阶段性综合复习训练（考查内容：第2章、第3章）（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

阶段性综合复习训练（考查内容：第2章、第3章）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于以下各图中所示的热学相关知识，描述正确的是（　　）
A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
B．图乙中，在r由变到的过程中分子力做负功
C．图丙中，曲线1对应的分子平均动能比曲线2对应的分子平均动能小
D．图丁中，一定质量的理想气体完成A→B→C→A一个循环中其温度始终不变
2．如图所示，一定质量的理想气体从状态A等压变化到状态B，下列说法正确的是（　　）
A．气体一定吸收热量 B．分子的平均动能减小
C．气体的内能可能减少 D．单位体积内的分子数增加
3．如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中，活塞的面积为S，质量为（p0为大气压强，g为重力加速度大小），活塞与汽缸底部相距为L。汽缸和活塞绝热性能良好，初始时气体的温度与外界大气温度均为T0。现接通电热丝加热气体，一段时间后断开，活塞缓慢向上移动0.5L后停止，整个过程中气体吸收的热量为4p0SL。忽略活塞与汽缸间的摩擦，则该过程中理想气体（　　）
A．压强逐渐减小 B．压强逐渐增大
C．内能的增加量为6p0SL D．内能的增加量为2p0SL
4．一定质量理想气体的状态变化如图所示，dabc为圆弧，cd为半径相同的圆弧。气体从状态a经状态b、c、d，最终回到a，则（　　）
A．从状态c到状态d是等温膨胀过程
B．从状态a到状态c，气体吸收热量，内能不变
C．处于状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少
D．从状态a经b、c、d回到状态a，气体吸收热量
5．如图所示为氢原子的能级示意图，现有大量处于能级的氢原子，用某种频率的单色光照射后，这些氢原子能辐射出10种频率的光，用这些辐射的光子照射逸出功为3.2eV的金属钙。下列说法正确的是（　　）
A．氢原子被单色光照射后跃迁到能级
B．单色光光子的能量为2.55eV
C．照射钙金属时有4种光能使金属钙发生光电效应
D．从金属钙中逃逸出来的光电子的最大初动能为7.0eV
6．某发射星云可认为完全由氢原子构成，其发光机理可简化为：能量为12.09eV的紫外光子照射该星云时，会使其氢原子从基态跃迁到激发态，处于激发态的氢原子会辐射光子。氢原子能级图如图所示，部分颜色的可见光光子能量范围见下表，则观测到该星云的颜色是（　　）
颜色 红 黄 蓝 紫
能量范围（eV） 1.62～1.99 2.07～2.20 2.78～2.90 2.90～3.11
A．红色 B．黄色 C．蓝色 D．紫色
7．红外测温仪只能捕获红外线，红外线光子的能量为。如图为氢原子的能级图，大量处在能级的氢原子向外辐射的光子中，能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有（　　）
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
8．处于 n=1能级的氢原子，向 n=3能级跃迁时（　　）
A．吸收光子，能量减少 B．吸收光子，能量增加
C．放出光子，能量减少 D．放出光子，能量增加
二、多选题
9．下列说法正确的是（　　）
A．分子间距离增大时，分子间引力和斥力都减小，分子势能可能增大
B．一定质量的气体，在体积不断膨胀的过程中，内能可能增加
C．液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能小
D．单位时间内气体分子对容器壁单位面积上的碰撞次数减小，气体的压强一定减小
E．一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的
10．如图所示为一定质量的理想气体由状态到状态再到状态的图，下列说法正确的是（　　）
A．状态到状态过程，气体密度变大
B．状态到状态过程，气体先放热再吸热
C．、两状态气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等
D．、两状态气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等
11．如图所示为氢原子的能级图。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时分别辐射出种不同频率的光子。已知，则（　　）
A．一定等于2
B．若，则可能有
C．若大量氢原子从能级跃迁到基态发出的光有两种可使某金属发生光电效应，则大量氢原子从能级跃迁到基态发出的光可能有4种可使该金属发生光电效应
D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射5种频率的光
12．氢原子能级结构如图所示，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，会发出不同频率的光，下列说法正确的是（　　）
