人教版高中物理选择性必修第三册模块综合检测含答案（教师用）

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模块综合检测
(本试卷满分：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．下列物理学史描述正确的是(　　)
A．玛丽·居里提出原子的核式结构学说
B．卢瑟福通过α粒子散射实验发现了电子
C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子
D．爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据
解析：选D　卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确。
2．下列说法中错误的是(　　)
A．雾霾在大气中的漂移是布朗运动
B．制作晶体管、集成电路只能用单晶体
C．电场可改变液晶的光学性质
D．地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更易从地球逃逸
解析：选A　雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A错误。制作晶体管、集成电路只能用单晶体，因为单晶体具有各向异性，故B正确。液晶具有液体的流动性，又对光显示各向异性，电场可改变液晶的光学性质，故C正确。在动能一定的情况下，质量越小，速率越大；地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易从地球逃逸，故D正确。
3．关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是(　　)
A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功
B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功
C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量
D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大
解析：选D　原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功；当自由核子结合成原子核时，核力将做正功，释放能量，故A、B正确；对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能，不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小，C正确，D错误。
4．液体表面张力产生的原因是(　　)
A．在液体的表面层，分子间距过大，分子之间斥力消失，只有引力
B．由于气体分子对表面层液体分子的吸引
C．在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部分子间距大，分子间引力占优势
D．由于受到指向液体内部的吸引力的作用
解析：选C　在液体的表面层，分子间距比液体内部分子间距大，分子间的引力大于斥力，对外表现为引力，A错误，C正确。气体分子对表面层液体分子的吸引力非常小，可以忽略，B错误。表面张力与液面相切，D错误。
5．(2024·浙江6月选考)发现中子的核反应方程为He＋Be―→X＋n，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为Pu―→U＋Y，下列正确的是(　　)
A．核反应方程中的X为C
B．衰变方程中的Y为He
C．中子n的质量数为零
D．钚238的衰变吸收能量
解析：选A　根据质量数和电荷数守恒可知，X为C，Y为He，故A正确，B错误；中子n的质量数为1，故C错误；衰变过程中质量亏损，释放能量，故D错误。
6.在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是(　　)
A．阴极材料的逸出功等于hν0
B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU
C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0
D．无光电子逸出，因为光电流为零
解析：选D　阴极材料的逸出功W0＝hν0，选项A正确；由于入射光的频率ν>ν0，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误；但是A、K间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到A端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得：－eU＝0－Ekm，则Ekm＝eU，选项B正确；由爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝hν－W0，可得Ekm＝hν－hν0，选项C正确。
7.玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图如图所示，一群氢原子处于n＝5的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法符合玻尔理论的是(　　)
A．电子轨道半径减小，电势能增大
B．氢原子跃迁时，只能激发出10种不同频率的光谱线
C．氢原子跃迁时，只能激发出6种不同频率的光谱线
D．由n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出光子的频率最小
解析：选B　氢原子从n＝5的激发态自发地跃迁到低能级时向外辐射能量，原子能量减小，且电子轨道半径减小，由＝，mv2＝k知，电子动能增加，所以电子电势能要减小，选项A错误；大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁辐射不同频率的光谱线条数为C52＝10，所以选项B正确，选项C错误；由n＝5能级跃迁到n＝4能级时发出光子的频率最小，选项D错误。
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．太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(H)结合成1个氦核同时放出2个正电子。下表中列出了部分粒子的质量
粒子名称 质子(p) α粒子 正电子(e) 中子(n)
质量/u 1.007 3 4.001 5 0.000 55 1.008 7
以下说法正确的是(　　)
A．核反应方程为4H→He＋2e
B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kg
D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J
解析：选ACD　由核反应的质量数守恒及核电荷数守恒得4H→He＋2e，故A正确；反应中的质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55)u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故C正确，B错误；由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4.0×10－12 J，故D正确。
9．1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是(　　)
A．图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电
B．图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明截止电压和光的强度有关
C．图3中，若电子电荷量用e表示，ν1、ν2、U1已知，由Uc ν图像可求得普朗克常量的表达式为h＝
D．图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知，该金属的逸出功为E或hν0
解析：选CD　题图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明验电器带电，发生光电效应后锌板失去电子带正电，所以验电器也带正电，A错误；题图2中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明光电流与光的强度有关，不能说明截止电压和光的强度有关，B错误；题图3中，根据Ek＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，C正确；题图4中，根据光电效应方程Ek＝hν－W0知，当ν＝0时，Ek＝－W0，由图像知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金属的逸出功为E，图线与ν轴交点的横坐标是ν0，该金属的逸出功为hν0，D正确。
10.
