2025人教版高中物理选择性必修第三册强化练习题（有解析）--全书综合测评

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2025人教版高中物理选择性必修第三册
全书综合测评
一、单项选择题(本大题共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个符合题目要求)
1.下列关于固体、液体、气体的说法中正确的是 (　　)
A.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端就会变钝,这是高温使分子热运动加剧的缘故
B.用磙子压紧土壤,有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液体的流动性,又像某些晶体那样具有光学各向异性
D.某种液体是否浸润固体,仅由液体的性质决定,与固体的性质无关
2.关于下列实验及现象的说法,正确的是 (　　)
A.图甲说明薄板是非晶体
B.图乙说明气体速率分布随温度变化而变化,且T1>T2
C.图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关
D.图丁说明水黾受到了浮力作用
3.以下说法中正确的是 (　　)
　　　　
　　　　
A.甲图是α粒子散射实验示意图,当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数量最多
B.乙图是氢原子的能级示意图,氢原子从n=2能级跃迁到n=4能级时放出了一定能量的光子
C.丙图是光电效应实验示意图,无光照射时验电器指针不张开,当有紫外线照射锌板时,验电器的指针发生了偏转,此时验电器的金属杆带正电荷
D.爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
4.在某汽车轮胎内充入一定质量的理想气体,将其从室内搬到室外,胎内气体的温度升高。假设该过程中胎内气体的体积不变,且轮胎不漏气,下列说法正确的是 (　　)
A.胎内每个气体分子的动能都增大
B.胎内气体的压强增大
C.胎内气体向外放热
D.胎内气体的分子势能增大
5.下列说法正确的是 (　　)
A.电子的发现使人们认识到原子核是可以再分的
B.一块纯净的放射性元素矿石,经过一个半衰期以后,它的总质量仅剩下一半
C.镅241衰变方程为AmNp+X+γNp的比结合能大于Am
D.核反应堆中镉棒的作用是释放中子以保证核裂变能持续进行
6.分子a固定在x轴上的O点,另一分子b由无穷远处只在分子间作用力的作用下沿x轴负方向运动,其分子势能随两分子距离的变化规律如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.从无穷远处到x=x2处,分子b的速度先增大后减小
B.从无穷远处到x=x2处,分子b的加速度先增大后减小
C.分子b在x=x2处,两分子间的作用力最大
D.分子b在x=x1处,两分子间的作用力为零
7.图甲是某光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像,图乙为氢原子的能级图。一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,发出的光照射光电管,发出的光电子的最大初动能为(　　)
　　
A.2.29 eV　　　　B.9.80 eV　　　　
C.10.20 eV　　　　D.12.09 eV
8.如图所示,容积为2V的汽缸固定在水平地面上,汽缸壁及活塞导热性能良好,活塞面积为S,厚度不计。汽缸两侧的单向阀门(气体只进不出)均与打气筒相连,开始活塞两侧封闭空气的体积均为V,压强均为p0。现用打气筒向活塞左侧打气15次,向活塞右侧打气10次。已知打气筒每次能打入压强为p0、体积为V的空气,外界温度恒定,空气视为理想气体,不计活塞与汽缸间的摩擦。则稳定后汽缸内空气的压强为(　　)
A.　　　　B.3p0　　　　C.　　　　D.4p0
二、多项选择题(本大题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)
9.根据热力学定律,下列说法正确的是 (　　)
A.电冰箱的工作原理表明,热量可以从低温物体向高温物体传递
B.空调机在制冷过程中,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,这一过程不遵守热力学第二定律
C.科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热源的热机
D.尽管科技不断进步,热机的效率仍不能达到100%
10.用紫外光照射一种新型材料时,只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝,观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象,普朗克常量为h,双缝到屏的距离为L,下列说法正确的是(　　)
