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

(教师用书独具)

(满分：100分)

1．(4分)在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是(　　)

A．查德威克通过研究阴极射线发现了电子

B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说

C．居里夫人首先发现了天然放射现象

D．卢瑟福通过原子核的人工核转变发现了质子

D　[汤姆孙研究阴极射线发现了电子，A错；卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说，B错；贝克勒尔首先发现了天然放射现象，C错．]

2．(4分)(山西运城二中2019高二下期末)(多选)下列各图对应的说法，正确的是(　　)

甲　　　乙　　　　丙　　　　丁

A．甲图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等  

B．乙图是非晶体的微观结构示意图

C．丙图中小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用   

D．丁图中把两端开口很细的玻璃管插入水中可观察到水在细玻璃管中上升

C　[影响气体扩散快慢的因素有温度、分子大小、浓度、压强等，由此可知选项A错误；布朗运动是悬浮颗粒的运动，不是液体分子的无规则运动，选项B错误；分子间同时存在着引力和斥力，选项C正确；分子间的引力总是随分子的间距增大而减小，选项D错误．]

3．(4分)(山东菏泽2018高二下期末)对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　)

A．若气体不和外界进行热传递，则气体内能一定不变

B．若气体发生等温膨胀，则气体对外做功和吸收的热量数值相等

C．足球充足气后很难压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果

D．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零

B　[若气体不和外界进行热传递，如果外界对气体做功，则内能也会改变，A错误；若气体发生等温膨胀，内能不变，气体对外做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体对外做功和吸收的热量数值相等，B正确；足球充足气后很难压缩是足球内外存在压强差的原因，与气体分子之间的作用力无关，C错误；气体对容器壁的压强是分子对容器壁的碰撞产生的，与气体的重力无关，故在完全失重的情况下，气体对容器壁仍有压强，D错误．]

4．(4分)下列说法中，正确的是(　　)

A．某固体在某物理性质上表现为各向同性，该物体一定为非晶体

B．小船能够浮在水面上不下沉是水的表面张力起了主要作用

C．用塑料细管将牛奶吸入口中利用了毛细现象

D．鸭子羽毛上有一层脂肪，使羽毛不被浸湿，因为水对脂肪不浸润的缘故

D　[多晶体和非晶体都有各向同性的特点，且某些单晶体在某物理性质上也表现各向同性，A错误；小船浮在水面上不下沉主要是浮力起了作用，B错误；用口吸的力量和大气压的作用将牛奶吸入嘴中，不属毛细现象，C错误；水对鸭子羽毛上的脂肪不浸润，所以羽毛不被浸湿，D正确．]

5．(4分)如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路．当用强度一定的黄光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图像如图乙所示．下列说法正确的是 (　　)

甲　　　　　　　　乙

A．若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应

B．若照射的黄光越强，饱和光电流将越大

C．若用频率更高的光照射光电管，则光电管中金属的逸出功越大

D．若改用蓝光照射光电管，图像与横轴交点在黄光照射时的右侧

B　[根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0，红光的频率小于黄光的频率，红光照射不一定发生光电效应，但不是一定不会发生光电效应，故A错误；增加入射光的强度，则单位时间内产生的光电子数目增加，饱和光电流将变大，故B正确；光电管中金属的逸出功的大小是由材料本身决定的，与入射光的频率无关，故C错误；根据光电效应方程知，Ekm＝hν－W0，蓝光的频率大于黄光的频率，则光电子的最大初动能增大，所以反向遏止电压增大，图像与横轴交点在黄光照射时的左侧，故D错误．]

6．(4分)关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是(　　)

A．第二类永动机违反了能量守恒定律 

B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加

C．外界对物体做功，则物体的内能一定增加

D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能量转化或转移的观点看，这两种改变方式是有区别的

D　[第二类永动机违反了热力学第二定律，并不是违反了能量守恒定律，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，内能的变化由做功W和热传递Q两个方面共同决定，只知道做功情况或只知道热传递情况无法确定内能的变化情况，故B、C错误；做功和热传递都可以改变物体的内能，但做功是不同形式的能之间的转化，而热传递是同种形式的能在不同物体间或同一物体的不同部分间的转移，这两种方式是有区别的，故D正确．]

7．(4分)下列说法正确的是(　　)

