气柱长 L。活塞上方的液柱的长成 为 H，活塞与筒壁间的摩擦不计，初始时活塞处于平衡状态，水面与粗筒上端相平，此时气休压强 为 p1，温度为 T1。对气体缓慢加热，直至液体的三分之一被推入细筒，此时气体温度为 T2（未知） ， 已知大气压强 p0，液体密度 ，重力加速度 g。 (1)求活塞质量； (2)求温度 T2； (3)该过程气体吸热还是放热？请说明理由，并画出该过程气体的 p V 图像。 2021-2021 学年下学期高二第二次月考 卷 物 理 （ B） 答 案 一、单项选择题：本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有 一项是符合题目要求的。 1 【答案】D 【解析】平均动能仅有温度决定，所以二者的平均动能相同，A 错误；知道气体的摩尔体积和 阿伏加德罗常数就可以算出气体分子的平均活动空间体积，B 错误；食盐晶体熔化成为液态过程中 温度保持不变，但是在吸热，所以内能增加，C 错误；一定质量的理想气体，压强不变，体积增大 时，分子的密度减少，所以单位时间撞击单位面积的分子数减少，D 正确。 2 【答案】B 【解析】根据热力学第一定律可知，做功和热传递都可以改变物体的内能，气体对外做功，若 同时吸收一定的热量，其内能可能增加，也可能减小，故 A 错误；分子势能随分子之间距离的变化 比较复杂，当分子力表现为引力时，距离增大时，分子力做负功，分子势能增大，故 B 正确；烧热 的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母是晶体，故 C 错误；根据 热力学第二定律可知，在一定的条件下热量可能从低温物体传到高温物体，如空调机，故 D 错误。 3 【答案】D 【解析】在小水滴表面层中，水分子间距较大，故水分子之间的相互作用总体上表现为引力； 当 r r0时， F 引 F 斥 ，分子力 F0，分子势能最小，故 c 点为分子间作用力为零的情况，即 c 点 表示平衡位置，故表现为引力的位置只能为 d 点。故选 D。 4 【答案】D 【解析】分子间距离为 r0时，分子势能最小，A 正确；估测油酸分子直径 d 时，可把油酸分子 简化为球形处理，B 正确；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C 正 确；猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功，D 错误。本题选不正确的， 故选 D。 5 【答案】C 【解析】气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用，所以气体不做功，即 W0，绝热 过程， Q0，根据热力学第一定律 U Q W，可知 U0，所以气体内能不变，温度不变，分子 的平均动能不变，故 AB 错误，C 正确；无外界的干预，根据热力学第二定律可知，涉及热现象的 宏观过程具有方向性，因此，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，故 D 错误。 6 【答案】B 【解析】状态 C 的温度最高、体积最小，故压强最，A 错误，B 正确；过程 AB 中，体积减小， 外界对气体做功，温度不变，故内能不变，C 错误；过程 BC 中，体积不变，不做功，温度升高， 内能增加，根据热力学第一定律可知，气体吸热，D 错误。 7 【答案】A 【解析】充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做功，已知袋内气体与外界无热交换， 则袋内气体内能增加，故 C 错误，D 错误；气体体积减小，内能增加，温度一定升高，压强变大， 故 A 正确，B 错误。 8 【答案】B 【解析】设至少需要把气囊完全压 n 次，才能有水从出水管流出，设大气压强为 p0，水桶内气 体体积为 V0，气囊体积为 V1，根据玻意耳定律可得 p0(V0 nV1) p1V0，其中 p0 gh 10 g ， V04320 cm 3， V172 cm 3， p1 g (h0.4 m)10.4 g ，联立解得 n2.4，则至少需要把气囊完全压 3 次，故选 B。 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在每小题给出的四个选项中，有多 项符合题目要求，全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分。 9 【答案】BC 【解析】两气体处于平衡状态时， A、 B 两部分的温度相同，压强相等由于温度相同，所以 分子的平均动能相同，故 BC 正确；气体的质量相同，但摩尔质量不同，所以分子数不同，其分子 平均动能的总和不同，内能也就不同，故 AD 错误。 10 【答案】BC 【解析】压缩气体时，外界对气体做功同时气体对外放热，根据热力学第一定律可知压缩气体 时气体内能的增加量小于外界对气体所做的功，所以违背了热力学第一定律，A 不符合题意；热力 学第二定律不违背能量守恒定律，描述的是自然界中的宏观过程有方向性，即气体向真空自由膨胀 过程是不可逆的，热机的效率不可能达到百分之百而不产生其他影响，热量只能自发地从高温物体 传到低温物体，不一定是从内能多的物体传到内能少的物体。所以上述过程没有违背热力学第一定 律，但违背热力学第二定律，B、C 符合题意；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，D 不符合题意。 