2022_2023学年新教材高中物理模块综合检测新人教版选择性必修第三册

 (本试卷满分：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．下列物理学史描述正确的是(　　)

A．玛丽·居里提出原子的核式结构学说

B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子

C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子

D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据

解析：选D　卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确。

2．下列说法中错误的是(　　)

A．雾霾在大气中的漂移是布朗运动

B．制作晶体管、集成电路只能用单晶体

C．电场可改变液晶的光学性质

D．地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更易从地球逃逸

解析：选A　雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A错误。制作晶体管、集成电路只能用单晶体，因为单晶体具有各向异性，故B正确。液晶具有液体的流动性，又对光显示各向异性，电场可改变液晶的光学性质，故C正确。在动能一定的情况下，质量越小，速率越大；地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易从地球逃逸，故D正确。

3．关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是(　　)

A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功

B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功

C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量

D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大

解析：选D　原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功；当自由核子结合成原子核时，核力将做正功，释放能量，故A、B正确；对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能，不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小，C正确，D错误。

4．液体表面张力产生的原因是(　　)

A．在液体的表面层，分子间距过大，分子之间斥力消失，只有引力

B．由于气体分子对表面层液体分子的吸引

C．在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部分子间距大，分子间引力占优势

D．由于受到指向液体内部的吸引力的作用

解析：选C　在液体的表面层，分子间距比液体内部分子间距大，分子间的引力大于斥力，对外表现为引力，A错误，C正确。气体分子对表面层液体分子的吸引力非常小，可以忽略，B错误。表面张力与液面相切，D错误。

5．铀原子核发生衰变时衰变方程为U→Th＋X，其中U、Th、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则(　　)

A．X是电子

B．m1＝m2＋m3

C．衰变时释放的能量为(m1－m2－m3)c2

D．若提高温度，U半衰期将会变小

解析：选C　根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误；依据质量亏损，则m1>m2＋m3，故B错误；根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量ΔE＝(m1－m2－m3)c2，故C正确；半衰期的大小与温度无关，故D错误。

6.

在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是(　　)

A．阴极材料的逸出功等于hν0

B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU

C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0

D．无光电子逸出，因为光电流为零

解析：选D　阴极材料的逸出功W0＝hν0，选项A正确；由于入射光的频率ν>ν0，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误；但是A、K间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到A端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得：－eU＝0－Ekm，则Ekm＝eU，选项B正确；由爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W0，可得Ekm＝hν－hν0，选项C正确。

7.

玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图如图所示，一群氢原子处于n＝5的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法符合玻尔理论的是(　　)

A．电子轨道半径减小，电势能增大

B．氢原子跃迁时，只能激发出10种不同频率的光谱线

C．氢原子跃迁时，只能激发出6种不同频率的光谱线

D．由n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出光子的频率最小

解析：选B　氢原子从n＝5的激发态自发地跃迁到低能级时向外辐射能量，原子能量减小，且电子轨道半径减小，由＝，mv2＝k知，电子动能增加，所以电子电势能要减小，选项A错误；大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁辐射不同频率的光谱线条数为C52＝10，所以选项B正确，选项C错误；由n＝5能级跃迁到n＝4能级时发出光子的频率最小，选项D错误。

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．太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量

以下说法正确的是(　　)

A．核反应方程为4H→He＋2e

B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg

C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kg

D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J

解析：选ACD　由核反应的质量数守恒及核电荷数守恒得4H→He＋2e，故A正确；反应中的质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故C正确，B错误；由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4.0×10－12 J，故D正确。

9．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是(　　)

A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电

B．图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明截止电压和光的强度有关

C．图3中，若电子电荷量用e表示，ν1、ν2、U1已知，由Uc­ν图像可求得普朗克常量的表达式为h＝

D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知，该金属的逸出功为E或hν0

解析：选CD　题图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明验电器带电，发生光电效应后锌板失去电子带正电，所以验电器也带正电，A错误；题图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明光电流与光的强度有关，不能说明截止电压和光的强度有关，B错误；题图3中，根据Ek＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，C正确；题图4中，根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，当ν＝0时，Ek＝－W0，由图像知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金属的逸出功为E，图线与ν轴交点的横坐标是ν0，该金属的逸出功为hν0，D正确。

10.