A.电子束的波长λ=Δx
B.电子的动量p=
C.仅减小照射光的波长,电子束形成的干涉条纹间距将变大
D.与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波,也叫物质波
11.静止的碳原子核C)在匀强磁场中发生α衰变,衰变后产生的α粒子与新核X均做匀速圆周运动。若CHe、X的比结合能分别为E1、E2、E3,光速为c,下列说法正确的是 (　　)
A.衰变方程为CHeBe
B.衰变刚结束时,α粒子与新核X的动量等大反向
C.α粒子与新核X做匀速圆周运动的周期之比为4∶5
D.该衰变过程中的质量亏损为
12.如图所示为一定质量的理想气体由状态A到状态B再到状态C的p-T图像,下列说法正确的是 (　　)
A.状态A到状态B过程,气体密度变大
B.状态B到状态C过程,气体先放热再吸热
C.状态A到状态B过程,气体从外界吸热
D.A、C两状态气体分子对容器壁单位面积上的平均撞击力相等
三、非选择题(本大题共6小题,共60分)
13.(6分)实验小组同学探究气体压强与体积的关系,设计了如图装置,实验步骤如下:
①将圆柱体密闭容器装水以封闭气体,上方连接压强传感器可测封闭气体压强,左端有出水控制开关;
②不计容器的厚度,以容器下表面为零刻线,通过刻度尺读取容器的高度H和水面所在位置h;
③出水控制开关打开一小段时间后关闭,获取封闭气体压强p和液面所在位置h数据,重复实验步骤获得几组数据;
④将各组数据在坐标纸上描点,绘制图像,得出气体压强与体积的关系。
完成下列填空:
(1)实验中所研究的对象是封闭气体,应保持不变的物理量是　　　。
(2)实验时,为判断气体压强与体积的关系,　　　　(选填“需要”或“不需要”)测出容器的横截面积。
(3)为直观反映压强与体积之间的关系,若以空气柱压强p为纵坐标,则应以　　　　　　为横坐标在坐标系中描点作图。(用H、h表达)
14.(8分)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.5 mL,用滴管向量筒内滴50滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留1位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 mm,则油膜的面积为　　　m2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　m3。
(3)根据上述数据,估算出油酸分子的直径为　　　m。
(4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小,下列措施可行的是　　　　。
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
15.(7分)静止的Li原子核,俘获一个速度为17.7×104 m/s的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核,测得α粒子速度为2×104 m/s,方向与中子速度方向相同。
(1)写出核反应方程;
(2)求生成的新核的速度大小。
16.(12分)美国物理学家密立根用如图所示的装置测量光电效应中的几个重要物理量。已知电子的电荷量e=1.60×10-19 C。
(1)开关S断开时,用单色光照射光电管的K极,电流表的示数I=1.76 μA,求单位时间内打到A极的电子数N;
(2)开关S闭合时,分别用频率ν1=5.8×1014 Hz和ν2=6.8×1014 Hz的单色光照射光电管的K极,调节滑动变阻器,电压表示数分别为U1=0.13 V和U2=0.53 V时,电流表的示数刚好减小到零,求普朗克常量h。
17.(13分)把不易测量的微观量转化为测量宏观量、易测量是一种常用的科学方法。
(1)用油膜法估测油酸分子的直径。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V,其在水面上形成的单分子油膜面积为S,求油酸分子的直径d。
(2)根据玻尔理论,可认为氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动。处于基态的氢原子吸收频率为ν的光子恰好发生电离,氢原子发生电离后,氢原子核和电子组成的系统的电势能为0,已知处于基态的氢原子具有的电势能为E。电子的电荷量为e,质量为m,静电力常量为k,普朗克常量为h。求基态氢原子核外电子的轨道半径r。
(3)科研人员设计了一种简便的估算原子核直径的方案:取某种材料的薄板,薄板的面积为A,薄板内含有N个该种材料的原子。用高能粒子垂直于薄板表面轰击,已知入射薄板的粒子数为n1,从薄板另一侧射出的粒子数为n2,设高能粒子在空间均匀分布,薄板材料中的原子核在高能粒子通道上没有重叠。求该种材料原子核的直径D。
18.(14分)如图所示,一定质量的理想气体经历了A→B→C→D→A的循环,该过程中每个状态都视为平衡态,各状态参数如图所示。C状态的压强为pC=3.75×105 Pa。
(1)求A状态的压强pA。
