综合测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.关于能量和能源,下列说法正确的是( )
A.在能源利用的过程中,能量在数量上并未减少
B.由于自然界中总的能量守恒,所以不需要节约能源
C.能量耗散说明能量在转化过程中不断减少
D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
2.下列说法正确的是( )
A.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
B.天然放射现象的发现,说明原子是可以再分的
C.原子核经过衰变生成新核,则新核的总质量小于原核的质量
D.黑体辐射的实验表明,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动
3.下列说法正确的是( )
A.晶体体积变大,其分子势能一定变大
B.大头针能浮在水面上,是由于水的表面存在张力
C.物体温度不变,其内能一定不变
D.气体分子热运动越剧烈,气体压强越大
4.已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为t和2t,则相同质量的A和B经过2t时间后,剩余的A和B质量之比为( )
A.1∶4
B.1∶2
C.2∶1
D.4∶1
5.下列说法正确的是( )
A.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量
C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性
D.宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动
6.如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则( )
A.锌板带正电,验电器带负电
B.若改用强度更小的紫外线照射锌板,则验电器的指针也会偏转
C.若改用红外线照射锌板,则验电器的指针仍然会发生偏转
D.这个现象可以说明光具有波动性
7.如图所示,用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的汽缸内(活塞与汽缸壁之间无摩擦),现通过汽缸内一电阻丝对气体加热,则下列图像中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是( )
8.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒减少的质量最接近( )
A.1036 kg
B.1018 kg
C.1013 kg
D.109 kg
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16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)
9.把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的,如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜,观察到棉线的形状和图中所标的箭头方向合理的是( )
10.下列说法正确的是( )
A.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B.液体表面张力方向与液面垂直并指向液体内部
C.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加
D.当分子间距离增大时,分子间的引力增大,斥力减小
11.下列关于热学现象的说法正确的有( )
A.温度高的同种物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
C.雨伞伞面上有许多细小的孔,却能遮雨,是因为水具有表面张力
D.给自行车打气时气筒压下后反弹,主要是由分子斥力造成的
12.下列说法正确的是( )
A.光和电子都具有波粒二象性
B.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
C.比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定
D.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生4种不同频率的光子
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子,后来,人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子HeNiCuH+X,该反应中的X是 (选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后,对原子核反应的持续研究为核能的利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是 (选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。
14.(8分)在用油膜法估测分子大小的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积分数为A,n滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
(1)用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为 。
(2)油酸分子直径约为 。
15.(8分)一定质量的理想气体由状态A 经等压变化到状态B,气体吸收热量为Q1;再由B状态经等容变化到状态C,气体放出热量为Q2。状态A:VA=0.2 m3,TA=200 K;
状态B:VB= m3,TB=400 K;状态C:TC=200 K,则Q1 (选填“>”“=”或“<”)Q2。
16.(8分)下图是氢原子的能级图,原子从n=4能级向n=2能级跃迁所放出的光子刚好能使某种金属材料发生光电效应。求:
(1)该金属的逸出功;
(2)原子从n=2能级向n=1能级跃迁所放出的光子照射该金属,产生的光电子的最大初动能。
17.(14分)在大气中,空气团运动时经过各气层的时间很短,因此,运动过程中空气团与周围空气热量交换极少,可看作绝热过程。潮湿空气团在山的迎风坡上升时,水汽凝结成云,到山顶后变得干燥,然后沿着背风坡下降时升温,气象上称这股干热的气流为焚风。
(1)空气团在山的迎风坡上升时温度降低,试说明其原因。
(2)设空气团的内能U与温度T满足U=CT(C为一常数),空气团沿着背风坡下降过程中,外界对空气团做的功为W,求此过程中空气团升高的温度ΔT。
