2022年高中物理（新教材）新粤教版选择性必修第三册同步学案模块综合试卷

模块综合试卷

(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)

1．(2020·洛阳市第一高级中学高二月考)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用，下列说法符合历史事实的是(　　)

A．德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设

B．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子

D．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线就是高速氦核流

答案　A

解析　德布罗意大胆的把光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设，选项A正确；贝可勒尔首先发现天然放射现象，但没有发现原子中存在原子核，选项B错误；卢瑟福通过α粒子散射实验的研究得到了原子的核式结构理论，选项C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线就是高速电子流，选项D错误．

2．关于图1中四幅图的有关说法，不正确的是(　　)

图1

A．当分子间距离为r0时，分子之间的引力和斥力均为零

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，外界对气体做正功

答案　A

解析　当分子间距离为r0时，分子之间的引力和斥力相等，分子力为零，A错误，符合题意；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，不符合题意；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，不符合题意；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正确，不符合题意．

3．(2021·天津模拟)2021年3月23日，在三星堆遗址考古工作中，研究员对新发现的6个“祭祀坑”的73份碳屑样本使用14C年代检测方法进行了分析，初步判定其中4号坑最有可能属于商代晚期.14C会发生β衰变，半衰期T＝5 730年．空气中12C跟14C的存量比稳定，活着的生物体中碳的这两种同位素之比与空气中相同，生物死亡后，不再与外界交换碳，因此测得生物遗骸中的12C与14C存量比，再与空气中比较，可估算出生物死亡年代，则(　　)

A．地球的气候变化会影响14C的半衰期

B．200个14C原子经过11 460年后还剩余50个

C．14C的衰变方程为C→N＋e

D．骨骼中以碳酸钙(CaCO3)形式存在的14C半衰期比单质14C的半衰期更长

答案　C

解析　放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，与原子所处的物理和化学状态无关，故A、D错误；半衰期是一个统计规律，对于大量的原子核才适用，对于少量原子核是不成立的，故B错误；14C发生β衰变产生电子，根据电荷数守恒，质量数守恒，14C的衰变方程为C→N＋e，故C正确．

4．(2021·福建省厦门市集美中学高二下期中)已知阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是(　　)

A．若油酸的摩尔质量为M，一个油酸分子的质量m＝

B．若油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一个油酸分子的直径d＝

C．若某种气体的摩尔质量为M，密度为ρ，该气体分子间平均距离d＝

D．若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数n＝

答案　C

解析　若油酸的摩尔质量为M，一个油酸分子的质量m＝，故A错误；由于油酸分子间隙小，所以分子的体积等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数，则有一个油酸分子的体积V0＝＝，将油酸分子看成立方体，立方体的边长等于分子直径，则得：V0＝d3，解得：d＝，故B错误；由于气体分子间距很大，所以一个气体分子所占的空间体积V＝，则该气体分子间平均距离d＝，故C正确；某种气体的摩尔体积为V，单位体积气体的摩尔数为N＝，则含有气体分子的个数n＝，故D错误．

5．(2020·五华县水寨中学高二开学考试)自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100 ℃，盖上盒盖便能在10～15分钟内迅速加热食品．自热米饭的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸．有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是(　　)

A．自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果

B．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加

C．在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低

D．自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了

答案　C

解析　自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，由分子动理论知，体积不变，气体分子间分子力(引力)可忽略不计，分子间相互作用力不变，选项A错误；根据热力学第一定律，爆炸前气体温度升高，内能应增大，突然爆炸的瞬间气体对外界做功，其内能应减少，温度也会有所下降，选项B错误，C正确；自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增加，但并不是每一个气体分子速率都增大，故选项D错误．

6．(2021·普宁市大长陇中学高二月考)用如图2甲所示的装置研究光电效应现象，闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是(　　)

图2

A．普朗克常量为h＝

B．断开开关S后，电流表G的示数不为零

C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大

D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变

答案　B

解析　由光电效应方程得Ek＝hν－W0可知，图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子也可能达到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，这与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，单个光子的能量将会增大，而光的强度不变，那么光子数一定会减少，发出的光电子数也会减少，电流表G的示数就会变小，故D错误．

7．(2021·河北月考)网上热卖的一科普小制作——斯特林发动机如图3甲所示，它是通过气缸内的气体经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力的，因此又被称为热气机．如图乙所示，在斯特林循环的p－V图像中，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，整个过程由两个等温过程和两个等容过程组成，状态A和状态D的气体分子热运动速率的统计分布图像如图丙所示．则下列说法正确的是(　　)

