期末学业水平测评卷2021-2022学年物理选择性必修第三册人教版2019（Word含解析）

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册全册综合课时训练，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
期末学业水平检测
(本试卷满分100分,考试用时75分钟。考试范围:第一章~第五章)
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.(2021广东广州执信中学高二下期末)下列说法正确的是 (　　)
A.液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似
B.产生毛细现象时,液体在毛细管中一定上升
C.表面张力的方向总是垂直于液面,指向液体内部
D.太空中熔化的金属呈现球形,是由于液体内部分子间存在引力
2.(2021天津武清高三月考)下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 (　　)
A.气体如果失去了容器的约束就会散开,这是因为气体分子之间存在斥力
B.一定质量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气,其分子之间的势能不变
C.对于一定质量的理想气体,如果压强不变,体积增大,那么它一定从外界吸热
D.如果气体分子总数不变,而气体温度升高,气体分子的平均动能增大,因此压强必然增大
3.(2021浙江嘉兴高二下期末)下列说法正确的是 (　　)
A.原子核的结合能越大,原子核就越稳定
B.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
C.氡的半衰期是3.8天,100个氡原子核经过3.8天后还剩50个
D.卢瑟福α粒子散射实验,揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中
4.(2021河南安阳高三三模)2020年12月嫦娥五号从月球带回约1 731克土壤,月球土壤中含有丰富的“氦3”,利用氘和“氦3”进行的核反应未来可作为核电站的能源,核反应方程为23He+12H→24He+X,则下列说法正确的是 (　　)
A.此核反应为α衰变反应
B.X为电子
C.24He的比结合能比23He的比结合能大
D.此核反应可以在常温下发生
5.(2021山东枣庄高三二模)2021年3月中旬,我国大部分地区经历了近10年来最强的沙尘暴,给人们的生活带来了极大不便。假设一团沙尘暴中所含物质种类及每种物质质量均不变,关于这团沙尘暴,以下说法正确的是 (　　)
A.该沙尘暴的内能是其中所有空气的气体分子的无规则运动的动能和势能以及其他物质颗粒无规则运动的动能和势能的总和
B.该沙尘暴从温度较低的内蒙古高原吹到温度较高的黄淮地区,温度逐渐升高、风势逐渐减弱,则其内能逐渐减小
C.沙尘暴中的沙尘颗粒具有波动性
D.沙尘暴中的所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动
6.某学生利用自行车内胎、打气筒、温度传感器以及计算机等装置研究自行车内胎打气、打气结束、突然拔掉气门芯放气与放气后静置一段时间的整个过程中内能的变化情况,车胎内气体温度随时间变化的情况如图所示。可获取的信息是 (　　)

A.从开始打气到打气结束的过程中由于气体对外做功,内能迅速增大
B.打气结束到拔出气门芯前由于气体对外做功,其内能缓慢减少
C.拔掉气门芯后,气体冲出对外做功,其内能急剧减少
D.放气后静置一段时间由于再次对气体做功,气体内能增大
7.(2021北京西城高二下期末)如图是一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的体积与热力学温度关系的V-T图像。则下列关于此过程的压强与热力学温度关系的p-T图像正确的是 (　　)
　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　

A. B.
C. D.
8.(2021安徽阜阳高二下期末)光伏电池是利用半导体材料的光电效应将太阳光能直接转换为电能的一种非机械装置。研究光电效应的电路图如图所示,下列有关分析正确的是 (　　)

A.发生光电效应时,入射光的强度越大遏止电压越高
B.发生光电效应时,入射光的频率越高饱和电流一定越大
C.用不同颜色的光照射阴极K,发生光电效应时电流表的示数可能相同
D.若电流表的示数为0,则说明入射光的频率小于或等于阴极材料的截止频率
二、多项选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分。全选对得5分,选对但不全得3分,选错或不选得0分)
9.(2021福建南平高二下期末)对于以下教材中配图的说明,说法正确的是 (　　)

