新教材2023高中物理模块综合检测新人教版选择性必修第三册

模块综合检测

(时间:75分钟　满分:100分)

一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28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.实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现粒子性的是 (　　)

A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

解析:干涉和衍射体现的是波动性,选项A、C错误.β射线在云室中留下清晰的径迹,体现的是粒子性,选项B正确.电子显微镜利用电子束衍射工作,体现的是波动性,选项D错误.

答案:B

2.某同学利用花粉颗粒观察布朗运动,并提出以下观点,正确的是 (　　)

A.布朗运动指的是花粉微粒的无规则运动

B.布朗运动指的是液体分子的无规则运动

C.温度为0 ℃时,液体分子的平均动能为0

D.花粉微粒越大,其无规则运动越剧烈

解析:布朗运动指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则运动,选项A正确.布朗运动不是分子的运动,只是反映了液体分子的无规则运动,选项B错误.分子的运动是永不停息的,温度为0 ℃时,液体分子的平均动能不为0,选项C错误.微粒越小,液体温度越高,布朗运动越剧烈,选项D错误.

答案:A

3.下列现象不是由液体表面张力作用产生的是 (　　)

A.水黾可以停在水面上

B.小木船漂浮在水面上

C.荷叶上的小水珠呈球形

D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不会流出来

解析:水黾可以停在水面上是因为液体表面有张力的作用,小木船漂浮在水面上是因为浮力,二者最直观的区别是物体有没有一部分陷进水里面;表面张力使液体表面有收缩的趋势,所以荷叶上的小水珠呈球形,水面稍高出杯口也不会流出来.选项B符合题意.

答案:B

4.频率为ν的光照射某金属时,产生的光电子的最大初动能为Ekm.改为频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量) (　　)

A.Ekm-hν　　　　　　B.2Ekm

C.Ekm+hν D.Ekm+2hν

解析:根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=hν-W0,若入射光频率变为2ν,则Ekm'=h·2ν-W0=2hν-(hν-Ekm)=hν+Ekm,选项C正确.

答案:C

5.给一定质量的温度为0 ℃的水加热,在水的温度由0 ℃上升到4 ℃的过程中,水的体积随着温度的升高反而减小,我们称之为“反常膨胀”.某研究小组通过查阅资料知道水分子之间存在着一种结合力,这种结合力可以形成多分子结构,在这种结构中,水分子之间也存在着相互作用的势能.在水反常膨胀的过程中,体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化,但所有水分子间的总势能是增大的.关于这个问题,下列说法正确的是 (　　)

A.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

B.水分子的平均动能减小,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

C.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于分子间的结合力做正功

D.水分子的平均动能增大,吸收的热量一部分用于克服分子间的结合力做功

解析:温度升高,水分子的平均动能增大,体积减小,分子间的结合力做负功,水分子间的总势能增大,选项D正确.

答案:D

6.下图为氢原子的能级图,当一群氢原子从n=3能级向低能级跃迁时,共辐射出三种不同频率的光子,光子的频率分别为ν1、ν2、ν3,且ν1>2>ν3,则下列说法正确的是 (　　)

A.+=

B.ν1=ν2+ν3

C.从n=3能级跃迁到n=2能级,辐射出的光子频率为ν1

D.辐射出频率为ν1的光子后的氢原子的电势能比辐射出频率为ν2的光子后的氢原子的电势能大

解析:由题意及玻尔理论可知,E3-E1=hν1,E2-E1=hν2,E3-E2=hν3,因此有hν1=hν2+hν3,即ν1=ν2+ν3,选项A错误,选项B正确.从n=3能级跃迁到n=2能级,辐射出的光子频率为ν3,选项C错误.辐射出频率为ν1的光子后的氢原子处于基态,辐射出频率为ν2的光子后氢原子也处于基态,因此氢原子的电势能相同,选项D错误.

答案:B

7.对热力学第一定律和热力学第二定律的理解,下列说法正确的是 (　　)

A.一定质量的气体膨胀对外做功100 J,同时向外界放出120 J的热量,它的内能增大20 J

B.物体从外界吸收热量,其内能一定增加;物体对外界做功,其内能一定减少

C.凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性,热量只能从高温物体传递到低温物体,不能从低温物体传递给高温物体

D.热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象,能量耗散符合热力学第二定律

解析:根据热力学第一定律知ΔU=W+Q=-100 J-120 J=-220 J,选项A错误.根据热力学第一定律ΔU=W+Q,可知物体从外界吸收热量,其内能不一定增加,物体对外界做功,其内能不一定减少,选项B错误.通过做功的方式可以让热量从低温物体传递到高温物体,如电冰箱,选项C错误.能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性,符合热力学第二定律,选项D正确.