A．这群氢原子最多可以发出6种频率的光
B．这群氢原子最多可以发出4种频率的光
C．从能级跃迁到能级发出的光子能量最大
D．从能级跃迁到能级发出的光子能量最大
三、实验题
13．在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组p-V图线。

（1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了 ，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可将图线转化为 图线；
（2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是 （多选）。
A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同
C． 某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快
（3）某小组缓慢推活塞进行实验得到了数据图像①，验证了“玻意耳定律”，请从分子动理论的角度解释这个过程： 。在这个过程中，理想气体 （选填“吸热”、“放热”或 “无热交换”）。
14．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。
（1）若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有
A．油滴质量m B．两板间的场强E C．当地的重力加速度g D．两板的长度L
（2）用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q=
（3）在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷。关于元电荷说法正确的是
A．油滴的电荷量可能是1.6×10-20C
B．油滴的电荷量可能是3.2×10-19C
C．元电荷就是电子
D．任何带电体所带电荷量可取任意值
四、解答题
15．如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度；
（2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度；
（3）已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
16．如图所示，圆柱形汽缸竖直悬挂于天花板，用横截面积为的轻质光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下悬挂质量为的重物，此时活塞处在距离汽缸上底面为的A处，气体的温度为。汽缸内的电阻丝加热，活塞缓慢移动到距离汽缸上底面为的B处。已知大气压为。
（1）求活塞在B处时的气体温度；
（2）求活塞从A处到B处的过程中气体对外界做功的大小，并分析气体的内能是增大还是减小。
（3）保持温度不变，当悬挂重物为时，打开汽缸阀门放出一部分的气体使得活塞仍处于B处，求放出气体的质量与原来汽缸内气体质量的比值。
17．已知氢原子的能级图如图甲所示，现用大量高能电子轰击一群处于基态的氢原子，轰击后可观测到氢原子发射了6种不同波长的光。利用氢原子发出的光照射某电路的K极，如图乙所示，发现电流表有示数，调节滑片P可使电流表示数减小到零。电极K由金属锌制成，其截止波长为372nm。已知普朗克常量约为6.63×10-34J s，光速c=3×108m/s，1eV=1.6×10-19J，则：（所有结果均保留三位有效数字）
（1）锌板逸出功及氢原子发射光子中能让电流表有示数的光子有几种？
（2）电流表示数为零时，电压表的示数至少为多少？
（3）求高能电子动能Ek的取值范围。

18．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示。求：
（1）b光产生的光电子的最大初动能（结果用eV为单位）；
（2）阴极K的逸出功W（结果用eV为单位）；
（3）反向遏止电压。

19．氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，用它发出的可见光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的可见光（1.6eV~3.leV）能使之发生光电效应，测得电流随电压变化的图像如图（c）所示，电子电荷量为e。求：
（1）阴极K逸出功；
（2）若这群氢原子发出的所有光直接照射阴极K，当时，光电子到达阳极A的最大动能。

第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．C
【详解】A．图甲中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越不明显，故A错误；
B．图乙中，在r由变到的过程中，分子势能减小，则分子力做正功，故B错误；
C．图丙中，曲线对应的分子速率大的分子数占总分子数的百分比大一些，可知
则曲线1对应的分子平均动能比曲线2对应的分子平均动能小，故C正确；