图3

A．状态B→状态C的过程中，单位体积中的气体分子数目增大

B．状态B气体的温度大于状态D气体的温度

C．状态A对应的是图丙中的图线①

D．状态C中每个气体分子的动能都比状态A中的大

答案　C

解析　由题图乙知状态B→状态C的过程中气体的体积不变，所以密度不变，即单位体积中的气体分子数目不变，选项A错误；由状态B→状态C的过程为等容变化，状态C的气体压强大于状态B的气体压强，TC＞TB，而TD＝TC，所以TD＞TB，选项B错误；因当温度升高、分子热运动加剧时，速率较大的分子所占百分比增大，分布曲线的峰值向速率大的方向移动，峰值变低，曲线变宽、变平坦，由题图乙知状态A的温度低，所以对应的是题图丙中的图线①，选项C正确；温度是分子平均动能的标志，不代表每个分子的动能，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)

8．如图4所示是氢原子光谱的两条谱线，图中给出了谱线对应的波长及氢原子的能级图，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，则(　　)

图4

A．Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量

B．若两种谱线对应的光子都能使某种金属发生光电效应，则Hα谱线对应光子照射到该金属表面时，形成的光电流较小

C．Hα谱线对应光子的能量为1.89 eV

D．Hα谱线对应的光子是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的

答案　AC

解析　Hα谱线的波长大于Hβ谱线的波长，故Hα谱线的频率较小，故由E＝hν可知Hα谱线对应光子的能量小于Hβ谱线对应光子的能量，选项A正确；由于光强不确定，光子数目不确定，选项B错误；Hα谱线对应光子的能量为E＝h≈3.03×10－19 J≈1.89 eV，选项C正确；E4－E3＝0.66 eV，选项D错误．

9.(2020·湖北高二期中)封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系变化图像如图5所示，其中O、A、D三点在同一直线上．在状态变化的过程中，说法正确的是(　　)

图5

A．从A变化到B气体的压强增大

B．从B变化到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少

C．从A经B到C的两个过程，气体分子的平均动能都会增大

D．从A经B到C的过程中气体的密度不断减小

答案　AB

解析　从A变化到B过程，气体的体积不变，温度升高，根据查理定律可得＝，气体的压强增大，故A正确；从B变化到C的过程中，气体的温度不变，体积增大，气体密度减小，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，故B正确；从B变化到C的过程中，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；从A到B的过程，气体的体积不变，气体的密度不变，故D错误．

10.在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片(如图6所示)，已知两个相切圆半径分别为r1、r2，下列说法正确的是(　　)

图6

A．原子核可能发生的是α衰变，也可能发生的是β衰变

B．径迹2可能是衰变后新核的径迹

C．若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝1∶45

D．若是α衰变，则1和2的径迹均是顺时针方向

答案　CD

解析　原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子动量方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则知：若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆，所以题图所示为电性相同的粒子，可能发生的是α衰变，不会是β衰变，故A错误；核反应过程系统动量守恒，原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变后生成的两核动量p大小相等、方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝m，解得：r＝＝，由于p、B都相同，则粒子电荷量q越大，其轨道半径r越小，由于新核的电荷量大于α粒子的电荷量，则新核的轨道半径小于α粒子的轨道半径，则半径为r1的圆为新核的运动轨迹，半径为r2的圆为α粒子的运动轨迹，若衰变方程是U→Th＋He，则r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故B错误，C正确．若是α衰变，生成的两粒子电性相同，由左手定则可知，两粒子都沿顺时针方向做圆周运动，故D正确．

三、非选择题(本题共5小题，共54分)

11．(7分)(2020·江苏高二期中)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2 000 mL溶液中有纯油酸1 mL.用注射器测得1 mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图7所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________ mL，油酸膜的面积是________ cm2.据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m.

图7

答案　2.5×10－6(2分)　41(2分)　6.1×10－10(3分)

解析　1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积：V＝× mL＝2.5×10－6 mL；由于每格边长为1 cm，则每一格面积为1 cm2，估算油膜面积时，超过半格按一格计算，小于半格的舍去，估算出41格，则油酸薄膜面积为：S＝41 cm2，因此分子直径为d＝＝ m≈6.1×10－10 m.

12．(7分)现利用“探究气体压强与体积的关系”的实验来测量大气压强p.注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm＝10 mL.注射器活塞已装上钩码框架，如图8所示．此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油．

图8

(1)下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤.