答案:D

二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.

8.U是一种放射性元素,能够自发地进行一系列放射性衰变,如图所示,可以判断下列说法正确的是 (　　)

A.图中a是84,b是206

B.Y是β衰变,放出电子,电子是由中子转变成质子时产生的

C.Y和Z是同一种衰变

D.从X衰变中放出的射线电离作用最强

解析:Bi核衰变成Po核,质量数不变,可知发生的是β衰变,则电荷数多1,可知a=84; Bi核衰变成Tl核,电荷数少2,发生的是α衰变,质量数少4,则b=206.选项A正确,选项B错误.Z衰变,质量数少4,发生的是α衰变,Y和Z是同一种衰变,选项C正确.从X衰变中放出的射线是β射线,其电离能力不是最强的,选项D错误.

答案:AC

9.如图所示,p-V图中的每个方格均为正方形,一定质量的理想气体从a状态沿直线变化到b状态,再沿直线变化到c状态,最后沿直线回到a状态,则下列说法正确的是(　　)

A.从a状态变化到b状态的过程中气体分子的平均动能先增大后减小

B.从a状态变化到b状态的过程中气体的密度不断增大

C.从b状态变化到c状态的过程中气体一定吸热

D.从c状态变化到a状态的过程中气体放出的热量一定大于外界对气体做的功

解析:根据理想气体状态方程=C,从a状态变化到b状态的过程中pV值先增大后减小,温度T也先增大后减小,对理想气体,温度越高,分子平均动能越大,选项A正确.从a状态变化到b状态的过程中气体的体积V不断增大,气体的密度不断减小,选项B错误.从b状态变化到c状态的过程中气体做等容变化,外界对气体做的功W=0,根据查理定律知气体温度不断升高,ΔU>0,由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q>0,即气体一定吸热,选项C正确.从c状态变化到a状态的过程中,气体等压压缩,外界对气体做的功W>0,根据盖-吕萨克定律知温度降低,ΔU<0,由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q<0且|Q|>W,选项D正确.

答案:ACD

10.研究光电效应规律的实验电路如图所示,电源的两极分别与接线柱c、d连接.用一定频率的单色光a照射光电管时,灵敏电流计G的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光b照射该光电管时,灵敏电流计G的指针不偏转.下列说法正确的是 (　　)

A.a光的频率一定大于b光的频率

B.电源正极可能与c接线柱连接

C.用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应

D.若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是由e→G→f

解析:由于电源的接法不知道,有两种情况.无论c接正极还是负极,单色光a照射光电管时,灵敏电流计G的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光b照射该光电管时,灵敏电流计G的指针不偏转,所以a光产生的光电子的最大初动能大,所以a光的频率一定大于b光的频率,选项A、B正确.由以上的分析可知,不能判断出用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应,选项C错误.电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是由e→G→f,选项D正确.

答案:ABD

三、非选择题:共54分.

11.(6分)如图所示,用带孔橡皮塞把塑料瓶口封住,向瓶内迅速打气,在瓶塞弹出前,外界对气体做功15 J,橡皮塞的质量为20 g,橡皮塞被弹出的速度为10 m/s,若橡皮塞增加的动能占气体对外做功的10%,瓶内的气体可视为理想气体.瓶内气体的内能变化量为　　　　J,瓶内气体的温度　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”). 

解析:由题意可知,气体对外做的功W对外== J=10 J.向瓶内迅速打气,在整个过程中,可认为气体与外界没有热交换,即Q=0,则气体内能的变化量ΔU=15 J-10 J=5 J,气体内能增加,温度升高.

答案:5　升高

12.(12分)在用油膜法估测分子的大小的实验中,所用油酸酒精溶液每104 mL溶液中有纯油酸6 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为75滴.把1滴该溶液滴入撒有爽身粉的盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标纸中正方形方格的边长为1 cm.

(1)把1滴油酸酒精溶液滴在水面上,在水面上形成油酸薄膜,认为薄膜是由　　　　油酸分子组成的,并把油酸分子简化成　　　　,油膜的　　　　被认为是油酸分子的直径. 

(2)油酸薄膜的面积是　　　　cm2. 