D．图丁中，完成A→B→C→A一个循环，温度先升高，后降低，再升高，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】B．一定质量的理想气体从状态A等压变化到状态B，根据盖-吕萨克定律得
由于气体的体积增大，所以气体的温度升高，则分子的平均动能应该增大，故B错误；
C．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，由于温度升高，所以气体的内能增加，故C错误；
D．一定质量的理想气体，分子总数不变，由于体积增大，所以单位体积内的分子数应该减小，故D错误；
A．根据上述分析可知，外界对气体做的功W＜0，气体内能的增量 U＞0，根据热力学第一定律
可知，Q＞0，即气体一定吸收热量，故A正确。
故选A。
3．D
【详解】AB．活塞缓慢移动，所以受力平衡，设气体压强为p1，则根据平衡条件和已知条件得
由此可知理想气体的压强不变，故A、B错误；
CD．气体对外界做的功
根据热力学第一定律得
解得
故C错误、D正确。
故选D。
4．C
【详解】A．题意可知从状态a到状态b是圆弧而不是双曲线，所以不是等温膨胀过程，故A错误；
B．状态a到状态c，气体压强相等，体积增大，根据理想气体状态方程
可知其温度必定升高，内能增加，又对外界做功，根据热力学第一定律，有
气体吸收热量，故B错误；
C．据上一选项分析，在状态c，气体体积较大，分子数密度较小，气体温度升高导致分子平均动能增加，在保持压强不变的情况下单位时间撞击单位面积的次数一定较少，故C正确；
D．状态a经b、c、d回到状态a，气体的温度不变，内能不变，外界对气体做功等于图形的面积，根据热力学第一定律，有
气体放出热量，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】A．被照射后的氢原子能辐射10种不同频率的光子，有
解得
所以氢原子跃迁到能级，故A错误；
B．单色光光子的能量
故B错误；
C．当氢原子从其他能级跃迁到能级时辐射的光子照射金属钙都能发生光电效应，共有4种光，故C正确；
D．当氢原子从能级跃迁到能级时辐射的光子能量最大，有
此光照射金属钙逃逸出来的光电子的最大初动能最大，有
故D错误。
故选C。
6．A
【详解】根据题意可知，此为大量氢原子跃迁的过程，而基态氢原子吸收紫外光子后发生跃迁，跃迁后的能量为
可知跃迁后的氢原子处于能级，而跃迁后的氢原子并不稳定，会向外辐射光子，再次跃迁回基态，其跃迁方式可以从能级跃迁至能级，再由能级跃迁至能级，或直接由能级跃迁至能级，由此可知氢原子从能级向基态跃迁的过程中会辐射3种频率的光子。从能级跃迁至能级释放的能量为
从能级跃迁至能级释放的能量
由能级跃迁至能级释放的能量
对比表中各种色光光子能量范围可知，从能级跃迁至能级时辐射的能量在红光光子能量范围内，其他两种跃迁所辐射的光子能量均不在所给色光光子能量范围内，因此，观测到该星云的颜色为红色。
故选A。
7．A
【详解】由氢原子能级示意图可知，氢原子从激发态向低能级跃迁时，根据可知，所辐射光子能量为0.31eV、0.97eV、2.86eV、13.06eV、0.66eV、2.55eV、12.75eV、1.89eV、12.09eV、10.2eV，红外线光子的能量为，则能被红外线测温仪捕获的不同频率的光子共有2种。
故选A。
8．B
【详解】根据波尔原子理论可知处于能级的氢原子，向能级跃迁时吸收光子，能量增加。
故选B。
9．ABE
【详解】A．分子势能随分子间距离变化如图
若分子间距从增大到无穷远时时，分子间引力和斥力都减小，分子势能增大，故A正确；
B．一定质量的气体，气体的内能有分子动能和分子势能，体积膨胀时，温度可能升高，则分子动能增加，内能可能增加，故B正确；
C．液体表面分子间的距离大于液体内部的分子距离，分子力表现为引力，则液体与空气接触的表面层分子的势能比液体内部分子的势能大，故C错误；
D．气体压强从微观上来理解，就是气体分子碰撞容器壁产生，力的大小由分子的碰撞数量和分子的平均作用力同时决定，碰撞数量减小时，分子的平均作用力可能增加，即气体的压强也可能增加，故D错误；
E．根据热力学第二定律的微观意义，一切自发过程总是向着分子热运动无序性增大的方向进行的，故E正确。
故选ABE。
10．CD
【详解】A．根据可知状态到状态过程，压强减小，温度升高，则体积变大，气体密度变小，选项A错误；
B．状态到状态过程，气体体积一直减小，外界对气体做功，即W>0；温度先升高后降低，则内能先增加后减小，根据 U=W+Q可知，气体在前一阶段的吸热放热不能确定，后一阶段气体一定放热，选项B错误；
CD．、两状态压强相等，气体分子对容器壁上单位面积的平均撞击力相等，但是温度和体积不等，则气体分子单位时间内撞击单位面积的次数不相等，选项CD正确；
故选CD。
11．BC
【详解】AB．根据
大量氢原子从至能级向基态跃迁时分别能发出1、3、6、10、15、21种不同频率的光子，则有
即
，
若
则有
，，
故A错误，B正确；
C．大量氢原子从能级跃迁到基态发出3种光，有两种可使某金属发生光电效应，则该金属的逸出功
即
则大量氢原子从能级跃迁到基态发出的光可能有4种可使该金属发生光电效应，故C正确；