A.甲图为油膜法估算分子直径的实验图。实验中需注意待油酸薄膜形状稳定后再描绘油酸膜的形状
B.乙图为布朗运动产生原因示意图。说明微粒越大,液体分子沿各方向撞击它的数量越多,布朗运动越明显
C.丙图为模拟气体压强产生机理实验图。说明气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的
D.丁图为热机工作时的能流分配图。说明热机的效率可能达到100%
10.(2021河南洛阳高二下期末)分子间作用力F与分子间距离r的关系如图所示,r=r1时,F=0。分子势能由r决定,规定两分子相距无穷远时分子势能为零,若一分子固定于原点O,另一分子从距O点很远处向O点运动,直至相距很近。下列说法正确的是 (　　)

A.在间距等于r1处,分子势能小于零
B.在两分子间距减小到r2的过程中,分子势能减小
C.在间距由r2减小到r1的过程中,分子势能增大
D.在间距由r2减小到r1的过程中,分子间的作用力做正功
11.(2021福建南平高二下期末)如图所示为氢原子的能级图,已知金属钨的逸出功为4.54 eV,则下列说法正确的是 (　　)

A.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
B.一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
C.处于基态的氢原子可以吸收能量为12.0 eV的光子而被激发
D.用从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子照射金属钨,从金属钨表面逸出的光电子的最大初动能为7.55 eV
12.(2020山东德州高二下期末)研究光电效应规律的实验装置如图甲所示,对于同一阴极K,用光照强度分别为E1、E2,对应的波长为λ1、λ2的单色光照射,测得电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。则下列结论正确的是 (　　)

A.若直流电源右端为正极,电路中可能有光电流产生
B.若直流电源左端为正极,电压表示数增大,则电流表示数一定增大
C.E1λ2
三、非选择题(本题共5小题,共56分)
13.(6分)(2020江苏宿迁沭阳高二期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6 mL。现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了1 mL。若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm,试问:

(1)实验中将油酸分子看成是球形的,所采用的研究方法是　　　　; 
A.等效替代法
B.控制变量法
C.理想模型法
D.比值定义法
(2)根据上述数据,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　m3;估测出油酸分子的直径是　　　　m。(结果均保留一位有效数字) 
14.(10分)(2021山东日照高三一模)小明同学利用如图甲所示装置测量大气压强。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入密封的烧瓶,B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体被水银封闭于烧瓶内。开始时,B、C管内的水银面等高,在B管上标记好此时水银面的位置K。

(1)对烧瓶加热,使烧瓶内的气体温度升高。为使封闭气体的体积不变,应将C管　　　　(填“向上”或“向下”)移动,直至　　　　。 
(2)实验中保持气体体积不变,不断加热烧瓶内的气体,记录气体的摄氏温度t和C管内的水银面高出B管内的水银面的高度h。作出h-t图像如图乙,由图像得出开始时的温度T0=　　　　K,大气压强p0=　　　　cmHg(大气压强保留1位小数)。 
15.(10分)(2021江苏苏州高二下期中)两个氘核结合成一个氦核,已知氘核质量为2.014 1 u,氦核质量为4.002 6 u。
(1)写出相应的核反应方程;
(2)求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量。已知阿伏加德罗常数NA为6.0×1023 mol-1,氘核的摩尔质量为2 g/mol,1 u相当于931.5 MeV的能量。(结果保留两位有效数字)










16.(14分)(2021湖南怀化高三一模)体育课上某同学发现一只篮球气压不足,用气压计测得球内气体压强为1.2 atm,已知篮球内部容积为7.5 L。现用简易打气筒给篮球打气,每次能将0.2 L、1.0 atm的空气打入球内,已知篮球的正常气压范围为1.5~1.6 atm。忽略球内容积与气体温度的变化。为使篮球内气压回到正常范围,求需打气的次数范围。









17.(16分)(2021山东新泰一中高二下期中)如图所示,两端开口内壁光滑的导热汽缸竖直固定放置,质量分别为m和2m的两个活塞A、B由长度为2L的轻杆相连,两活塞的横截面积分别为S和2S,活塞间封闭有一定质量的理想气体。开始时,活塞B距离较细汽缸底端为L,整个装置处于静止状态,大气压强为p0=5mgS,汽缸周围温度为127 ℃。现在活塞A上部缓慢倒入细沙,直到活塞A恰好位于较细汽缸底部。重力加速度为g。
(1)求加入细沙的质量;
(2)保持细沙质量不变,再缓慢降低气体温度,使活塞回到原来位置,内能减少了ΔU,求此时封闭气体的温度及此过程中气体放出的热量。






