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    粤教版高中物理选择性必修第三册模块综合检测含答案

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    这是一份粤教版高中物理选择性必修第三册模块综合检测含答案,共9页。

    模块综合检测

    (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。

    3.2020年3月20日,电影《放射性物质》在伦敦首映,该片的主角——居里夫人是放射性元素钋(Po)的发现者。已知钋(Po)发生衰变时,会产生α粒子和原子核X,并放出γ射线。下列分析正确的是(  )

    A.原子核X的质子数为82,中子数为206

    B.γ射线具有很强的穿透能力,可用来消除有害静电

    C.由α粒子所组成的射线具有很强的电离能力

    D.地磁场能使γ射线发生偏转

    解析:选C 根据发生核反应时,质量数与电荷数守恒,可得原子核X的质子数为:84-2=82,质量数为:210-4=206,依据质量数等于质子数与中子数之和,得原子核X的中子数为206-82=124,故A错误;γ射线具有很强的穿透能力,但是电离本领弱,不能用来消除有害静电,故B 错误;因为α射线实质是氦核流,具有很强的电离本领,故C正确;γ射线的实质是频率很高的电磁波,本身不带电,所以γ射线在地磁场中不会受力,不能发生偏转,故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.如图所示,导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上,用活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内,活塞上堆放着铁砂,系统处于静止状态。现缓慢取走铁砂,忽略活塞与气缸之间的摩擦,外界环境温度不变,则在此过程中缸内气体(  )

    A.对外做功,其内能减少

    B.温度不变,与外界无热量交换

    C.单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小

    D.单位时间内对活塞的碰撞次数减少

    解析:选D 缓慢取走铁砂的过程中,因为活塞对封闭气体的压力减小,所以活塞会缓慢上升,是气体膨胀的过程,缸内气体对外做功,但是气缸导热良好,所以缸内气体温度保持不变,则内能不变,故A错误;根据热力学第一定律ΔUWQ,因为气体膨胀对外做功,所以W<0,气缸导热良好,缸内气体温度保持不变,即ΔU=0,所以ΔQ>0,即气体要从外界吸收热量,故B错误;由上面的分析可知,缸内气体温度不变,即气体分子的平均动能不变,所以单个分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变,故C错误;根据理想气体状态方程C可知,T不变,V增大,则p减小。所以缸内气体压强减小,分子的平均动能不变,因为缸内气体体积V增大,所以分子数密度减小,则在单位时间内气体对活塞的碰撞次数要减少,故D正确。

    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hνhν0

    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W0hν0,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EkmeU,选项B正确;由爱因斯坦光电效应方程:EkmhνW0,可得Ekmhνhν0,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mv2k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C=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4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)

    8.如图所示为分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线,下列说法正确的是(  )

    A.气体的分子间平均距离为r2

    B.液态油酸分子间的平均距离为r1

    C.r2处的分子力为零

    D.处于熔点的晶体熔化吸热过程中,分子间的平均距离r会发生变化

    解析:选CD 气体的分子势能为零,对应的分子间平均距离大于r2,故A错误;液态油酸分子间的平均距离大于r1,故B错误;r2处为分子间的平衡位置,分子力为零,故C正确;处于熔点的晶体熔化吸热过程中,分子热运动动能没有发生变化但分子势能发生了变化,即分子间的平均距离变化了,故D正确。

    9.核电池是通过半导体换能器,将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能。某种核电池使用放射性同位素Pu,静止的Pu衰变为铀核Pu和α粒子,并放出频率为νγ光子,已知Pu、U和α粒子的质量分别为mPumUmα。下列说法正确的是(  )

    A.Pu的衰变方程为PuU +He+γ

    B.此核反应过程中质量亏损为ΔmmPumUmα

    C.释放出的γ光子的能量为(mPumUmα)c2

    D.反应后U和α粒子结合能之和比Pu的结合能大

    解析:选ABD 根据质量数守恒与电荷数守恒可知,Pu的衰变方程为U+He+γ,故A正确;此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量之差,为ΔmmPumUmα,故B正确;释放的γ光子的能量为hν,核反应的过程中释放的能量为E=(mPumUmα)c2,由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量,所以γ光子的能量小于(mPumUmα)c2,故C错误;Pu衰变成U和α粒子后,释放核能,将原子核分解为单个的核子需要的能量更大,原子变得更稳定,所以反应后U和α粒子结合能之和比Pu的结合能大,故D正确。

    10.1905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.图甲中,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.图乙中,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,说明遏止电压和光的强度有关

    C.图丙中,若电子电荷量用e表示,ν1ν2U1已知,由Uc-ν图像可求得普朗克常量的表达式为h

    D.图丁中,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Ehν0

    解析:选CD 题图甲中,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;题图乙中,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,不能说明遏止电压和光的强度有关,B错误;题图丙中,根据EkhνW0eUc,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EkhνW0知,当ν=0时,Ek=-W0,由图像知纵轴截距为-E,所以W0E,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。

    三、非选择题(共5小题,共54分)

    11.(7分)用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下:

    向体积为V1的纯油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液总量为V2

    用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,当滴入n滴时体积为V0

    先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水;

    用注射器往水面上滴上一滴上述溶液,等油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状;

    将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板,放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上;

    计算出轮廓范围内正方形的总数为N,其中不足半个格的两个格算一格,多于半个格的算一格。

    上述实验步骤中有遗漏和错误,遗漏的步骤:___________________________;

