新人教版选择性必修第三册高中物理 全册核心素养 检测卷(含解析）

全册核心素养检测卷
考试时间：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．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．关于固体和液体，下列说法正确的是(　　)
A．玻璃、石墨和金刚石都是晶体
B．单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点
C．当液体与固体接触时，附着层(即固液间的接触层)内的液体分子之间表现为斥力
D．液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化
2．图1、2中，一个是分子势能与分子间距离的关系图像，另一个是分子间作用力与分子间距离的关系图像，r0为平衡位置．现让相距较远的两分子仅在相互间分子力作用下，由静止开始相互接近．若两分子相距无穷远时分子势能为零，则在两分子相互接近过程中，由图像分析可知(　　)
A．分子间的作用力先增大后减小再增大
B．分子势能先增大后减小再增大
C．分子运动的加速度先增大后减小
D．分子的动能先减小后增大
3.
一定质量的理想气体从状态A经过B、C、D再到A，其体积V和热力学温度T的关系图像如图所示，BA和CD的延长线均经过O点，则下列说法正确的是(　　)
A．状态B的压强小于状态C的压强
B．状态B的内能和状态D的内能不同
C．从状态C到状态D，每个气体分子的速率都减小
D．从A到B的过程中，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数增加
4．如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置，图乙为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，图丙为氢原子的能级图，图丁给出了几种金属的逸出功和极限频率的关系．以下说法正确的是(　　)
A.若b光为绿光，a光可能是紫光
B．若a光为绿光，c光可能是紫光
C．若c光光子能量为2.81eV，用它照射由金属铷构成的阴极，所产生的大量光电子去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子，可能产生6种不同频率的光
D．若c光光子能量为2.81eV，用它直接照射大量处于n＝2激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光
5．用频率分别为ν和2ν的光照射某种金属材料，已知该金属的逸出功为hν，其中h为普朗克常量，则两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为(　　)
A．1∶2B．1∶3C．1∶4D．1∶5
6．自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态．某些原子核的衰变情况如图所示(N表示中子数，Z表示质子数)，则下列说法正确的是(　　)
A．由Ra到Ac的衰变是α衰变
B．已知Ra的半衰期是T，则8个Ra原子核经过2T时间后还剩4个
C．从Th到Pb共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
7.
如图所示，一定量的理想气体从状态a开始，经历两个状态变化过程，先后到达状态b和c，下列说法正确的是(　　)
A．在a→b过程中气体从外界吸收热量
B．在b→c过程中气体对外界做功
C．在a→b过程中气体的内能逐渐变大
D．在b→c过程中气体的内能逐渐变小
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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8．关于光的本质，下列说法正确的是(　　)
A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波
C．光的波长越长，光子的能量越大D．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
9．原子弹的核反应原理是通过热中子n撞击铀U，如果中子动能不够大，将无法引发核反应，假设某中子以v0的速度撞击静止的U原子核，撞击后中子与铀原子核粘在一起，发生核反应，已知中子质量为mn，铀原子核质量为mU，下列说法正确的是(　　)
A．mn∶mU＝1∶235
B．mn∶mU＝1∶92
C．碰撞过程中中子损失的动能等于铀原子核增加的动能
D．碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能
10.
“二氧化碳跨临界直冷制冰”是北京冬奥会的“中国方案”，国家速滑馆5000m2的冰面全由它制成，冰面温差可控制在±0.5℃以内．其制冰过程可简化为图中的循环过程，其中横轴为温度T，纵轴为压强p；过程A→B：一定量的二氧化碳在压缩机的作用下变为高温高压的超临界态(一种介于液态和气态之间，分子间有强烈相互作用的特殊状态)；过程B→C：二氧化碳在冷凝器中经历一恒压过程向外放热而变成高压液体；过程C→D：二氧化碳进入蒸发器中蒸发，进而使与蒸发器接触的水降温而凝固；过程D→A：二氧化碳经历一恒压过程回到初始状态．下列说法正确的是(　　)
A．过程A→B中，每个二氧化碳分子的动能都将增大
B．过程B→C中，二氧化碳遵循理想气体的等压变化规律
C．过程D→A中，若二氧化碳可看作理想气体，则该过程中二氧化碳将吸热
D．过程D→A中，气体对外做功
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(6分)小代同学在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，有以下几个实验步骤：
①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等待油酸薄膜形状稳定；
②往边长40cm的浅盘内倒入深度约2cm的水，水面稳定后将适量的痱子粉均匀撒在水面上；
③用滴管向量筒内滴入油酸酒精溶液，发现N＝50滴油酸酒精溶液体积为V＝1cm3，计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
④将玻璃板盖在浅盘上，将油膜形状描绘在玻璃板上；
⑤如图所示将画有油膜形状的玻璃板平放到坐标纸上(坐标纸上小方格的边长为a＝3cm)，计算出油膜的面积，根据油酸体积和油膜面积计算出油酸分子直径的大小．
完成下列填空：
(1)上述操作步骤正确的顺序是________．(填写序号)
(2)实验前用1cm3油酸配制成800cm3油酸酒精溶液，由实验所得数据可得油酸分子直径为________(保留两位有效数字).
