粤教版高中物理选择性必修第三册模块综合检测含答案

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ΔU＝W＋Q，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ν的γ光子，已知Pu、U和α粒子的质量分别为mPu、mU、mα。下列说法正确的是(　　)

A.Pu的衰变方程为Pu―→U ＋He＋γ

B．此核反应过程中质量亏损为Δm＝mPu－mU－mα

C．释放出的γ光子的能量为(mPu－mU－mα)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Δm＝mPu－mU－mα，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＝(mPu－mU－mα)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(mPu－mU－mα)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，ν1、ν2、U1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E或hν0

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。

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：

①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；

②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；

③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水；

④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；

⑤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；

⑥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：③，将痱子粉均匀撒在水面上　⑥，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。

(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＝ kPa≈150 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V0＋ΔV，压强为p0，末状态的体积为V＋ΔV，压强为p，由等温变化有

p0(V0＋ΔV)＝p(V＋ΔV)

解得p＝p0

当式中的V趋向于零时，有

p＝p0

即该双曲线的渐近线方程是

p＝p0

故D正确，A、B、C错误。

答案：(1)C　(2)V0＋ΔV　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hν＝E3－E1＝(－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

W0＝hν－Ek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A、B两部分；初始时，A、B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p0V＝pB·V，解得pB＝2p0

对A气体分析，也发生等温变化，根据玻意耳定律有p0V＝pAVA

pA＝pB＋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p0V＝p′×V

则A此情况下的压强为

p′＝p0<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p0V＝pA′VA′，p0V＝pB′VB′

VA′＋VB′＝2V，pA′＝pB′－0.5p0

联立解得pB′＝p0 (舍去)，pB′＝p0

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：4H―→He＋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

ΔE＝P0Δt，

根据质能方程ΔE＝Δmc2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)4H―→He＋2e　(2)　(3)见解析