如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止，设活塞与缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好使缸内气体总能与外界大气温度相同，则下列结论中正确的是(　　)
A．若外界大气压增大，则弹簧将压缩一些
B．若外界大气压增大，则汽缸上底面距地面的高度将减小
C．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将减小
D．若气温升高，则汽缸上底面距地面的高度将增大
解析：选BD　选择汽缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，弹簧弹力与汽缸和活塞的重力平衡，若外界大气压增大，则弹簧长度不发生变化，故A错误；选择汽缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡：G＋pS＝p1S，若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化pV＝C(常数)，当压强增大时，体积一定减小，所以汽缸的上底面距地面的高度将减小，故B正确；若气温升高，缸内气体做等压变化，根据：＝C，当温度升高时，气体体积增大，汽缸上升，则汽缸的上底面距地面的高度将增大，故C错误，D正确。
三、非选择题(共6小题，共54分)
11．(6分)在做“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，已知实验室中使用的油酸酒精溶液的体积浓度为n，又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，测得油膜占有的小正方形个数为m。用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝________。
解析：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为：V′＝n
油膜面积为S＝ma2
又V′＝Sd，所以d＝。
答案：
12．(8分)某实验小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验用油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中含有纯油酸1 mL,1 mL上述溶液有50滴，实验中用滴管向浮有痱子粉的水面中央滴入一滴油酸酒精溶液。
(1)该实验中的理想化假设是________。
A．将油膜看作单分子层油膜
B．不考虑油酸分子间的间隙
C．不考虑油酸分子间的相互作用力
D．将油酸分子看成球形
(2)实验描出油酸薄膜轮廓如图所示，已知每一个小正方形的边长为2 cm，则该油酸薄膜的面积为________m2。(结果保留1位有效数字)
(3)经计算，油酸分子的直径为________m。(结果保留1位有效数字)
(4)某学生在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是________。
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度低于实际值
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴
解析：(1)用油膜法测量分子的直径，不考虑分子间的间隙，将油膜看成单分子层油膜，以及将油酸分子看成球形，故选A、B、D。
(2)由于每格边长为2 cm，则每一格就是4 cm2，估算油膜面积以超过半格按一格计算，小于半格就舍去的原则，面积大约为71格，则油酸薄膜面积为
S＝71×4 cm2＝284 cm2≈3×10－2 m2。
(3)1滴油酸酒精溶液中含油酸的体积
V＝× mL＝2×10－5 mL，
由于油酸分子是单分子紧密排列的，
因此油酸分子直径为d＝＝ m≈7×10－10 m。
(4)计算油酸分子直径的公式是d＝，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。油酸分子未完全散开，S偏小，得到的分子直径d将偏大，A正确；计算时利用的是纯油酸的体积，如果油酸溶液浓度低于实际值，则计算所得的油酸体积偏小，则直径将偏小，B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足1格的方格，导致油膜面积偏小，那么计算结果偏大，故C正确；求每滴油酸酒精溶液的体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故D错误。
答案：(1)ABD　(2)3×10－2　(3)7×10－10　(4)AC
13．(8分)已知潜水员在岸上和海底吸入空气的密度分别为1.3 kg/m3和2.1 kg/m3，空气的摩尔质量为0.029 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1。若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数(结果保留一位有效数字)。
解析：设空气的摩尔质量为M，在海底和岸上的密度分别为ρ海和ρ岸，一次吸入空气的体积为V，在海底吸入的分子数N海＝NA
在岸上吸入的分子数N岸＝NA
则有ΔN＝N海－N岸＝NA
代入数据得ΔN≈3×1022 个。
答案：3×1022 个
14．(8分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：
(1)电子的动量的大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小。电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字。
解析：(1)电子的德布罗意波波长λ＝440×10－4 nm＝4.4×10－11 m
根据λ＝，电子的动量为
p＝＝ kg·m/s≈1.5×10－23 kg·m/s。
(2)电子在电场中加速，有eU＝mv2
则U＝＝，
代入数据解得U＝8×102 V。
答案：(1)1.5×10－23 kg·m/s　(2)U＝　8×102 V
15．(12分)U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200兆电子伏特的能量。现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料。假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多大？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1)
解析：核电站每一天的发电量为E＝Pt＝50×104×103×24×3 600 J＝4.32×1013 J。
据题意知，核电站一天的发电量就等于发电站在一天时间内铀235裂变所释放的总能量，故核电站每天所消耗的铀235核的个数为
n＝
＝＝1.35×1024(个)。
故发电站每一天需要的纯铀235的质量为
m＝·M＝×235×10－3 kg＝0.527 kg。
答案：0.527 kg
16．(12分) 如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积S＝100 cm2、质量m＝1 kg的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300 K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积VA＝600 cm3。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积VB＝500 cm3。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强pC＝1.4×105Pa。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量Q＝14 J；从状态B到状态C，气体内能增加ΔU＝25 J；大气压p0＝1.01×105Pa。
(1)气体从状态 A 到状态 B，其分子平均动能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，圆筒内壁单位面积受到的压力________(选填“增大”“减小”或“不变”)；
(2)求气体在状态C的温度TC；
(3)求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。
解析：(1)圆筒导热良好，则缓慢推动活塞使气体从状态A到状态B，气体温度不变，则气体分子平均动能不变；气体体积减小，则压强变大，圆筒内壁单位面积受到的压力增大。
(2)状态A时的压强pA＝p0－＝1.0×105 Pa，温度TA＝300 K，体积VA＝600 cm3，状态C时的压强pC＝1.4×105 Pa，体积VC＝500 cm3，根据＝，解得TC＝350 K。
(3)从B到C气体进行等容变化，则WBC＝0，从B到C气体内能增加25 J可知，气体从外界吸热25 J，而气体从A到C，从外界吸热14 J，可知从A到B气体放热11 J，从A到B气体内能不变，根据热力学第一定律可知从A到B外界对气体做功W＝11 J。
答案：(1)不变　增大　(2)350 K　(3)11 J
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