答案
期末学业水平检测
1.A　液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,A正确;浸润液体在毛细管内上升,不浸润液体在毛细管内下降,B错误;表面张力使液体表面有收缩的趋势,它的方向跟液面相切,C错误;熔化的金属呈球状是由于液体表面分子间存在表面张力的结果,D错误。
2.C　气体分子之间的距离很大,分子力近似为零,气体如果失去了容器的约束就会散开,是由于分子杂乱无章运动的结果,故A错误;一定量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸汽时,吸收热量,内能增加,由于分子平均动能不变,因此分子势能是增加的,故B错误;根据理想气体状态方程可知,对于一定量的气体,如果压强不变,体积增大,温度一定升高,气体内能由温度决定,因此内能一定增加,那么它一定从外界吸热,故C正确;根据理想气体状态方程可知,对于一定量的气体,气体温度升高,若体积增大则压强可能增大、可能减小,也可能不变,故D错误。
3.B　原子核的平均结合能越大,原子核就越稳定,与结合能的大小无关,故A错误;衍射、干涉、偏振等现象都是波特有的现象,电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性,故B正确;半衰期是一个统计规律,对大量原子核衰变成立,对少数原子核衰变不适用,故C错误;卢瑟福α粒子散射实验,揭示了原子的核式结构,而“原子只能处于一系列不连续的能量状态中”是玻尔的原子模型理论,故D错误。
4.C　根据质量数守恒和电荷数守恒可知X为质子,核反应方程为23He+12H→24He+11H,故B错误;此反应为核聚变反应,故A错误;反应释放能量,会发生质量亏损,核子的比结合能变大,24He的比结合能比23He的比结合能大,故C正确;核聚变反应发生的条件是高温高压,故D错误。
5.C　内能是指物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和,而不是物体宏观运动的动能和势能的总和,故A错误;从低温到高温,内能增加,内能的宏观表现是温度,温度越高,内能越大,温度越低,内能越小,故B错误;任何运动的物体都具有波粒二象性,故C正确;沙尘暴的运动是气流运动形成的,而布朗运动只能用显微镜观察,肉眼是看不到的,故D错误。
6.D　从开始打气到打气结束的过程中外界对车胎内气体做功,故A错误;打气结束到拔出气门芯前由于传热车胎内气体温度下降,故B错误;拔掉气门芯后车胎内气体冲出对外界做功,气体内能急剧减少,故C正确;放气后静置一段时间由于传热车胎内气体温度上升,故D错误。
7.D　由V-T图像可知,从A到B体积不变,温度升高,压强变大;从B到C,气体温度不变,体积减小,压强变大;在p-T图像中,过原点的直线为等容线,则结合给定的四个p-T四像可知,只有D符合。
8.C　由eUc=hν-Wc可知入射光的频率越高,遏止电压越高,但饱和电流不一定越大,饱和电流还和入射光的强度有关,故A、B错误;用不同颜色的光照射阴极K,只要单位时间内产生的光电子数目相同,则电流表的示数相同,故C正确;电流表的示数为0,可能是反向电压遏止光电流导致的结果,故D错误。
9.AC　甲图为油膜法估算分子直径的实验图,根据实验注意事项可知,实验中需注意待油酸薄膜形状稳定后再描绘油酸膜的形状,A正确。乙图为布朗运动产生原因示意图,说明微粒越大,液体分子沿各方向撞击它的数量越多,受力越均衡,布朗运动越不明显,B错误。由图可知,丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明了气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的,C正确。丁图为热机工作时的能流分配图,说明热机的效率不可能达到100%,D错误。
10.ABD　规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零,在间距减小到r1的过程中,分子间作用力表现为引力,分子间作用力做正功,分子势能减小,因此在间距等于r1处,分子势能小于零,故A正确;在两分子间距减小到r2的过程中,分子间作用力表现为引力,分子间作用力做正功,分子势能减小,故B正确;在间距由r2减小到r1的过程中,分子间作用力表现为引力,分子间作用力做正功,分子势能减小,故C错误,D正确。
