《学霸笔记 同步精讲》综合测评(A) -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(A)
(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.关于布朗运动,下列说法正确的是(　　)
A.在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸,都会发生布朗运动
B.布朗运动反映了悬浮微粒分子的无规则运动
C.分子的热运动就是布朗运动
D.悬浮在液体中的颗粒越小,布朗运动越明显
答案:D
解析:悬浮颗粒越大,惯性越大,碰撞时受到冲力越平衡,所以大颗粒不做布朗运动,故A错误。布朗运动反映了液体分子的无规则运动,故B错误。布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,而组成小颗粒的分子有成千上万个,颗粒的运动是大量分子集体的运动,并不是颗粒分子的无规则运动,故C错误。悬浮在液体中的颗粒越小,各个方向的平均受力相对差值会更大,布朗运动越明显,故D正确。
2.一定质量的气体,在等温变化过程中,下列物理量发生变化的是(　　)
A.分子的平均速率
B.单位体积内的分子数
C.分子总数
D.分子的平均动能
答案:B
解析:温度是分子平均动能的标志,温度不变,则分子的平均速率不变,A错误;等温过程温度不变,压强和体积变化,则一定质量的气体单位体积内的分子数会发生变化,故B正确;质量不变,则分子总数也不变,故C错误;等温过程温度不变,则分子的平均动能不变,故D错误。
3.(2021天津南开中学高三月考)关于固体、液体的性质,下列说法正确的是(　　)
A.单晶体有确定的熔点,多晶体没有确定的熔点
B.彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点
C.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端变钝,这是由于液体重力的作用
D.唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”句,诗中荷叶和露水表现为浸润
答案:B
解析:单晶体和多晶体都有确定的熔点,故A错误;彩色液晶显示器利用了液晶的光学各向异性的特点,故B正确;玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,其尖端变钝,这是由于液体表面张力的作用,故C错误;唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”句,诗中荷叶和露水表现为不浸润,故D错误。
4.关于下面四幅图的说法,正确的是(　　)
(a)
(b)
(c)
(d)
A.图(a)为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹,射线1为β射线
B.图(b)中,用紫外线灯照射与验电器相连的锌板,发现原来闭合的验电器指针张开,此时锌板带正电,验电器带负电
C.图(c)为α粒子散射实验示意图,汤姆孙根据此实验提出了原子的核式结构模型
D.图(d)为核反应堆示意图,它是利用了铀核聚变反应所释放的能量
答案:A
解析:题图(a)放射源射出的三种射线在磁场中运动轨迹不同,β射线带负电,根据左手定则判断出射线1为β射线,故A正确;用紫外线灯照射与验电器相连的锌板,发生光电效应,电子逸出,此时锌板和验电器均带正电,故B错误;题图(c)为α粒子散射实验示意图,卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型,故C错误;题图(d)为核反应堆示意图,它是利用了铀核裂变反应所释放的能量,故D错误。
5.关于近代物理,下列说法正确的是(　　)
A.α射线是高速运动的氦原子
B.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C.核聚变反应方程为HHe+n表示中子
D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氦原子光谱的特征
答案:C
解析:α射线是高速运动的氦核流,不是氦原子,故A错误;根据光电效应方程可知,最大初动能与照射光的频率成线性关系,不是成正比,故B错误;根据电荷数守恒、质量数守恒可知,核聚变反应方程为HHe+n表示中子,故C正确;玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氢原子光谱的特征,故D错误。
6.(2021浙江杭州重点中学高三期中)如图所示的是氢原子的能级图,各能级能量关系为En=,其中E1为基态能量,n为量子数。当原子从n=5能级跃迁到n=3能级时,释放出的一个光子能量为ε,下列说法正确的是 (　　)
A.一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时,最多能辐射出10种不同频率的光子
B.氢原子从n=5能级向低能级跃迁,跃迁到n=4能级辐射的光波长最短
C.处于n=3能级的氢原子跃迁到基态吸收光子能量为12.5ε
D.某金属的逸出功为ε,用n=4能级的氢原子跃迁到n=2能级辐射的光子照射该金属,逸出光电子的最大初动能为ε
答案:D
解析:大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时,根据数学组合,=10,最多可产生10种不同频率的光子,一个氢原子从n=5能级向低能级跃迁,最多辐射4种不同频率的光子,故A错误;氢原子从n=5能级跃迁到基态辐射的光子能量最大,频率最大,波长最短,故B错误;氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级时,释放出的光子能量ε=E5-E3==-E1,处于n=3能级的氢原子跃迁到基态,辐射光子的能量ΔE1=E3-E1=-E1=-E1=12.5ε,故C错误;氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时,释放出的光子能量ΔE2=E4-E2==-E1=ε,根据爱因斯坦光电效应方程可知,Ek=ΔE2-W,其中W=ε,则Ek=ε,故D正确。
7.某实验小组用如图(a)所示的电路研究a、b两种单色光的光电效应规律,通过实验得到的光电流I与电压U的关系如图(b)所示,则(　　)