(2)完成一次循环,气体与外界热交换的热量是多少 是吸热还是放热
答案与分层梯度式解析
1.C 2.C 3.C 4.B 5.C 6.B
7.B 8.C 9.AD 10.BD 11.BC 12.CD
1.C　玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端就会变钝,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面要收缩到最小,A错误;用磙子压紧土壤,使土壤中的毛细管变得更细,增强毛细现象,会把地下的水分引到地面上来,B错误;液晶既具有液体的流动性,又像某些晶体那样具有光学各向异性,C正确;某种液体是否浸润固体,与这两种物质的性质都有关系,D错误。故选C。
2.C　图甲说明薄板的导热性能各向同性,则薄板是非晶体或多晶体,A错误;图乙说明气体速率分布随温度变化,T1时速率小的分子数占总分子数的比例大于T2时速率小的分子数占总分子数的比例,则T13.C　甲图当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数量最少,A错误;乙图氢原子从n=2能级跃迁到n=4能级时吸收了一定能量的光子,B错误;丙图紫外线照射锌板时,锌板因有电子逸出而带正电,验电器的指针发生了偏转,验电器的金属杆带正电荷,C正确;普朗克(不是爱因斯坦)在研究黑体辐射的基础上,提出了量子理论,D错误。故选C。
4.B　胎内气体的体积不变、温度升高,因此胎内气体分子的平均动能增大,但不一定每个气体分子的动能都增大,A错误;由查理定律p=CT(C为常量)可知,胎内气体的压强增大,B正确;温度升高,内能增加,ΔU>0,气体体积不变,则W=0,由热力学第一定律ΔU=W+Q,可知Q>0,即胎内气体从外界吸热,C错误;理想气体不计分子势能,D错误。故选B。
5.C　电子的发现使人们认识到原子是可以再分的,故A错误;一块纯净的放射性元素矿石,经过一个半衰期以后,将有一半放射性元素发生衰变,但是由于变成了别的物质,故它的总质量大于原来的一半,故B错误;衰变后新生成的原子核更稳定,比结合能更大,即Np的比结合能大于Am的比结合能,故C正确;利用镉棒对中子吸收能力强的特点,通过改变镉棒的插入深度,从而改变中子的数量来控制链式反应的速度,故D错误。故选C。
6.B　从无穷远处到x=x2处,分子势能减小,说明分子间作用力对b一直做正功,分子b的动能增大,速度一直在增大,A错误;分子b在x=x2处,分子势能最小,此处分子间斥力等于引力,是平衡位置,分子间作用力为0,C错误;从无穷远处到x=x2处,分子间作用力表现为引力,分子间作用力先增大后减小,所以分子b的加速度先增大后减小,B正确;分子b在x=x1处,两分子间的作用力表现为斥力,不为零,D错误。故选B。
7.B　由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,对照题图甲可得W0=2.29 eV,处于n=3能级的氢原子向基态能级跃迁时,发出的光频率最大,光子的能量最大,光子能量最大值为hν=E3-E1=12.09 eV,发出的光电子的最大初动能Ek=hν-W0=12.09 eV-2.29 eV=9.80 eV,故选B。
8.C　设稳定后汽缸内空气的压强为p,左侧气体体积为V1,则右侧气体体积为2V-V1,由玻意耳定律,对左侧气体有p0=pV1,对右侧气体有p0=p(2V-V1),联立解得p=p0,选项C正确。
9.AD　热量可以从低温物体向高温物体传递,但要引起其他变化,A正确;空调机在制冷过程中,空气压缩机做功消耗电能,制冷过程不是自发进行的,这一过程遵守热力学第二定律,故B错误;根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸收热量全部用来对外做功而不引起其他变化,即热机的效率达不到100%,C错误,D正确。故选A、D。
10.BD　根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可得电子束的波长λ=Δx,A错误;根据德布罗意波长公式λ=结合A项分析可知,电子的动量p=,B正确;仅减小照射光的波长,根据爱因斯坦光电效应方程可知逸出光电子的动能增大,则电子束的波长减小,根据双缝干涉条纹间距公式Δx=λ可知,当波长减小时,干涉条纹间距减小,C错误;德布罗意提出物质波的观念被实验证实,表明质子、电子、原子等实物粒子不但具有粒子的性质,而且具有波动的性质,这种与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波,也叫物质波,D正确。
11.BC　由质量数守恒和电荷数守恒可知,衰变方程为CHeBe,A错误;由动量守恒定律可知,衰变刚结束时,α粒子与新核X的动量等大反向,B正确;α粒子与新核X在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,有Bqv=mr,又T=,得T=∝,可知α粒子与新核X做匀速圆周运动的周期之比为4∶5,C正确;衰变过程中释放的核能E=10E3+4E2-14E1,由爱因斯坦质能方程E=Δmc2,可得质量亏损为Δm=,D错误。故选B、C。