    错误的步骤:________________________________________________________________

    __________________(指明步骤,并改正),油酸分子直径的表达式:d=______________。

    解析:实验中为了使油膜不分裂成几块,需要在水面上均匀撒上痱子粉;由于本实验只是一种估算,在数油膜所覆盖的坐标格数时,大于半格算一格,小于半格舍去;油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜,油膜厚度可看成分子直径,由题意可知,油酸溶液的浓度为

    一滴油酸溶液的体积为

    一滴油酸溶液中含有纯油酸体积为

    而一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na2

    所以油膜的厚度,即分子直径d

    答案:,将痱子粉均匀撒在水面上 ,应该是不足半格的舍去,多于半格的算一格 

     

    12.(9分)用DIS研究在温度不变时,一定质量气体压强与体积关系的实验装置如图所示。保持温度不变,封闭气体的压强p用压强传感器测量,体积V由注射器刻度读出。某次实验中,数据表格内第2~8次压强没有记录,但其他操作规范。

    次数

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    压强p/kPa

    100.1

     

     

     

     

     

    p7

     

    179.9

    体积V/cm3

    18

    17

    16

    15

    14

    13

    12

    11

    10

     

    (1)根据表格中第1次和第9次数据,推测出第7次的压强p7,其最接近的值是________。

    A.128.5 kPa          B.138.4 kPa

    C.149.9 kPa D.163.7 kPa

    (2)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积ΔV不可忽略,则封闭气体的真实体积为________。下列p ­图像最接近理论的是________。

    解析:(1)根据玻意耳定律,一定质量气体,压强与体积成反比,第1次和第9次数据,它们的压强与体积乘积,也正好近似相等,因此第7次的压强

    p7 kPa150 kPa

    故C正确,A、B、D错误。

    (2)在软管内气体体积ΔV不可忽略时,被封闭气体的初状态的体积为V0ΔV,压强为p0,末状态的体积为VΔV,压强为p,由等温变化有

    p0(V0ΔV)=p(VΔV)

    解得pp0

    当式中的V趋向于零时,有

    pp0

    即该双曲线的渐近线方程是

    pp0

    故D正确,A、B、C错误。

    答案:(1)C (2)V0ΔV D

    13.(11分)氢原子的能级图如图所示,一群氢原子受激发后处于n=3能级。当它们向基态跃迁时,辐射的光照射光电管阴极K,电子在极短时间内吸收光子形成光电效应。实验测得其遏止电压为10.92 V。求:

    (1)氢原子从n=3能级向基态跃迁,辐射光子的能量;

    (2)逸出光电子的最大初动能Ek初

    (3)逸出功。

    解析:(1)氢原子从n=3能级向基态跃迁,辐射光子的能量为hνE3E1=(-1.51+13.6)eV=12.09 eV。

    (2)逸出光电子的最大初动能为

    Ek初eUc=10.92 eV。

    (3)根据光电效应方程得

    W0hνEk初=(12.09-10.92)eV=1.17 eV。

    答案:(1)12.09 eV (2)10.92 eV (3)1.17 eV

    14.(12分)(2021·全国甲卷)如图,一气缸中由活塞封闭有一定量的理想气体,中间的隔板将气体分为AB两部分;初始时,AB的体积均为V,压强均等于大气压p0,隔板上装有压力传感器和控制装置,当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动,否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞,使B的体积减小为

    (1)求A的体积和B的压强;

    (2)再使活塞向左缓慢回到初始位置,求此时A的体积和B的压强。

    解析:(1)对B气体分析,发生等温变化,根据玻意耳定律有p0VpB·V,解得pB=2p0

    A气体分析,也发生等温变化,根据玻意耳定律有p0VpAVA

    pApB+0.5p0

    联立解得VA=0.4V

    (2)再使活塞向左缓慢回到初始位置,假设隔板不动,则A的体积为V,由玻意耳定律可得p0Vp′×V

    A此情况下的压强为

    pp0<pB-0.5p0

    则隔板一定会向左运动,设稳定后气体A的体积为VA、压强为pA,气体B的体积为VB、 压强为pB,根据等温变化有p0VpAVAp0VpBVB

    VAVB=2VpApB-0.5p0

    联立解得pBp0 (舍去),pBp0

    VA=(-1)V

    答案:(1)0.4V 2p0 (2)(-1)V p0

    15.(15分)目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。

    (1)如果将太阳聚变时的核反应简化为4个氢核(H)聚变生成1个氦核(He)和2个正电子。请你写出此核反应方程。

    (2)目前太阳能已被广泛利用。如图所示的太阳能路灯的额定功率为P,光电池的光电转换效率为η。用P0表示太阳辐射的总功率,用r表示太阳与地球间的距离。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗。某段时间内,电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。求这段时间内路灯正常工作时间t与日照时间t0之比。

    (3)天文学家估测:太阳已有50亿年的历史了。有人认为:50亿年来,因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。请你通过计算说明这种观点的合理性。可能用到的数据:太阳的质量约为M0=2×1030 kg;太阳辐射的总功率为P0=4×1026 W;1年3×107秒。

    解析:(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,其核反应方程为:4HHe+2e。

    (2)路灯正常工作t时间需要消耗的太阳能量为E

    距太阳中心为r的球面面积S0=4πr2

    t0时间内照射到电池板上的太阳能量

    E

    联立解得:

    (3)50亿年太阳辐射的总能量为

    ΔEP0Δt

    根据质能方程ΔEΔmc2可知,50亿年太阳损失的总质量Δm

    损失的总质量和太阳质量之比

    =0.03%,

    所以50亿年来,因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。

    答案:(1)4HHe+2e (2) (3)见解析

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