(a)
(b)
A.a、b两种光的频率νa>νb
B.金属K对a、b两种光的逸出功Wa>Wb
C.a、b两种光照射出的光电子的最大初动能Eka>Ekb
D.a、b两种光对应的遏止电压Ua答案:D
解析: I=0时对应的反向电压为遏止电压,由题图(b)可知,a、b两种光对应的遏止电压Ua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.(2021天津一中高三月考)浙江大学的科学家们制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录,弹性和吸油能力令人惊喜。这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅是空气密度的。设气凝胶的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏伽德罗常量为NA,则下列说法正确的是(　　)
A.质量为m的气凝胶所含分子数为n=NA
B.气凝胶的摩尔体积为Vmol=
C.每个气凝胶分子的体积为V0=
D.每个气凝胶分子的直径为d=
答案:ABC
解析:质量为m的气凝胶的物质的量n=,则分子数为nNA=NA,故A正确;气凝胶摩尔体积Vmol=,故B正确;每个气凝胶分子的体积为V0=,故C正确;该气凝胶分子直径为d,则V0=πd3,由上述公式可求得d=,故D错误。
9.(2021河北秦皇岛一中高二月考)负压病房是收治传染性极强的呼吸道疾病病人所用的医疗设施,可以大大减少医务人员被感染的机会,病房中气压小于外界环境的大气压。若负压病房的温度和外界温度相同,负压病房内气体和外界环境中气体都可以看成理想气体,则以下说法正确的是(　　)
A.负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能
B.负压病房内气体分子的平均动能小于外界环境中气体分子的平均动能
C.负压病房内单位体积内气体分子的个数小于外界环境中单位体积内气体分子的个数
D.相同面积负压病房内壁受到的气体压力等于外壁受到的气体压力
答案:AC
解析:温度是气体分子平均动能的标志,负压病房的温度和外界温度相同,故负压病房内气体分子的平均动能等于外界环境中气体分子的平均动能,故A正确,B错误;气体分子压强由单位体积气体分子数和气体分子撞击器壁的力度决定,现内外温度相等,即气体分子平均动能相等(撞击力度相等),压强要减小,则要求负压病房内单位体积气体分子的个数小于外界环境中单位体积气体分子的个数,故C正确;压力F=pS,内外压强不等,相同面积负压病房内壁受到的气体压力小于外壁受到的气体压力,故D错误。
10.如图所示,一定质量的理想气体从状态1等温变化到状态2,再从状态2绝热变化到状态3,此后,从状态3等温变化到状态4,最后从状态4绝热变化回到状态1,这种循环称为卡诺循环。下列说法正确的是(　　)
A.从1到2的过程中气体吸收热量
B.从2到3的过程中气体对外界做功
C.一次卡诺循环中,气体对外界做的总功大于气体从外界吸收的总热量
D.一次卡诺循环中气体向外界释放的热量小于吸收的热量
答案:ABD
解析:一定质量的理想气体从状态1等温变化到状态2,内能不变,则有ΔU=0,气体体积增加,气体对外界做功,则有W<0,根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知吸收热量,故A正确;从状态2到状态3的过程中,气体体积增大,气体对外界做功,故B正确;一次卡诺循环,内能增量为0,根据热力学第一定律知气体对外界做的总功等于气体从外界吸收的总热量,故C错误;一次卡诺循环,气体对外界做功,气体从外界吸热,所以气体向外界释放的热量小于吸收的热量,故D正确。
三、实验题(本题共2小题,共20分)
11.(10分)把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图(a)所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱,将一定质量的空气密封在容器内,被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化,利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。
(a)
(b)
(1)(多选)关于瓶内气体,下列说法正确的有　　　。
A.温度升高时,瓶内气体体积增大,压强不变
B.温度升高时,瓶内气体分子的动能都增大
C.温度升高,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多
D.温度不太低、压强不太大时,可视为理想气体
(2)改变烧瓶内气体的温度,测出几组体积V与对应温度T的值,作出V-T图像如图(b)所示。已知大气压强p0=1×105 Pa,则由状态a到状态b的过程中,气体对外做的功为　　　 J,若此过程中气体吸收热量60 J,则气体的内能增加了　　　 J。
答案:(1)AD　(2)50　10
解析:(1)温度升高时,瓶内气体压强不变,气体体积增大,故A正确;温度升高时,分子平均动能增大,并不是所有气体分子的动能都增大,故B错误;温度升高,气体体积增大,分子数密度减小,瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数减少,故C错误;温度不太低、压强不太大时,可视为理想气体,故D正确。
(2)由V-T图像可知,V与T成正比,由理想气体状态方程可知,气体压强不变,状态a到状态b的过程中,气体对外做的功W=p·ΔV=1×105×(2.5×10-3-2×10-3) J=50 J;若此过程中气体吸收热量60 J,则气体的内能增加ΔU=W+Q=60 J-50 J=10 J。
12.(10分)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验的方法及步骤如下:
a.向体积V油=1 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=500 mL;
b.用注射器吸取a中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=100滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL;
