《学霸笔记 同步精讲》综合测评(B) -同步练习+单元测评（教师版）高中物理教科版选择性必修3

综合测评(B)
(时间:60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。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是(　　)
A.布朗运动是花粉分子的无规则运动
B.氢气和氧气的质量、温度都相同,在不计分子势能的情况下,氢气的内能较大
C.甲物体的温度比乙物体的温度高,则甲物体内分子的平均速率比乙物体内分子的平均速率大
D.不显示各向异性的物体一定是非晶体
答案:B
解析:布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动,不是花粉分子的运动,但间接地反映了液体分子运动的无规则性,故A错误;氢气和氧气的质量、温度都相同,在不计分子势能的情况下,分子平均动能相同,但氢气的分子数多,内能较大,故B正确;温度是分子平均动能的标志,甲物体的温度比乙物体的温度高,则甲物体分子平均动能比乙物体分子平均动能大,甲物体分子平均速率不一定比乙物体分子平均速率大,还与分子的质量有关,故C错误;非晶体和多晶体均显示各向同性,故不显示各向异性的物体不一定是非晶体,还可以是多晶体,故D错误。
2.(2021上海徐汇高二期中)一个密闭容器中装有气体,当气体压强减小时(不考虑容器热胀冷缩),下列描述气体的物理量保持不变的是(　　)
①气体的密度　②单位体积的分子数　③气体分子的平均动能　④作用于器壁上单位面积的作用力
A.①②
B.①②③
C.②④
D.③④
答案:A
解析:一个密闭容器,不考虑容器热胀冷缩,所以体积不变,质量不变,根据ρ=可分析密度不变,故①正确;质量不变,总分子个数不变,总体积不变,因此单位体积内分子个数不变,故②正确;体积不变,根据=C可得,气体压强减小时,温度降低,而温度是分子平均动能的标志,故分子平均动能减小,故③错误;气体的压强等于器壁单位面积上所受气体的平均作用力大小,故压强减小,器壁单位面积上的作用力减小,故④错误。
3.如图所示,a、b是航天员在太空中做水球实验时水球中形成的气泡,两气泡温度相同且a的体积大,气体视为理想气体,则下列说法正确的是(　　)
A.水球内的水分子之间只有斥力
B.水球表面的水分子之间只有引力
C.a内气体的分子平均动能比b的大
D.在水球表面滴一小滴红墨水,最后水球将呈红色
答案:D
解析:水球内的水分子之间既有引力,又有斥力,故A、B错误;温度是分子热运动平均动能的标志,故a内气体的分子平均动能与b的相等,故C错误;水球表面滴一小滴红墨水,若水球未破,水球外表面附近的水分子永不停息地做无规则运动,最后水球将呈红色,故D正确。
4.(2021山西大同一中高三期中)下列说法正确的是(　　)
A.原子中的电子绕原子核高速运动时,运行轨道的半径是任意的
B.宏观物体的物质波波长非常小,极不易观察到它的波动性
C.β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D.已知氡的半衰期是3.8天,则40个氡原子核经过3.8天还剩下20个氡原子核
答案:B
解析:根据玻尔理论可知,核外电子只能在一系列不连续的轨道上运动,故A错误;根据德布罗意关系式可知,宏观物体的物质波波长非常小,极不易观察到它的波动性,故B正确;β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的,故C错误;半衰期是大量原子核的统计规律,对少数原子核不成立,故D错误。
5.(2021湖南长沙高二月考)下列说法正确的是(　　)
A.UBaKr+n是铀核的一种裂变方程
B.β射线来源于原子内层的电子,就是阴极射线
C.比结合能越大,原子核内核子结合得越牢固,原子核越稳定
DU的半衰期约为7亿年,随地球环境的变化,其半衰期可能变短
答案:C
解析:铀核吸收一个中子后发生裂变,其中一种核反应方程为nBa+Kr+n,故A错误;β射线来源于β衰变,β衰变指原子核内的中子发生衰变,一个中子衰变为一个质子和一个电子,故B错误;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,结合能大,原子核不一定越稳定,故C正确;半衰期是由原子核内部自身决定的,与地球环境无关,故D错误。
6.(2021河北衡水中学高三月考)如图所示,内壁光滑的汽缸竖直吊在天花板上,开口向下,用活塞封闭着一定质量的理想气体。开始时封闭气体的热力学温度为T0,活塞到汽缸底部的距离为L,已知外界大气压强为p0,重力加速度为g,活塞的半径为、质量为,由于外界气温较低,封闭气体的温度缓慢下降,封闭气体在温度下降至的过程中,对外界放出的热量为Q,这一过程中封闭气体的内能减少量为(　　)