18.(16分)如图所示,圆柱形汽缸竖直放置,质量m=2.0 kg,横截面积S=1.0×10-3 m2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁密封良好,不计摩擦,不计活塞和汽缸的厚度。开始时活塞距汽缸底距离h1=0.50 m,此时温度T1=300 K。给汽缸缓慢加热至T2,活塞上升到距离汽缸底h2=0.80 m处,同时缸内气体内能增加250 J,已知外界大气压p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2。求:
(1)缸内气体加热后的温度T2;
(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q。综合测评(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24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.关于能量和能源,下列说法正确的是( )
A.在能源利用的过程中,能量在数量上并未减少
B.由于自然界中总的能量守恒,所以不需要节约能源
C.能量耗散说明能量在转化过程中不断减少
D.人类在不断地开发和利用新能源,所以能量可以被创造
答案：A
解析：根据能量守恒定律可知,在能源使用过程中,能量在数量上并未减少,故选项A正确,选项C错误。虽然自然界中的总能量不会减少,但是能源的品质会降低,无法再利用,故需要节约能源,选项B错误。根据能量守恒可知,能量不会被创造,故选项D错误。
2.下列说法正确的是( )
A.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
B.天然放射现象的发现,说明原子是可以再分的
C.原子核经过衰变生成新核,则新核的总质量小于原核的质量
D.黑体辐射的实验表明,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动
答案：C
解析：β射线是原子核发生β衰变时,原子核内的一个中子变为质子,同时释放一个电子后形成的电子流,A项错误。天然放射现象使人们认识到原子核有复杂的结构,是可分的,B项错误。衰变过程中有质量亏损,伴随能量放出,新核的总质量小于原核的质量,C项正确。黑体辐射的实验表明,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短方向移动,D项错误。
3.下列说法正确的是( )
A.晶体体积变大,其分子势能一定变大
B.大头针能浮在水面上,是由于水的表面存在张力
C.物体温度不变,其内能一定不变
D.气体分子热运动越剧烈,气体压强越大
答案：B
解析：当两分子间的距离增大时,若分子力是斥力,则分子力做正功,分子势能变小;若分子力是引力,则分子力做负功,分子势能变大,故A项错误。大头针能浮在水面上,是由于水的表面层的分子距离较大,分子间为引力,即存在张力,故B项正确。物体温度不变,说明分子平均动能不变,但若等温压缩或膨胀,则分子势能改变,其内能也会改变,故C项错误。气体分子的压强由温度和体积共同决定,气体分子热运动越剧烈,气体的温度越高,但气体压强不一定越大,故D项错误。
4.已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为t和2t,则相同质量的A和B经过2t时间后,剩余的A和B质量之比为( )
A.1∶4
B.1∶2
C.2∶1
D.4∶1
答案：B
解析：由半衰期含义可知,A经过两个半衰期剩余的质量为原来的,B经过一个半衰期,剩余的质量为原来的,所以剩余的A、B质量比为1∶2,B项正确。
5.下列说法正确的是( )
A.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量
C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性
D.宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动
答案：B
解析：由德布罗意理论知,宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,但仍具有波粒二象性,选项A、D错误。康普顿效应说明光子除了具有能量之外还有动量,选项B正确。波粒二象性是光子的特性,单个光子也具有波粒二象性,选项C错误。
6.如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则( )
A.锌板带正电,验电器带负电
B.若改用强度更小的紫外线照射锌板,则验电器的指针也会偏转
C.若改用红外线照射锌板,则验电器的指针仍然会发生偏转
D.这个现象可以说明光具有波动性
答案：B
解析：用紫外线照射锌板,锌板失去电子,带正电,验电器与锌板相连,则验电器的金属球和金属指针带正电,故A项错误。根据光电效应的条件可知发生光电效应与光的强度无关,若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转,故B项正确。根据光电效应的条件可知若改用红外线照射锌板,不一定能发生光电效应,所以验电器的指针不一定会发生偏转,故C项错误。光电效应说明光具有粒子性,故D项错误。
7.如图所示,用一绝热的活塞将一定质量的理想气体密封在绝热的汽缸内(活塞与汽缸壁之间无摩擦),现通过汽缸内一电阻丝对气体加热,则下列图像中能正确反映气体的压强p、体积V和温度T之间关系的是( )
答案：B
解析：气体做等压变化,B选项中图像表示的是等压变化,故只有B正确。
8.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒辐射出的能量约为4×1026 J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒减少的质量最接近( )
A.1036 kg
B.1018 kg
C.1013 kg
D.109 kg
答案：D
解析：由爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2知,Δm= kg=4×109 kg,选项D正确。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16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)
9.把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的,如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜,观察到棉线的形状和图中所标的箭头方向合理的是( )
答案：AD
解析：用烧热的针刺破上侧的薄膜,下侧薄膜的表面张力,会使细线向下弯曲,故选项A正确。用烧热的针刺破一侧的薄膜,不可能两侧都有张力,故选项B错误。用烧热的针刺破下侧的薄膜,上侧薄膜的表面张力,使细线向上弯曲,故选项C错误,选项D正确。
10.下列说法正确的是( )
A.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
B.液体表面张力方向与液面垂直并指向液体内部
C.一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,内能一定增加