11 【答案】ACD 【解析】甲图中， p T 线是过原点的直线，根据 可知理想气体的体积一定不变，A 正CpTV= 确；乙图中图象不一定是双曲线，则乙图中理想气体的温度不一定不变；丙图中 V T 线是过原点 的直线，根据 可知理想气体的压强一定不变，B 错误；由图丙图象可知，从 P 到 Q 的过程CVp= 中， pV 乘积先增加后减小，则温度先升高，后降低，C 正确；温度升高时，速率分布最大的区间将 向速率增大处移动，所以气体由虚线状态变成实线状态时，温度升高，实线对应的温度一定高于虚 线对应的温度，D 正确。 12 【答案】ABD 【解析】根据玻意耳定律，有 gh 1S gh 2S，解得 h1 h2，A 正确；设 B 中气体压强为 p1， 则 p1 gh 1 p0 gh 2，所以 A 中气体压强为大气压强，若外界大气压缓慢增加少许， A、 B 中的 气体压强增加，根据玻意耳定律，可知体积减小， l1变小， l2变小，B 正确，C 错误；若用手轻按 试管，相当于施加一向下的力， A、 B 中的气体压强增加， l1变小， l2变小， B 中气体压强 pB p0 gh 2，变大，故 h2变大，D 正确。 三、非选择题：本题共 6 小题，共 60 分。按题目要求作答。解答题应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值 和单位。 13(8 分) 【答案】减小 小于 不变 吸收 【解析】在吸盘被拉起的过程中，吸盘内封闭气体的体积增大，由于温度不变，所以由玻意耳 定律可知吸盘内气体的压强减小。在锁扣未扳下之前，吸盘内空气密度与外界空气密度相同，当锁 扣扳下之后，由于吸盘内气体的质量不变，但体积增大，所以其密度减小。一定质量的理想气体的 内能仅与温度有关，由于在锁扣扳下的过程中吸盘内气体的温度不变，所以气体的内能不变。在锁 扣扳下的过程中，由于气体的体积增大，所以气体要对外界做功，但气体的内能又不发生变化，故 由热力学第一定律 U W Q 可知，此过程中气体要从外界吸收热量。 14(9 分) 【答案】大于 等于 大于 【解析】由 C 和题图可知 ，可得 T1 T32 T2，即 T1 T2，分子的密 pVT 11123pVpVT 度相同，温度越高，撞击次数越多，因此 N1大于 N2。由于 T1 T32 T2，即 T1等于 T3。由题图可知， 气体分子在状态 2 和状态 3 时，压强相等，所以状态 3 时分子单位时间内撞击容器壁单位面积上平 均次数较少， N2 N3，那么 N1大于 N3。 15(9 分) 【解析】(1)设氮气物质的量为 n，则 VM= 该气囊中氮气分子的总个数 N nNA 代入数据解得： N410 24个。 (2)每个分子所占的空间 0V= 设分子间的平均距离为 d，每个氮气分子占有的空间可以看成是棱长为 d 的立方体，则有 V0 d3 解得： d310 9 m。 (3)在标准气压下，采用收集法，充入前“气囊”中氮气的体积 V1 n22.4 L140 L 根据玻意尔定律有 p1V1 p2V2 其中 p1 p01.010 5 Pa， V1140 L， V270 L 代入数据解得氮气充入后安全气囊的压强为 p2210 5 Pa。 16(10 分) 【解析】(1)活塞 b 升至顶部的过程中，活塞 a 不动，活塞 a、 b 下方的氮气经历等压变化，设 气缸 A 的容积为 V0，氮气初态的体积为 V1，温度为 T1，末态体积为 V2，温度为 T2，按题意，气缸 B 的容积为 ，由题给数据及盖吕萨克定律有： V04 V1 V0 V0 34 12 V04 78 V2 V0 V0 34 V04 V1T1 V2T2 由式及所给的数据可得： T2320 K。 (2)活塞 b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞 a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是气 缸高度的 时，活塞 a 上方的氧气经历等温变化，设氧气初态的体积为 V1，压强为 p1，末态体 116 积为 V2，压强为 p2，由所给数据及玻意耳定律可得 V1 V0， p1 p0， V2 V0 14 316 p1 V1 p2 V2 由式可得： p2 p0。 43 17(10 分) 【解析】(1)由图可知，从状态 A 到状态 B 气体温度为 T1 T0为等温变化过程，状态 B 时气体 压强为 p13 p0，设体积为 V1，由玻意耳定律有： p0V0 p1V1 解得 V1 V0 13 由图可知，从状态 B 到状态 C 气体压强 p2 p13 p0，为等压变化过程，状态 C 时气体温度 T23 T0，设体积为 V2，由等压变化有： V1T1 V2T2 解得 V2 V0 从状态 B 到状态 C 的体积变化量 V V0 V0 V0。 13 23 (2)从状态 B 到状态 C，设外界对气体做功 W3 p0 V2 p0V0 从状态 C 回到状态 A，由图线知为等容过程，外界对气体不做功，对状态 B 经状态 C 回到状态 A，内能增加量 U0，气体从外界吸收的热量为 Q，由热力学第一定律： U Q W 解得 Q2 p0V0 即气体从外界吸收热量 2p0V0。 18(14 分) 【解析】(1)初态的压强 p 液 1 p0 gH 由平衡条件可得： mg p 液 13S p13S 联立解得： 。103()SpgHm-= (2)末态活塞上升 h1 H 13 满足 3Sh1 Sh2 解得 h2 H 此时液面高度 H H h2 H 23 53 液体压强 p 液 2 p0 gH 由平衡条件可得 mg p 液 23S p23S 联立解得 p2 p1 gH 23 对气体，升温后气柱长度为 L h1 L H 13 由理想气体状态方程可得 211()pT-= 联立解得 。12 11(3)3pgTL+= (3)温度升高，理想气体内能增大，即 U0。体积变大，气体对外界做功，即 W0，由热力 学第一定律 U W Q 可知， Q0，吸热 p V图像如图所示。