D．一个处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射4种频率的光，故D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】AB．一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，这群氢原子最多可以发出不同频率的光的数目为
故A正确，B错误；
CD．一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁，根据波尔理论有
可知，越小，发出的光子能量越大，即从能级跃迁到能级发出的光子能量最大，故C正确，D错误。
故选AC。
13． 控制气体的温度不发生变化 或 AB/BA 见解析 放热
【详解】
（1）[1] 实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的温度不发生变化。
[2] 根据理想气体状态方程
可得
或
为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，能较直观的判定该关系，可将图线转化为或图像。
（2）[3]AB．根据，由曲线可知对于同一V值所对应的p值不同，故两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，可知当气体质量一定时，若两组实验环境温度T不同， pV乘积不等；同理，当两组封闭气体的质量不同时，pV乘积不等，故AB正确；
CD．若某组器材的气密性不佳，在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故CD错误。
故选AB。
（3）[4]一定质量的理想气体，其分子总数是一个定值，当温度保持不变时，则分子的平均速率也保持不变，当其体积增大几倍时，则单位体积内的分子数变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比，这就是玻意耳定律。
[5]缓慢推活塞，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，故气体放热。
14． ABC B
【详解】（1）[1]平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，则有
所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的场强E，当地的重力加速度g。
故选ABC。
（2）[2]用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量
（3）[3]AB．在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为e=1.6×10-19C，则可知油滴的电荷量可能是3.2×10-19C，而1.6×10-20C不是元电荷的整数倍；故A错误，B正确；
CD．元电荷不是电子，只是在数值上等于电子或质子的带电量；任何带电体所带电荷量都只能是元电荷的整数倍，故CD错误。
故选B。
15．（1）；（2）；（3）160J
【详解】（1）初始时，对活塞
解得
当物块对地面无压力时，对活塞
解得
对气体，由等容变化
解得
（2）对气体，由等压变化
即
解得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功
根据热力学第一定律
得
放出热量为160J
16．（1）360K；（2）128J，增加；（3）
【详解】（1）A到B为等压过程，根据盖吕萨克定律
即
得
（2）设气体压强为p，活塞受力平衡
得
气体对外界做功
理想气体的分子势能忽略不计，而温度升高则分子动能增加，内能由分子势能和分子动能组成，所以气体内能增加。
（3）打开阀门前在B处
，
悬挂后
得压强
若不打开阀门，气体体积设为
该等温过程
得
放出气体的质量与原来汽缸内气体质量的比值
17．（1）3种；（2）9.42V；（3）12.75eV≤Ek<13.06eV
【详解】（1）金属锌的截止波长为372nm，则逸出功为
氢原子发射6种不同波长的光，可知是从n=4跃迁到低能级，则能级差大于3.34eV的跃迁有4→1，3→1，2→1，即能让电流表有示数的光子种数为3种；
（2）因从4→1的跃迁放出光子的能量为
对应的光电子最大初动能最大，根据
解得电流表示数为零时，电压表的示数至少为
（3）高能电子与氢原子碰撞后氢原子跃迁到n=4能级；高能电子与氢原子碰撞的过程中氢原子中的电子只能吸收一部分高能电子的能量，所以高能电子的最小动能为
高能电子的最大动能为
则高能电子的动能范围
18．（1）8.9eV；（2）；（3）
【详解】（1）对b光产生的光电子分析有
解得
（2）对b光的光子，有
所以逸出功为
（3）对a光的光子，有
联立解得
19．（1）；（2）
【详解】（1）由图（a）知氢原子发出的可见光是由高能级向第二能级跃迁
根据其中Uc=1.6V可得
阴极K逸出功
（2）从5→1的跃迁辐射光子能量最大，即
最大初动能
光电子到达阳极A的最大动能。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页