如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止，设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是(　　)

A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些

B．若外界大气压增大，则汽缸上底面距地面的高度将减小

C．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将减小

D．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将增大

解析：选BD　选择汽缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，弹簧弹力与汽缸和活塞的重力平衡，若外界大气压增大，则弹簧长度不发生变化，故A错误；选择汽缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡：G＋pS＝p1S，若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化pV＝C(常数)，当压强增大时，体积一定减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，故B正确；若气温升高，缸内气体做等压变化，根据：＝C，当温度升高时，气体体积增大，汽缸上升，则汽缸的上底面距地面的高度将增大，故C错误，D正确。

三、非选择题(共6小题，共54分)

11．(6分)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有的小正方形个数为m。用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝________。

解析：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：V′＝n

油膜面积为S＝ma2

又V′＝Sd，所以d＝。

答案：

12．(8分)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中含有纯油酸1 mL,1 mL上述溶液有50滴，实验中用滴管向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液。

(1)该实验中的理想化假设是________。

A．将油膜看作单分子层油膜

B．不考虑油酸分子间的间隙

C．不考虑油酸分子间的相互作用力

D．将油酸分子看成球形

(2)实验描出油酸薄膜轮廓如图所示，已知每一个小正方形的边长为2 cm，则该油酸薄膜的面积为________m2。(结果保留1位有效数字)

(3)经计算，油酸分子的直径为________m。(结果保留1位有效数字)

(4)某学生在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是________。

A．油酸未完全散开

B．油酸溶液浓度低于实际值

C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴

解析：(1)用油膜法测量分子的直径，不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层油膜，以及将油酸分子看成球形，故选A、B、D。

(2)由于每格边长为2 cm，则每一格就是4 cm2，估算油膜面积以超过半格按一格计算，小于半格就舍去的原则，面积大约为71格，则油酸薄膜面积为

S＝71×4 cm2＝284 cm2≈3×10－2 m2。

(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积

V＝× mL＝2×10－5 mL，

由于油酸分子是单分子紧密排列的，

因此油酸分子直径为d＝＝ m≈7×10－10 m。

(4)计算油酸分子直径的公式是d＝，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。油酸分子未完全散开，S偏小，得到的分子直径d将偏大，A正确；计算时利用的是纯油酸的体积，如果油酸溶液浓度低于实际值，则计算所得的油酸体积偏小，则直径将偏小，B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足1格的方格，导致油膜面积偏小，那么计算结果偏大，故C正确；求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。

答案：(1)ABD　(2)3×10－2　(3)7×10－10　(4)AC

13．(8分)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)。

解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，在海底吸入的分子数N海＝NA

在岸上吸入的分子数N岸＝NA

则有ΔN＝N海－N岸＝NA

代入数据得ΔN≈3×1022 个。

答案：3×1022 个

14．(8分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：

(1)电子的动量的大小；

(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小。电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字。

解析：(1)电子的德布罗意波波长λ＝440×10－4 nm＝4.4×10－11 m

根据λ＝，电子的动量为

p＝＝ kg·m/s≈1.5×10－23 kg·m/s。

(2)电子在电场中加速，有eU＝mv2

则U＝＝，

代入数据解得U＝8×102 V。

答案：(1)1.5×10－23 kg·m/s　(2)U＝　8×102 V

15．(12分)U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200兆电子伏特的能量。现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)

解析：核电站每一天的发电量为E＝Pt＝50×104×103×24×3 600 J＝4.32×1013 J。

据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数为

n＝

＝＝1.35×1024(个)。

故发电站每一天需要的纯铀235的质量为

m＝·M＝×235×10－3 kg＝0.527 kg。

答案：0.527 kg

16．(12分)

如图所示，体积为V，内壁光滑的圆柱形导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；汽缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度。已知：气体内能U与温度T的关系为U＝aT，a为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：

(1)汽缸内气体与大气压达到平衡状态时的体积V1；

(2)在活塞下降过程中，汽缸内气体放出热量的多少Q。

解析：(1)在气体由压强p＝1.2p0下降到p0的过程中，V不变，温度由T＝2.4T0变为T1，

由查理定律得＝

得：T1＝2T0

在气体温度由T1变为T0的过程中，体积由V减小到V1，气体压强不变，

由盖吕萨克定律得＝

解得：V1＝0.5V。

(2)活塞下降过程中，活塞对气体做功W＝p0(V－V1)

在这一过程中，气体内能的减少量ΔU＝a(T1－T0)

由热力学第一定律得，

汽缸内气体放出的热量值Q＝W＋ΔU

得：Q＝p0V＋aT0。

答案：(1)0.5V　(2)p0V＋aT0