12.
(10分)如图1所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．
(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”“减小”或“不变”).
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转．
(3)为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图2所示的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V，则光电管阴极材料的逸出功为________eV.
13．(10分)原子物理中常把碳12的原子质量的叫作“原子质量单位”，用1u表示(u＝1.6606×10－27kg).根据E＝mc2可知：1u相当于931.5MeV的能量．静止的放射性元素钚P发生α衰变成为铀U.已知P、U和α粒子的质量分别为239.0521u、235.0439u和4.0026u．求：
(1)写出该核的衰变方程；
(2)若反应中释放出的核能全部转化为U和α粒子的动能，α粒子的动能为多少MeV？(结果保留2位有效数字)
14．(12分)玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动．他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动．已知氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和．电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k.氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1，电势能为Ep＝－k(取无穷远处电势能为零).(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)
(1)求氢原子处于基态时电子的动能及氢原子的总能量．(用字母表示即可)
(2)若已知基态能量E1＝－13.60eV，电子电荷量e＝1.6×10－19C，要使处于n＝2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？(结果保留三位有效数字)
(3)下图为氢原子能级图．若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？
15.
(16分)[2023·武汉高二检测]如图所示，P、Q是两个厚度不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1＝30cm2、S2＝10cm2，质量分别为M1＝1.5kg、M2＝2.5kg，它们之间用一根长为d的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度T1＝600K，活塞P下方气柱(较粗的一段气柱)长为d＝12cm，已知大气压强p0＝1×105Pa，g取10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气．
(1)求活塞静止时汽缸内气体的压强；
(2)若缸内气体的温度逐渐降为了T2＝300K，已知该过程中缸内气体的内能减小了100J，求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q.
全册核心素养检测卷
1．答案：D
解析：玻璃是非晶体，石墨和金刚石都是晶体，选项A错误；单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，选项B错误；液体和固体接触时，附着层内的分子可能表现为引力(浸润)也可能表现为斥力(不浸润)，选项C错误；液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化，选项D正确．故选D.
2．答案：A
解析：当r＝r0时分子力表现为零，此时分子势能最小，可知图1为分子间作用力与分子间距离的关系图像，图2是分子势能与分子间距离的关系图像；当两分子相互接近过程中，由图1可知，分子间的作用力先增大后减小再增大，选项A正确；当两分子相互接近过程中，由图2可知，分子势能先减小后增大，选项B错误；因为分子间的作用力先增大后减小再增大，则分子运动的加速度先增大后减小再增大，选项C错误；因分子力先做正功后做负功，则分子的动能先增大后减小，选项D错误．
3．答案：A
解析：根据理想气体状态方程有＝C可知，V T图像上各点与原点连线的斜率与压强的倒数成正比，所以状态B的压强小于状态C的压强，故A正确；状态B和状态D的温度相同，所以内能相同，故B错误；从状态C到状态D，温度降低，气体的平均动能变小，但不是每个气体分子的速率都减小，故C错误；从A到B的过程中，气体压强不变，体积变大，温度升高，气体分子数密度减小，而气体分子平均速率变大，气体分子对器壁的平均碰撞力变大，根据气体压强的微观解释可知单位时间、单位面积与容器壁碰撞的分子数减小，故D错误．
4．答案：C
解析：由光电效应方程Ek＝hν－W0，eUc＝Ek
联立解得eUc＝hν－W0
即光束照射同一块金属时，若遏止电压相同，说明入射光的频率相同，遏止电压越大，入射光的频率越大，因此可知a光和c光的频率一样且均小于b光的频率，故AB错误；
用光子能量为2.81eV的c光照射由金属铷构成的阴极，产生的光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝2.81－2.13eV＝0.68eV
大量具有最大初动能的光电子去撞击大量处于n＝3激发态的氢原子，这些氢原子吸收能量为ΔE＝－0.85－(－1.51) eV＝0.66eV
从而跃迁到n＝4能级，当大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可向外辐射的光的频率种数为C＝6
故C正确，D错误．
5．答案：C
解析：根据W0＝hν，hν＝W0＋Ekm，eUc＝Ekm
可求得遏止电压之比为Uc1∶Uc2＝1∶4，故选C.