c.先往边长为30~40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上;
d.用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油酸薄膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
e.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长L=20 mm。
根据以上信息,回答下列问题:(结果均保留两位有效数字)
(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V'是　　　　 mL。
(2)油酸分子直径是　　　　　 m。
(3)(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,下列做法正确的是　。
A.如果油酸未完全散开会使结果偏大
B.油酸分子的直径等于油酸酒精溶液的体积除以相应油酸膜的面积
C.用经长时间放置的油酸酒精溶液做实验,会发现自己所测的分子直径d明显偏小
D.实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓
答案:(1)2.0×10-5
(2)4.1×10-10
(3)AC
解析:(1)一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V'= mL=2.0×10-5 mL。
(2)由题图可知,油膜占N=122个格,油膜的面积为S=122×20×20 mm2=4.88×10-2 m2,则油酸分子的直径为d= m=4.1×10-10 m。
(3)如果油酸未完全散开,则面积偏小,会使结果偏大,故A正确;油酸分子的直径等于油酸的体积除以相应油酸膜的面积,而不是油酸酒精溶液的体积,故B错误;用经长时间放置的油酸酒精溶液做实验,因酒精易挥发,导致油酸酒精溶液浓度偏大,油酸体积的理论值小于实际值,因此会发现自己所测的分子直径d明显偏小,故C正确;实验中使用到油酸酒精溶液,其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的体积,它不能使边界清晰,故D错误。
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H核的质量为3.015 5 u,质子的质量为1.007 3 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u相当于931.5 MeV的能量。
(1)求H核的结合能。
(2H核的结合能是某频率光光子能量的106倍,用该频率的光照射逸出功为3.20 eV的钙,求光电子的最大初动能。
答案:(1)8.57 MeV　(2)5.37 eV
解析:(1)根据电荷数守恒、质量数守恒,一个质子和两个中子结合为氚核时,核反应方程为H+nH
其质量亏损Δm=2mn+mp-mH=2×1.008 7 u+1.007 3 u-3.015 5 u=0.009 2 u
根据爱因斯坦质能方程,放出的能量为ΔE=Δmc2=0.009 2×931.5 MeV=8.57 MeV
2个中子和1个质子结合成H时放出的能量为ΔE=8.57 MeV,所以其结合能为ΔE=8.57 MeV。
(2)由题意知,该光子能量为ε==8.57 eV
根据爱因斯坦光电效应方程可得Ekm=ε-W=(8.57-3.20) eV=5.37 eV。
14.(14分)某同学家新买了一双门电冰箱,冷藏室容积107 L,冷冻室容积118 L,假设室内空气为理想气体。(摄氏温度与热力学温度的关系取T/K=t/℃+273)
(1)若室内空气摩尔体积为22.5×10-3 m3/mol,阿伏伽德罗常量为6.02×1023/mol,在家中关闭冰箱密封门后,电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子
(2)若室内温度为27 ℃,大气压为1×105 Pa,关闭冰箱密封门通电工作一段时间后,冷藏室内温度降为6 ℃,冷冻室温度降为-9 ℃,此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大
(3)冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部,请分析说明这是否违背热力学第二定律。
答案:(1)6.02×1024
(2)5.0×103 Pa
(3)见解析:
解析:(1)空气分子的数量为
N=NA=6.02×1024。
(2)设气体初始温度为T0,压强为p0;后来冷藏室与冷冻室中的温度和压强分别为T1、p1和T2、p2,由于两部分气体分别做等容变化,有
得p1=p0,p2=p0
压强差Δp=p1-p2=(T1-T2)
代入数据得Δp=5.0×103 Pa。
(3)不违背热力学第二定律,因为热量不是自发地由低温向高温传递,在冰箱工作过程中要消耗电能。
15.(14分)(2021金科大联考高三质检)左、右两管粗细不同的U形玻璃管如图所示放置。左、右两管竖直,管中有一段水银,右管口封闭,右管中封闭气柱长为10 cm,左管口内有一轻质活塞,在左管中封闭一段长度也为10 cm的气柱,左管中水银液面比右管中水银液面高4 cm,左管截面积是右管截面积的。开始时左管中封闭气体压强与77 cm高水银柱产生的压强相同,现将活塞缓慢向下移,使左、右两管中水银液面相平,已知环境温度为27 ℃,求两管中水银液面相平时,活塞下移的距离。
答案: cm
解析:开始时,左管中气体压强p1=ρgh1,h1=77 cm,气柱长L1=10 cm
右管中气体的压强为p2=ρg(h1+h2),h2=4 cm,气柱长为L2=10 cm
当左、右两管中水银液面相平时,设左管下降x,则右管上升的高度h=
则4 cm-x=,解得x=3 cm,故右端上升的高度为1 cm
设两管中气体的压强均为p,右管中气柱的长为L2'=10 cm-1 cm=9 cm
右管中气体发生等温变化,则有p2L2S2=pL2'S2
设两管中水银液面相平时,左管中气柱长为L1',左管中气体发生等温变化,则有p1L1S1=pL1'S1
解得L1'= cm
活塞向下移动的距离为h'=13 cm- cm= cm。
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