A．研制核武器的钚239(Pu)由铀239(U)经过4次β衰变而产生

B．发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n

C．20 g的U经过两个半衰期后其质量变为15 g

D．U在中子轰击下，生成Sr和Xe的核反应前后，原子核的核子总数减少

B　[经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239(Pu)由铀239(U)经过2次β衰变而产生，A错误；发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n，B正确；根据公式m＝m0知，20 g的U经过两个半衰期后其质量变为5 g，C错误；核反应前后，原子核的核子总数守恒，D错误．]

8．(6分)某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图所示．

(1)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是________．

A．该密闭气体分子间的作用力增大

B．该密闭气体组成的系统熵增加

C．该密闭气体的压强是由气体重力产生的

D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和

(2)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为________．

(3)若将该密闭气体视为理想气体，在气球逐渐膨胀的过程中，气体对外做了0.6 J的功，同时吸收了0.9 J的热量，则该气体内能变化了________J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度________(选填“升高”或“降低”)．

[解析]　(1)密闭气体的体积增大，微观上表现为分子间距离增大，分子间的作用力减小，A错误；系统自发变化时总是向着熵增加的方向发展，B正确；气体的压强是大量做热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞而产生的，C错误；气体分子间隙很大，该密闭气体的体积远大于所有气体分子的体积之和，D错误．

(2)气体的质量为ρV，物质的量为，故该密闭气体的分子个数为NA．

(3)W＝－0.6 J，Q＝0.9 J，由热力学第一定律可知，该气体内能变化了0.3 J．气球脱离瓶颈，气体对外做功，由热力学第一定律知，气球内气体温度降低．

[答案]　(1)B　(2)NA　(3)0.3　降低

9．(5分)一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状态D的压强是2×104 Pa.

甲　　　　　　　　　乙

(1)求状态A的压强；

(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p­T图像，并分别标出A、B、C、D各个状态，不要求写出计算过程．

[解析]　(1)据理想气体状态方程：＝，则pA＝＝ Pa＝4×104 Pa.

(2)A→B等容变化、B→C等温变化、C→D等容变化，根据理想气体状态方程可求得各状态的参量．p­T图像及A、B、C、D各个状态如图所示．

[答案]　(1)4×104 Pa　(2)见解析图

10．(5分)处于n＝3的氢原子能够自发地向低能级跃迁，

(1)跃迁过程中电子动能和原子能量如何变化？

(2)可能辐射的光子波长是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)

[解析]　(1)由于电子从外轨道进入内轨道，半径变小，由于＝，则Ek＝mv2＝，由此可知动能增大；在此过程中，原子向外辐射光子，因此原子能量减少．

(2)原子的可能跃迁及相应波长

①从n＝3到n＝2

而E3＝－1.51 eV　E2＝－3.4 eV

由hν＝h＝Em－En得

λ1＝＝ m＝6.58×10－7m.

②从n＝3到n＝1而E1＝－13.60 eV

λ2＝＝ m＝1.03×10－7m.

③从n＝2到n＝1

则λ3＝＝ m

＝1.22×10－7m.

[答案]　(1)电子动能增大，原子能量减少　(2)6.58×10－7m　1.03×10－7m　1.22×10－7m

11．(6分)(多选)有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是(　　)

A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变

B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈

C．物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和

D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

ABC　[温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，A正确；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，B正确；物体的内能就是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，C正确；布朗运动是由液体分子的无规则运动引起的，D错误．故选ABC．]

12．(6分)(多选)频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝，能量为E，则光的速度为(　　)

A．　　　 B．pE

C．   D．

AC　[根据c＝λν，E＝hν，λ＝，即可解得光的速度为或.]

13．(6分)(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断下列说法中正确的是(　　)

A．核能发电对环境的污染比火力发电要小

B．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能

C．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能

D．如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简单，对环境污染更小

ABD　[目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故A、B正确，C错误；如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易，对环境污染也更小，D正确．]

14．(6分)如图所示为一分子势能随距离变化的图像，由图可知(　　)

A．r1处为分子的平衡位置

B．r2处为分子的平衡位置

C．无穷远处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力

D．若r＜r1，r越小，分子间势能越大，分子间仅有斥力存在

B　[A错，B对：由题图知，r2处分子势能最小，故r2处为分子的平衡位置；C错：无穷远处，分子间无相互作用力，但分子势能不是最小；D错：若r＜r1，则r小于分子之间的平衡距离，r越小，分子势能越大，分子间的斥力大于引力．]

15．(6分)(多选)如图所示，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢向右移动，由状态①变化到状态②，如果环境保持恒温，分别用p、V、T表示该理想气体的压强、体积、温度．气体从状态①变化到状态②，此过程可用下图中哪几个图像表示(　　)