6．答案：C
解析：由Ra到Ac的衰变方程为RaAc＋e即为β衰变，故A错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核不适用，故B错误；从Th到Pb质量数少20，则发生了5次α衰变，根据反应前后质量数、电荷数守恒可得，发生2次β衰变，故C正确；图中发生α衰变和β衰变时，往往伴随γ射线产生，故D错误．
7．答案：D
解析：由图可知，在a→b过程中气体体积减小，外界对气体做功Wab>0
ab图像反向过原点，说明等温变化，所以内能不变ΔU＝0
根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W
可知Qab<0
气体对外界放出热量，故AC错误；
在b→c过程中体积变小，外界对气体做功，故B错误；
在b→c过程中压强不变，根据玻意耳定律＝，Vb>Vc
可知Tb>Tc
温度降低，所以内能逐渐变小，故D正确．
8．答案：ABD
解析：光波在空间各点出现的概率大小可以用波动规律来描述，但单个光子无法预测轨迹，所以光波是一种概率波，A正确；由麦克斯韦电磁理论可知光波是一种电磁波，B正确；光的波长越长频率越小，光子的能量也越小，C错误；只有波才会出现干涉和衍射现象，所以光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，D正确．
9．答案：AD
解析：元素左上方数字表示元素的质量数，则有mn∶mU＝1∶235，A正确，B错误；撞击后中子与铀原子核粘在一起，可知碰撞为非弹性碰撞，碰撞过程系统有能量损失，所以碰撞过程中中子损失的动能大于铀原子核增加的动能，故C错误，D正确．
10．答案：CD
解析：根据图像可知，过程A→B中，温度升高，二氧化碳分子的平均动能将增大，但不是每个二氧化碳分子的动能都将增大，故A错误；过程B→C中，二氧化碳在C是液态，不是气体，不符合理想气体等压变化规律的条件，因此二氧化碳不遵循理想气体的等压变化规律，故B错误；过程D→A中，若二氧化碳可看作理想气体，压强不变，温度升高，根据盖吕萨克定律可知，体积一定增大，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q由于温度升高，故二氧化碳的内能增大，又由于体积增大，二氧化碳对外做功，所以该过程中二氧化碳将吸热，故CD正确．
11．答案：(1)③②①④⑤　(2)2.5×10－8cm
解析：(1)“用油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为：首先配制酒精油酸溶液，测定一滴油酸酒精溶液的体积(题中的③)，准备浅水盘(题中的②)，形成油膜(题中的①)，描绘油膜边缘(题中的④)，最后测量油膜面积，计算分子直径(题中的⑤)，故操作步骤正确的顺序是：③②①④⑤；
(2)一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
V＝×＝2.5×10－5mL
图中面积超过正方形一半的正方形个数为112个，
故S＝112×9＝1008cm2
油酸分子直径为d＝＝≈2.5×10－8cm.
12．答案：(1)减小　(2)无　(3)4.5
解析：(1)在A处用紫光灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带少量负电的金属小球与锌板接触，会使锌板上带的正电荷减少，则验电器指针偏转角将减小．
(2)产生光电效应需要入射光的频率达到截止频率以上，与光照强度无关．用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，即黄光的频率低于截止频率．改用强度更大的红外线灯照射锌板，红外线的频率小于黄光的频率，则红外线也不能使锌板产生光电效应，则验电器指针无偏转．
(3)当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V，说明遏止电压为6.0V．则最大初动能为Ek＝eU＝6.0eV由光电方程Ek＝hν－W0可得，光电管阴极材料的逸出功为W0＝hν－Ek＝10.5eV－6eV＝4.5eV
13．答案：(1)PuU＋He　(2)5.1MeV
解析：(1)衰变过程中电荷数守恒、质量数守恒，根据题意可得衰变方程为PuU＋He
(2)Pu在衰变过程中质量亏损Δm＝mPu－mU－mα
代入数据，得Δm＝0.0056u
其产生的能量E＝0.0056×931.5MeV＝5.2MeV
Pu衰变过程中动量守恒，U和α粒子动量大小相等方向相反，根据动量和动能的关系Ek＝
可得＝
根据题意，反应中释放出的核能全部转化为动能，则有Ekα＝E
代入数据，得Ekα≈5.1MeV
14．答案：(1)，－　(2)8.21×1014Hz　(3)4条
解析：(1)根据题意，设氢原子处于基态时电子绕原子核做圆周运动的速率为v，由牛顿第二定律有＝m
又有Ek＝mv2
联立可得，氢原子处于基态时电子的动能为Ek＝
氢原子的总能量为E＝Ek＋Ep＝－
(2)要使处于n＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跳跃到无限远处，则有hν＝0－E2
由能级公式可得E2＝
联立代入数据解得ν≈8.21×1014Hz
(3)根据题意，由公式W0＝hν可得，钠的逸出功为
W0＝2.49eV
一群处于n＝4的激发态的氢原子向基态跃迁时，能放出光子的能量为E41＝E4－E1＝12.75eV>2.49eV
则此光子可以使钠发生光电效应，同理可得
E31＝12.09eV>2.49eV
E21＝10.2eV>2.49eV
E42＝2.55eV>2.49eV
E32＝1.89eV<2.49eV
E43＝0.66eV<2.49eV
则共有4条谱线可使钠发生光电效应．
15．答案：(1)1.2×105Pa　(2)10cm　124J
解析：(1)对两个活塞的整体受力分析可得
(M1＋M2)g＋p0(S1－S2)＝p(S1－S2)
解得p＝1.2×105Pa
(2)由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则
＝
其中V1＝S1d＋S2·d
V2＝S1(d－h)＋S2·(d＋h)
解得h＝10cm<12cm
活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得
ΔU＝W＋Q
其中W＝p(S1h－S2h)
以上解得Q＝－124J
放出热量为124J．