A.πp0L3-Q
B.Q-πp0L3
C.Q+πp0L3
D.Q-πp0L3
答案:B
解析:对活塞,由平衡条件得p0π=mg+pπ
由题意可知,活塞质量m=
解得封闭气体的压强p=
气体温度降低过程气体压强不变,由气体实验定律得
活塞上升的距离h=L-L'
解得h=L
外界对封闭气体做的功W=pπh=πp0L3
由热力学第一定律得ΔU=W+Q
解得封闭气体内能的减少量为ΔU=Q-πp0L3,故B正确,A、C、D错误。
7.图(a)为氢原子的能级图,设一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时,发出的频率最高的光照射光电管阴极K,阴极K在极短时间内吸收频率最高的光子后逸出光电子,实验测得其反向遏止电压为10.92 V。下列判断正确的是(　　)
(a)
(b)
A.频率最高的光子是氢原子由能级4跃迁到能级1时发出的
B.频率最高的光子能量是12.09 eV
C.阴极K的逸出功为10.92 eV
D.阴极K逸出的光电子的最大初动能为1.83 eV
答案:A
解析:根据氢原子能级跃迁公式可知,hνm=E4-E1=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV,氢原子由能级4跃迁到能级1,释放的能量最大,辐射出的光子的频率最高,光子能量为12.75 eV,故A正确,B错误;根据动能定理结合光电效应方程可知,eU=Ek=hνm-W,其中遏止电压U=10.92 V,则最大初动能Ek=10.92 eV,阴极K的逸出功W=1.83 eV,故C、D错误。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题4分,共12分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
8.下列说法正确的是(　　)
A.氢原子的光谱可能与氧原子的光谱完全相同
B.玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的
C.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型
D.吸收光谱也是原子的特征谱线,由于原子光谱只与原子结构有关,因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”来进行光谱分析
答案:BCD
解析:每一种元素都有独特的与其他元素不同的光谱,故A错误;玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,故B正确;卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,得出原子的核式结构模型,故C正确;根据玻尔理论可知,每种原子都有自己的特征谱线,故光谱分析可鉴别物质,故D正确。
9.下图为氢原子的能级示意图,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,下列说法正确的是 (　　)
A.这群氢原子能发出3种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光频率最小
B.这群氢原子能发出6种频率不同的光,其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最长
C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV
D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60 eV
答案:AD
解析:这群氢原子能发出=3种频率不同的光,根据玻尔理论ΔE=Em-En得知,从n=3跃迁到n=2所发出的光能量最小,由ε=hν=h得知,频率最低,波长最长,故A正确,B错误;从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大,光照射逸出功为2.49 eV的金属钠,所发出的光电子的初动能最大,根据爱因斯坦光电效应方程得Ek=hν-W0=(E3-E1)-W0=9.60 eV,故C错误,D正确。
10.如图所示,某容器中密闭有一定质量的理想气体,由状态A沿直线变化到状态B,再沿直线变化到状态C,则以下说法正确的是(　　)
A.状态A变化到状态B的过程中一定吸收热量
B.气体在A、B、C三个状态中的温度之比是1∶1∶4
C.状态A气体的内能比状态B气体的内能大
D.状态B变化到状态C的过程中容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数变多