①用刻度尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L.

②________________________________________________________________________.

③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入针筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油．

④将活塞拉到适当的位置．

⑤________________________________________________________________________.

⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的总质量m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1.在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变．

⑦增加钩码的个数，使钩码的总质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2.

(2)计算大气压强p的公式是p＝_________________________________________________.

(用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为g)

答案　(1)②称出活塞和钩码框架的总质量M(2分)

⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住(2分)

(2)(3分)

解析　(1)实验步骤②和⑤是：②称出活塞和钩码框架的总质量M.⑤将注射器针筒上的小孔用橡皮帽堵住．

(2)活塞的横截面积为S＝

由平衡条件及题意知p1＝p＋g

p2＝p＋g

由玻意耳定律得p1V1＝p2V2

联立解得大气压强p＝(－M)．

13．(11分)海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应产生一个

He核和一个中子，其中氘核的质量为2.013 0 u，氦核的质量为3.015 0 u，中子的质量为

1.008 7 u(1 u相当于931.5 MeV能量)，求：

(1)写出核反应方程；

(2)核反应中释放的核能；

(3)在两个氘核以相等的动能0.35 MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，反应中产生的中子和氦核的动能．

答案　(1)H＋H→He＋n　(2)2.14 MeV　(3)2.13 MeV　0.71 MeV

解析　(1)核反应方程为H＋H→He＋n.(2分)

(2)核反应中的质量亏损为Δm＝2mH－mHe－mn(1分)

由ΔE＝Δmc2可知释放的核能：

ΔE＝(2mH－mHe－mn)c2≈2.14 MeV(1分)

(3)把两个氘核作为一个系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0(2分)

反应前后系统的总能量守恒，即ΔE＋2EkH＝mHevHe2＋mnvn2 (2分)

又因为mHe∶mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3(1分)

由以上各式代入已知数据得EkHe＝0.71 MeV，Ekn＝2.13 MeV.(2分)

14.(13分)如图9所示为一气缸内封闭的一定质量的气体的p－V图像，当该系统从状态a沿过程a→c→b到达状态b时，有335 J热量传入系统，系统对外界做功126 J，则：

(1)若该系统从状态a沿a→d→b过程到达状态b时，系统对外做功42 J，则有多少热量传入系统？

(2)若系统由状态b沿曲线过程返回状态a时，外界对系统做功84 J，问系统是吸热还是放热？热量传递是多少？

图9

答案　见解析

解析　(1)a→c→b过程有：ΔU＝W＋Q＝(－126＋335) J＝209 J(3分)

a→d→b过程有ΔU＝W′＋Q′，则Q′＝ΔU－W′＝[209－(－42)] J＝251 J(3分)

(2)由a→b，ΔU＝209 J(2分)

从b→a，ΔU′＝－ΔU＝－209 J(2分)

ΔU′＝W″＋Q″＝84 J＋Q″，Q″＝(－209－84) J＝－293 J，负号说明系统放出热量．(3分)

15．(16分)(2021·安徽马鞍山市模拟)物理兴趣小组设计了一个如图10所示的测定水深的深度计，导热性能良好的气缸Ⅰ、Ⅱ内径相同，长度均为L，中间用体积不计的细管连通，内部分别有轻质薄活塞A、B，活塞密封性良好且可无摩擦滑动，气缸Ⅰ左端开口．开始时，A、B分别在两气缸的最左端，Ⅰ内压强为p0，Ⅱ内压强为2p0，外界大气压强为p0.将该装置平放入水中，通过A向右移动的距离可测定水的深度．已知p0相当于10 m深的水产生的压强，环境温度不变，封闭气体视为理想气体．求：

图10

(1)当A向右移动时，深度计在水中的深度h；

(2)该深度计能测量的最大深度H.

答案　(1)5 m　(2)20 m

解析　(1)设活塞的横截面积为S，A向右移动时，假设B不动，对Ⅰ中气体有p0LS＝p1S(3分)

解得p1＝p0＜2p0，假设成立

p1＝p0＋p(2分)

p0＝ρ水gh0(1分)

p＝ρ水gh(1分)

解得h＝5 m(1分)

(2)当活塞A恰好移动到气缸Ⅰ的最右端时所测水深最大，对气缸内所有气体有p0LS＋2p0LS＝p2LS(4分)

p2＝p0＋pm(2分)

pm＝ρ水gH(1分)

解得H＝20 m．(1分)