A　　 　B　　　　　C　　　　　D

AD　[由题意知，由状态①到状态②过程中，温度不变，体积增大，根据＝C可知压强将减小．对A图像进行分析，p­V图像是双曲线即等温线，且由①到②体积增大，压强减小，故A正确；对B图像进行分析，p­V图像是直线，温度会发生变化，故B错误；对C图像进行分析，可知温度不变，体积却减小，故C错误；对D图像进行分析，可知温度不变，压强是减小的，故体积增大，D选项正确．]

16．(6分)(江苏泰州姜堰2019高二下期中)在热力学中有一种循环过程叫做焦耳循环．它由两个等压过程和两个绝热过程组成．图示为一定质量的理想气体的焦耳循环过程(A→B→C→D→A)．已知某些状态的部分参数如图所示(见图中所标数据)，回答下列问题：

(1)从状态C→D过程气体分子的平均动能会________(选填“变大”“变小”或“不变”)；

(2)已知状态A的气体温度TA＝580 K，求状态C的气体温度TC＝________K；

(3)若已知A→B过程气体对外放热Q＝－95 J，则A→B过程中内能的变化量ΔUAB＝________J，B→C过程外界对气体做的功WBC＝________J.

[解析]　(1)从状态C→D过程，气体的体积变大，压强不变，由盖—吕萨克定律＝可知，温度升高，气体分子的平均动能变大．

(2)根据理想气体状态方程，有＝，得TC＝··TA，代入数据解得TC＝580 K.

(3)A→B过程外界对气体做功W＝pΔV＝105×(1.2－0.6)×10－3 J＝60 J，气体放热Q＝－95 J.

则由热力学第一定律得A→B过程中内能的变化量ΔUAB＝W＋Q＝－35 J，从A到C气体的内能不变，从B到C为绝热过程，则从B→C过程外界对气体做的功WBC＝ΔUBC＝ΔUBA＝35 J.

[答案]　(1)变大　(2)580　(3)－35　35

17．(10分)裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核U为燃料的反应堆中，U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：

U＋n→Xe＋Sr＋3n

235.043 9　1.008 7　138.917 8　93.915 4

反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量(以原子质量单位u为单位)，已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，求：

(1)该反应中放出的能量是多少MeV?

(2)1 kg铀235大约产生多少能量？(保留两位有效数字)

[解析]　(1)裂变前后的质量亏损为

Δm＝mU＋mn－mXe－mSr－3mn

由质能方程ΔE＝Δm×931.5 MeV，得

ΔE＝(235.043 9－138.917 8－93.915 4－2×1.008 7)×931.5 MeV≈1.8×102 MeV.

(2)1 kg铀235的铀核数为n＝×6.02×1023个≈2.56×1024个．

故1 kg铀235完全裂变产生的能量约为

E＝n·ΔE＝2.56×1024×1.8×102 MeV≈4.6×1026MeV.

[答案]　(1)1.8×102 MeV　(2)4.6×1026MeV

18．(10分)如图所示，一竖直放置的气缸上端开口，气缸内壁有两个固定卡口M和N，卡口N距缸底的高度H，卡口M距缸底的高度2H.横截面积为S、质量为的活塞下方密封有一定质量的理想气体．开始时活塞处于卡口N处静止，气缸内气体温度为T0，压强为.活塞和气缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦，大气压强为p0.现用电阻为R的电热丝缓慢加热气缸中的气体，通过电热丝的电流为I.重力加速度为g.求：

(1)活塞开始上升时气体的温度T1；

(2)活塞恰好上升到卡口M时气体的温度T2；

(3)气体的温度升为T2的过程持续了时间t，不计电热丝由于温度升高而吸收的热量，试计算气体增加的内能ΔU.

[解析]　(1)当活塞开始上升时，对活塞受力分析，由平衡条件得

p1S＝p0S＋，解得p＝p0，

气体发生等容变化，由查理定律得＝，

解得T1＝T0.

(2)活塞从卡口N恰好升高到卡口M处的过程中，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律得＝，

解得T2＝3T0.

(3)活塞从卡口N恰好升高到卡口M处的过程中，气体对外界做功W＝－p1SH，

整个过程中气体吸收的热量为Q＝I2Rt，

由热力学第一定律ΔU＝Q＋W，

得ΔU＝I2Rt－p0SH.

[答案]　(1)T0　(2)3T0　(3)I2Rt－p0SH