12.CD　由=C得p=T,可知图像上的点与原点连线的斜率等于,斜率越大,该点状态时气体的体积越小。状态A到状态B过程,气体体积变大,密度变小,A错误。状态A到状态B过程,气体体积变大,气体对外界做功,W<0,温度升高,内能增大,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体从外界吸热,C正确。状态B到状态C过程,气体体积减小,外界对气体做功,即W>0;温度先升高后降低,则内能先增大后减小,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,气体在温度升高阶段的吸热放热情况不能确定,温度降低阶段气体一定放热,B错误。A、C两状态压强相等,气体分子对容器壁单位面积上的平均撞击力相等,D正确。故选C、D。
13.答案　(1)温度(2分)　(2)不需要(2分)　(3)(2分)
解析　(1)实验探究封闭气体压强与体积的关系,应保持不变的物理量是气体的温度。
(2)实验时,容器的横截面积一定,测出空气柱的长度即可判断相应的比例关系,因此不需要测出容器的横截面积。
(3)要验证的关系为pV=C
即p(H-h)S=C
则p=·
为直观反映压强与体积之间的关系,若以空气柱压强p为纵坐标,应以为横坐标在坐标系中描点作图。
14.答案　(1)8×10-3(2分)　(2)1×10-11(2分)　(3)1×10-9(2分)
(4)BD(2分)
解析　(1)每个小方格的面积为S1=(1×10-2)2 m2=1×10-4 m2
图中油膜超过半个方格个数约为80个,则油膜的面积约为
S=80S1=80×10-4 m2=8×10-3 m2
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V= mL=1×10-11 m3
(3)油酸分子的直径为d== m≈1×10-9 m
(4)为能形成单分子油膜,油酸浓度应适当小些;绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行。故选B、D。
15.答案　(1LinHHe　(2)3.23×104 m/s
解析　(1)根据质量数守恒和电荷数守恒,可知该核反应的方程为
LinHHe(3分)
(2)以中子的速度方向为正方向,根据系统动量守恒,有
mnvn=mαvα+mHvH(2分)
又因为vn=17.7×104 m/s,vα=2×104 m/s,mn∶mα∶mH=1∶4∶3
解得新核的速度大小为vH≈3.23×104 m/s(2分)
16.答案　(1)1.1×1013　(2)6.4×10-34 J·s
解析　(1)设单位时间内打到A极的电子数为N,
则单位时间内打到A极的电荷量q=Ne (2分)
又因为I= (2分)
联立得N=,其中t=1 s
代入数据得N===1.1×1013 (1分)
(2)根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0 (2分)
图中电压是反向电压,电压表示数为Uc时,电流表的示数刚好减小到零,光电子恰好不能到A极,
由动能定理有-eUc=0-Ek(2分)
得eUc=hν-W0
将题中两组数据代入,即
eU1=hν1-W0 (1分)
eU2=hν2-W0 (1分)
解得h==6.4×10-34 J·s(1分)
17.答案　(1)　(2)-　(3)
解析　(1)根据题中条件可得油酸分子的直径d= (2分)
(2)设氢原子处于基态时电子的速度大小为v,处于基态的氢原子吸收频率为ν的光子恰好发生电离,
根据能量守恒有hν+E+mv2=0 (2分)
库仑力提供向心力,有k=m (2分)
得基态氢原子核外电子的轨道半径r=- (1分)
(3)该种材料原子核在薄板所在平面的投影面积为S0=π (2分)
根据题意有= (2分)
得原子核的直径D= (2分)
18.答案　(1)1.5×105 Pa　(2)225 J　气体对外界放热
解析　(1)由理想气体状态方程有= (2分)
解得pA=1.5×105 Pa(1分)
(2)理想气体从A状态到B状态的过程中,气体做等压变化,气体体积增大,气体对外界做功,W1=-pA(VB-VA) (2分)
解得W1=-150 J
气体从B状态到C状态的过程中,体积不变,外界对气体做的功为零 (1分)
气体从C状态到D状态的过程中,气体压强不变,气体体积减小,外界对气体做功,W2=pC(VC-VD) (2分)
解得W2=375 J
气体从D状态到A状态的过程中,体积不变,外界对气体做的功为零 (1分)
一次循环过程中,外界对气体所做的总功W=W1+W2=225 J(1分)
理想气体从A状态开始完成一次循环,回到A状态,始末温度相同,所以内能不变 (1分)
根据热力学第一定律ΔU=W+Q (2分)
解得Q=-225 J,故完成一次循环,气体对外界放热225 J(1分)
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