D.当分子间距离增大时,分子间的引力增大,斥力减小
答案：AC
解析：石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同,选项A正确。表面张力产生在液体表面层,它的方向平行于液体表面,而非与液面垂直,选项B错误。由=c(c为常数)知,一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中,温度一定升高,内能一定增加,选项C正确。当分子间距离增大时,分子间的引力和斥力均减小,选项D错误。
11.下列关于热学现象的说法正确的有( )
A.温度高的同种物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
C.雨伞伞面上有许多细小的孔,却能遮雨,是因为水具有表面张力
D.给自行车打气时气筒压下后反弹,主要是由分子斥力造成的
答案：AC
解析：温度是分子平均动能的标志,温度高的同种物体平均动能大,但内能不一定大,内能的大小还与质量等因素有关系,故A项正确。布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动,它反映的是液体分子的无规则的运动,故B项错误。雨伞伞面上有许多细小的孔却能遮雨,是因为水的表面张力的作用,故C项正确。用打气筒给自行车打气时,气筒压下后反弹,是由于气筒内气体对活塞有压强,产生压力,不是由于气体分子间有斥力,故D项错误。
12.下列说法正确的是( )
A.光和电子都具有波粒二象性
B.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
C.比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定
D.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生4种不同频率的光子
答案：AC
解析：光和电子都具有波粒二象性,选项A正确。放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关,选项B错误。比结合能越大,原子中核子结合得越牢固,原子核越稳定,选项C正确。大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,最多可产生=6种不同频率的光子,选项D错误。
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子,后来,人们用α粒子轰击Ni核也打出了质子HeNiCuH+X,该反应中的X是 (选填“电子”“正电子”或“中子”)。此后,对原子核反应的持续研究为核能的利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是 (选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”)。
答案：中子 核裂变
解析：设X的质量数为A,质子数为Z,即X,由质量数守恒得A=4+60-62-1=1,由电荷数守恒得Z=2+28-29-1=0,则知X是中子;目前人类获得核能的主要方式是重核的裂变。
14.(8分)在用油膜法估测分子大小的实验中,已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积分数为A,n滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上,待油膜稳定后,在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示),测得油膜占有的正方形小格个数为X。
(1)用以上字母表示一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为 。
(2)油酸分子直径约为 。
答案：(1)
(2)
解析：(1)由题意可知,一滴油酸酒精溶液中的纯油酸的体积为V0=。
(2)一滴油酸酒精溶液所形成的油膜的面积为S=Xa2,所以油膜的厚度,即油酸分子的直径为d=。
15.(8分)一定质量的理想气体由状态A 经等压变化到状态B,气体吸收热量为Q1;再由B状态经等容变化到状态C,气体放出热量为Q2。状态A:VA=0.2 m3,TA=200 K;
状态B:VB= m3,TB=400 K;状态C:TC=200 K,则Q1 (选填“>”“=”或“<”)Q2。
答案：0.4 >
解析：设气体在B状态时的体积为VB,由盖-吕萨克定律得,代入数据解得VB=0.4 m3;因为TA=TC,故A→B增加的内能与B→C减小的内能相同,而A→B过程气体对外做功,B→C过程气体不做功,由热力学第一定律可知Q1大于Q2。
16.(8分)下图是氢原子的能级图,原子从n=4能级向n=2能级跃迁所放出的光子刚好能使某种金属材料发生光电效应。求:
(1)该金属的逸出功;
(2)原子从n=2能级向n=1能级跃迁所放出的光子照射该金属,产生的光电子的最大初动能。
答案：(1)2.55 eV
(2)7.65 eV
解析：(1)逸出功W0=E4-E2=-0.85 eV+3.40 eV=2.55 eV。
(2)光子能量hν=-3.40 eV+13.6 eV=10.2 eV
光子的最大初动能Ekm=hν-W0=10.2 eV-2.55 eV=7.65 eV。
17.(14分)在大气中,空气团运动时经过各气层的时间很短,因此,运动过程中空气团与周围空气热量交换极少,可看作绝热过程。潮湿空气团在山的迎风坡上升时,水汽凝结成云,到山顶后变得干燥,然后沿着背风坡下降时升温,气象上称这股干热的气流为焚风。
(1)空气团在山的迎风坡上升时温度降低,试说明其原因。
(2)设空气团的内能U与温度T满足U=CT(C为一常数),空气团沿着背风坡下降过程中,外界对空气团做的功为W,求此过程中空气团升高的温度ΔT。
答案：(1)坡上空气压强小,气团绝热膨胀,对外做功,温度降低。
(2)
解析：(1)坡上空气压强小,气团绝热膨胀,对外做功,温度降低。
(2)根据U=CT得ΔU=CΔT ①
由热力学第一定律得ΔU=Q+W ②
Q=0 ③
联立①②③解得ΔT=。
18.(16分)如图所示,圆柱形汽缸竖直放置,质量m=2.0 kg,横截面积S=1.0×10-3 m2的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁密封良好,不计摩擦,不计活塞和汽缸的厚度。开始时活塞距汽缸底距离h1=0.50 m,此时温度T1=300 K。给汽缸缓慢加热至T2,活塞上升到距离汽缸底h2=0.80 m处,同时缸内气体内能增加250 J,已知外界大气压p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2。求:
(1)缸内气体加热后的温度T2;
(2)此过程中缸内气体吸收的热量Q。
答案：(1)480 K (2)286 J
解析：(1)气体做等压变化,根据盖-吕萨克定律可得
解得T2=480 K。
(2)缸内气体压强p=p0+=1.2×105 Pa
在气体膨胀的过程中,气体对外做功为
W=pΔV=36 J
根据热力学第一定律ΔU=-W+Q
得Q=ΔU+W=286 J。