答案:AD
解析:从状态A到状态B,根据理想气体状态方程可知,解得TA=TB,温度不变,内能相同,但体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知,状态A变化到状态B的过程中一定吸收热量,故A正确,C错误;从状态B到状态C,气体做等压变化,,解得,故气体在A、B、C三个状态中的温度之比是3∶3∶2,故B错误;状态B变化到状态C的过程中,气体的压强不变,做等压变化,由于体积减小,单位体积内的分子数增加,容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数变多,故D正确。
三、实验题(本题共2小题,共20分)
11.(10分)(2021上海徐汇高二期中)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中:
(1)与实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法相同的是　　　。
A.引入质点的概念
B.平均速度的定义
C.引入重心的概念
D.研究加速度与力或质量关系的实验
(2)有下列实验步骤:
①往边长约为40 cm的正方形浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
上述步骤中,正确的顺序是　　　　　　　(填写步骤前面的数字)。
(3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)
(4)某同学在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于哪些原因造成的①　　　　　　　　　　　　　　　　　、②　　　　　　　　　　　　　　　　　(试写出两条)。
答案:(1)A
(2)④①②⑤③
(3)5×10-10
(4)①油酸未完全散开　②计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格(其他答案亦可以:痱子粉过厚;薄膜形状未稳定就开始描绘形状;计算滴数时少记了几滴)
解析:(1)应用油膜法测分子直径,其实验的原理是将油酸分子看成是球形的,测出油酸的体积,然后让油酸在水面上形成单分子油膜,测出油膜的面积,油酸的体积除以油膜的面积就是油膜的厚度,即油酸分子的直径,该方法采用了理想模型法,只有引入质点的概念属于理想模型法,故B、C、D错误,A正确。
(2)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤:配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积(题中的④)→准备浅水盘(①)→形成油膜(②)→描绘油膜边缘,测量油膜面积(⑤)→计算分子直径(③)。故实验步骤为④①②⑤③。
(3)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=×10-6 m3=×10-9 m3,油酸分子直径d= m=5×10-10 m。
12.(10分)用气体压强传感器探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积关系的实验装置如图所示,实验步骤如下:
A.将注射器活塞移动到适当的位置,逐一连接注射器、气体压强传感器、数据采集器和计算机;
B.手握住注射器筒的空气柱部分,开始缓慢推拉活塞改变气体体积;
C.记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1;
D.多测几组V、p数据,记录并作出相应图像,分析得出结论。
(1)该同学对器材操作错误的步骤是　　　　,因为该操作会直接影响气体的　　　　(选填“温度”“压强”或“体积”)。
(2)某小组在一次实验过程中,环境温度明显升高,其他操作均规范,则该小组最后得到的p-关系图像可能是　　　　。
(3)(多选)在不同温度环境下,某小组重复了上述实验,实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2,且T1>T2,在如图所示的四幅图中,可能正确反映相关物理量之间关系的是　　　　。
答案:(1)B　温度
(2)C
(3)AC
解析:(1)在进行该实验时要保持被封闭气体的温度不变化,所以实验中,不能用手握住注射器前端,否则会使气体的温度发生变化,所以错误操作是B,因为该操作直接影响气体的温度。
(2)根据p=CT·可知,某小组在一次实验过程中,环境温度升高,则p-图像的斜率将增大,则得到的图像如C所示。