11.AD　一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生C32=3种谱线,选项A正确;一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生2种谱线,即3→2和2→1,选项B错误;12.0 eV不等于任何两个能级的能级差,则处于基态的氢原子不能吸收能量为12.0 eV的光子而被激发,选项C错误;用n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子的能量为(-1.51 eV)-(-13.6 eV)=12.09 eV,则照射金属钨,从金属钨表面逸出的光电子的最大初动能为12.09 eV-4.54 eV=7.55 eV,选项D正确。
12.AD　若直流电源右端为正极,且电压小于遏止电压时,电路中可能有光电流产生,故A正确;若直流电源左端为正极,而电路中的电流已经达到饱和电流,电压表示数增大,则电流表示数不变,故B错误;由图乙可知用光强为E1的单色光照射时饱和电流较大,说明单位时间内从阴极K逸出的光电子数多,也说明单位时间内照射到阴极K的光子数多即入射光的光强较大,又从图象可知光强为E1的光入射时遏止电压U1较小,由eUc=Ek=hcλ-W0得λ=ℎceU止+W0,可见λ1较大,故C错误,D正确。
13.答案　(1)C(2分)　(2)1×10-11(2分)　2×10-10(2分)
解析　(1)本实验中认为油酸分子均匀分布在液体表面,每个分子看作球形,通过计算油膜的厚度来计算分子的直径,所采用的方法为理想模型法,故选C;
(2)根据题中信息可知,一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V=1×10-650×0.61000 m3=1.2×10-11 m3≈1×10-11 m3,根据题图可知油膜的面积S=71×25×25×10-6 m2=4.437 5×10-2 m2,根据公式d=VS可得d≈2×10-10 m。
14.答案　(1)向上(2分)　B管内的水银面再一次回到标记的位置K(2分)
(2)300(2分)　75.6(2分)
解析　(1)对烧瓶加热,使烧瓶内的气体温度升高。为使封闭气体的体积不变,应将C管向上移动,直至B管内的水银面再一次回到标记的位置K。
(2)烧瓶内的气体做等容变化,由查理定律可知p0+ρgℎ273+t=p0T0,即h=p0T0t+(273p0T0-p0),由图像可知p0T0=6.827.0,273p0T0-p0=-6.8,解得T0=300 K,p0=75.6 cmHg。
15.答案　(1)12H+12H→24He　(2)3.6×1027 MeV
解析　(1)核聚变反应的方程为12H+12H→24He(3分)
(2)两个氘核结合成一个氦核时释放的能量为ΔE=Δmc2=(2×2.014 1 u-4.002 6 u)c2=0.025 6×931.5 MeV=23.846 4 MeV(2分)
由于1 kg氘中含有氘核的对数为n=12×mM氘×NA=12×10002×6.0×1023=1.5×1026 (3分)
1 kg氘完全结合成氦时可以释放出的能量为E=nΔE=1.5×1026×23.846 4 MeV≈3.6×1027 MeV(2分)
16.答案　12≤n≤15
解析　对球内原有气体,当压强降为p1=1.0 atm时,设其体积为V1,由玻意耳定律有p0V0=p1V1 (2分)
解得V1=9 L(2分)
设需打气n次球内气压回到正常范围,球内正常气压为p2,每次打入的空气体积为ΔV。
由玻意耳定律有p2V0=p1(V1+nΔV) (2分)
解得n=p2V0-p1V1p1ΔV=7.5p2-90.2 (2分)
当p2=1.5 atm时,解得n=11.25 (2分)
当p2=1.6 atm时,解得n=15 (2分)
故需打气的次数范围为12≤n≤15 (2分)
17.答案　(1)m2　(2)3mgL2+ΔU
解析　(1)设初始状态封闭气体的压强为p1,
对活塞整体,由平衡条件有:p0S+p1·2S+3mg=p0·2S+p1S (2分)
设活塞A到达汽缸底部时封闭气体的压强为p2,加入细沙的质量为m0,
对活塞整体,由平衡条件有:p0S+p2·2S+3mg+m0g=p0·2S+p2S (2分)
根据玻意耳定律有:p1(LS+2LS)=p2·2L·2S (2分)
解得m0=m2 (1分)
(2)降低温度过程中气体做等压变化,由盖-吕萨克定律有:4LST1=3LST2 (2分)
解得T2=300 K(1分)
活塞回到原来位置过程中外界对气体做的功为:W=p2LS (2分)
解得W=3mgL2 (1分)
由热力学第一定律有:-ΔU=W-Q (2分)
解得Q=3mgL2+ΔU (1分)