(3)每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是　　　mL.(结果保留1位有效数字) 

(4)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为　　　　m.(结果保留1位有效数字) 

解析:(1)酒精溶于水,油酸在水面上形成油酸薄膜,认为油酸薄膜是由单层的油酸分子组成的,并且把油酸分子简化成球形,油膜的厚度就可以被认为是油酸分子的直径.

(2)根据数方格数的原则“多于半个的算一个,不足半个的舍去”可查出共有116个方格,油膜的面积S=116×1 cm2=116 cm2.

(3)一滴油酸酒精溶液的体积V'= mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=V'=8×10-6 mL.

(4)油酸分子的直径d== m=7×10-10 m.

答案: (1)单层的　球形　厚度　(2)116   (3)8×10-6　(4)7×10-10

13.(10分)已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 uHe核的质量为3.015 0 u.两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成He并放出一个中子,释放的核能全部转化为机械能.质量亏损为1 u时,释放的能量为931.5 MeV.除了计算质量亏损外,可以认为He核的质量是中子质量的3倍.

(1)写出该核反应方程.

(2)该核反应释放的核能是多少?

(3)若测得反应后产生的中子的动能是3.12 MeV,则反应前每个氘核的动能是多少?

解析:(1)核反应方程为HHen.

(2)质量亏损

Δm=2.013 6×2 u-(3.015 0+1.008 7) u=0.003 5 u,

释放的核能为

ΔE=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV.

(3)设中子和He核的质量分别为m1、m2,速度大小分别为v1、v2,反应前每个氘核的动能是E0,反应后中子和He核的动能分别为E1、E2,根据动量守恒定律得m1v1-m2v2=0,

因为Ek=,所以==3,

E2==1.04 MeV,

由能量守恒定律得E1+E2=2E0+ΔE,

解得E0=0.45 MeV.

答案: (1)HHen　(2)3.26 MeV  (3)0.45 MeV

14.(12分)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,有一光滑导热活塞C(不占体积)将容器分成A、B两室,B室的体积是A室的2倍,A室连接有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),其两边水银柱高度差为76 cm,B室连接有一阀门K,可与大气相通.外界大气压强p0相当于76 cm高的水银柱产生的压强.

(1)将阀门K打开后,A室的体积变成多大?

(2)在(1)的情况下,将容器加热到T1=500 K,U形管内两边水银面的高度差为多少?

解析:(1)打开阀门,A室内气体压强最终会与外界的相同,气体做等温变化.

pA1=2p0,体积VA1=V0,

pA2=p0,

由玻意耳定律得pA1VA1=pA2VA2,

解得VA2=V0.

 (2)从T0=300 K升高到T,体积变为V0,压强为pA2,气体做等压变化,由盖-吕萨克定律得

=,

解得T=450 K,

T1=500 K>450 K,从T=450 K升高到T1=500 K,气体做等容变化,由查理定律得

=,

解得pA3=p0,

Δp=pA3-p0=p0,

相当于8.4 cm高的水银柱产生的压强,

加热到500 K时,水银面高度差为8.4 cm.

答案: (1)V0　(2)8.4 cm

15.(14分)如图所示,一汽缸固定在水平地面上,其内通过活塞封闭着一定质量的理想气体,活塞与缸壁的摩擦可忽略不计,活塞的横截面积S=100 cm2.活塞与水平平台上的物块A用水平轻杆连接,在平台上有另一物块B,A、B的质量均为m=62.5 kg,两物块与平台间的动摩擦因数均为μ=0.8.两物块间距为d=10 cm.开始时活塞距缸底l1=10 cm,缸内气体压强等于大气压强p0,p0=1×105 Pa,温度 t0=27 ℃,g取10 m/s2.现对汽缸内的气体缓慢加热.

(1)求物块A开始移动时,汽缸内的温度;

(2)求物块B开始移动时,汽缸内的温度.

解析: (1)物块A开始移动前气体做等容变化,则有p2=p0+=1.5×105 Pa,

由查理定律有=,

其中p1=p0=1×105 Pa,

解得T2=450 K.

(2)物块A开始移动后,气体做等压变化,到A与B刚接触时,

p3=p2=1.5×105 Pa,

V3=(l1+d)S,

由盖-吕萨克定律有=,

解得T3=900 K,

之后气体又做等容变化,设物块A和B一起开始移动时气体的温度为T4.

p4=p0+=2.0×105 Pa,

V4=V3,

由查理定律有=,

解得T4=1 200 K.

答案:(1)450 K　(2)1 200 K