(3)气体温度不同,由理想气体状态方程=C可知,气体温度越高,pV乘积越大,由理想气体状态方程=C可知p=CT·,气体温度越高,p-图像斜率越大,故A、C符合题意。
四、计算题(本题共3小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(12分)某些建筑材料可产生放射性气体氡,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并放出大量的射线,从而危害人体健康。原来静止的氡核Rn)发生一次α衰变生成新核钋(Po),并放出一个能量为ε0=0.039 MeV的光子。已知放出的α粒子动能为Eα=5.45 MeV,忽略放出光子的动能,但考虑其能量,1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)写出衰变的核反应方程。
(2)衰变过程中总的质量亏损为多少 (结果用u表示)
答案:(1RnPoHe
(2)0.006 u
解析:(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可得衰变方程为RnPoHe。
(2)衰变过程动量守恒,p钋=pα
根据动能和动量的关系Ek=,可得释放出新核的动能Ek=Eα=Eα
可得释放出的总能量E=Eα+Ek+ε0=Δmc2
解得衰变过程中的质量亏损为Δm=0.006 u。
14.(14分)下图为一定质量的氦气(可视为理想气体)状态变化的V-T图像。已知该氦气所含的氦分子总数为N,氦气的摩尔质量为M,其在状态A时的压强为p0,阿伏伽德罗常量为NA。
(1)求氦气分子的质量。
(2)求在状态C时氦气分子间的平均距离d。
(3)在第(2)小题的情境中:
①求氦气在状态B时的压强pB。
②若氦气从状态B到状态C过程外界对氦气做功为W,则该过程中氦气是吸热还是放热 传递的热量为多少
答案:(1)
(2)
(3)①　②放热　W
解析:(1)氦气的摩尔质量为M,阿伏伽德罗常量为NA
则氦气分子的质量m=。
(2)状态C时气体的体积为V0,一个分子所占空间的平均体积为V=
把气体分子所占平均空间看成是立方体模型,有V=d3
所以在状态C时氦气分子间的平均距离d=。
(3)①气体从状态A到状态B是等容变化过程,有
解得pB=。
②气体从状态B到状态C是等温变化过程,对于一定质量的理想气体,温度不变,内能不变,ΔU=0,外界对氦气做功为W>0,根据热力学第一定律W+Q=ΔU,有Q=-W<0,则该过程中氦气是放热过程,传递的热量为W。
15.(14分)(2021上海位育中学高二期中)一根两端开口、粗细均匀的足够长直玻璃管横截面积为S=2×10-3 m2,竖直插入水面足够宽广的水中,管中有一个质量为m=0.4 kg的密闭活塞,封闭一段长度为L0=49 cm的气体,气体温度T0=300 K,如图所示。开始时,活塞处于静止状态,不计活塞与管壁间的摩擦。水的密度ρ=1.0×103 kg/m3,外界大气压强p0=1.0×105 Pa,g取10 m/s2。
(1)求图示时刻管内封闭气体的压强。
(2)若用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞,当活塞上升到某一位置时停止移动,此时F=8 N,活塞相较图中位置向上移动的距离是多少 (设气体温度保持不变)
(3)若缓慢对气体加热,同时在活塞上放适量的沙粒,以保持封闭气体的长度仍为L=49 cm,当气体的温度变为315 K时,求管内外水面的高度差h3和放入沙粒的总质量Δm。
答案:(1)1.02×105 Pa　(2)42 cm　(3)71 cm　1.02 kg
解析:(1)图示时刻,活塞处于静止状态,对活塞,根据平衡条件得
p1S=p0S+mg
可得管内封闭气体的压强为p1=p0+
解得p1=1.02×105 Pa。
(2)图示时刻,管内外液面高度差为h1=
解得h1=0.2 m=20 cm(管内液面比管外低20 cm)
当F=8 N时,管内封闭气体的压强为p2=p0+
解得p2=9.8×104 Pa
管内外液面高度差为h2=
解得h2=0.2 m=20 cm(管内液面比管外高20 cm)
设F=8 N时管内封闭气体的长度为L1,根据气体实验定律得
p1L0S=p2L1S
解得L1=51 cm
故F=8 N时活塞相较之图中位置向上移动距离为s=L1-L0+h1+h2
解得s=42 cm。
(3)当气体的温度变为315 K时,设此时管内气体的压强为p3。
根据气体实验定律得
解得p3=1.071×105 Pa
内外水面的高度差h3=
解得h3=0.71 m=71 cm
对活塞,由平衡条件得
p3S=p0S+(m+Δm)g
解得Δm=1.02 kg。
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