（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册综合测评.docx

1、综合测评综合测评人教版（人教版（20192019）选择性必修三）选择性必修三 (满分:100 分;时间:90 分钟) 一、选择题一、选择题(本题共 12 个小题,每小题 4 分,共 48 分。其中 18 小题只有一个选项正确,912 小题有 多个选项正确,全选对得 4 分,选对但不全得 2 分,选错或不选得 0 分) 1.根据玻尔模型,原子中电子绕核运转的半径() A.可以取任意值 B.可以在某一范围内取任意值 C.可以取一系列不连续的任意值 D.是一系列不连续的特定值 2.关于原子核、原子核的衰变、核能,下列说法正确的是() A.原子核的结合能越大,原子核越稳定 B.任何两个原子核都可以发生

2、核聚变 C.92 238U 衰变成 82 206Pb 要经过 8 次衰变和 6 次衰变 D.发生衰变时,新核与原来的原子核相比,中子数减少了 2 3.一定质量的气体,温度由-13 升高到 117 ,若保持体积不变,它的压强的增加量是原来压强的 () A.1 2 B.2 3 C.3 2倍 D.2 倍 4.用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验,发现光电流 I 与电压 U 的关系如图 所示,下列说法正确的是() A.甲、乙两种单色光的强度相同 B.单色光甲的频率大于单色光丙的频率 C.三种单色光在同种介质中传播时,丙的波长最短 D.三种单色光中,丙照射时逸出光电子的最大初动能最小 5

3、.下列说法中正确的是() A.甲图中,两个分子从很远处逐渐靠近,直到不能再靠近为止的过程中,分子间相互作用的合力先变 小后变大 B.乙图中,在测量分子直径时,可把油膜厚度视为分子直径 C.丙图中,猛推木质推杆,密闭的气体温度升高,压强变大,气体对外界做功 D.丁图中,电冰箱的工作过程表明,热量可以自发地从低温物体向高温物体传递 6.如图所示,一定质量的理想气体从状态 a 开始,经历 ab、bc、cd、de 四个过程到达状态 e, 其中 ba 的延长线经过原点,b、c 连线与横轴平行,d、e 连线与纵轴平行。下列说法正确的是 () A.ab 过程中气体分子热运动平均动能增加 B.bc 过程中气体

4、分子单位时间内撞击容器壁次数不变 C.cd 过程中气体从外界吸热小于气体内能增量 D.de 过程中气体对外放出热量,内能不变 7.如图所示,两根粗细不同、两端开口的直玻璃管 A 和 B 竖直插入同一水银槽中,各用一段水银柱封 闭着一定质量温度相同的理想气体,气柱长度 H1h2,今使封闭空气降低相同的温度 (大气压保持不变),则两管中空气柱上方水银柱的移动情况是() A.均向下移动,A 管移动较少 B.均向下移动,A 管移动较多 C.均向下移动,两管移动一样多 D.水银柱的移动距离与管的粗细有关 8.如图所示是玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图。大量处于 n=3 能级的氢原子向低能 级跃

5、迁放出若干种频率的光子,设普朗克常量为 h,下列说法不正确的是() A.能产生 3 种不同频率的光子 B.产生的光子的最大频率为?3-?1 ? C.当氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时,氢原子的能量变大 D.若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级 n=3 跃迁到 n=1 时放出的光子照到该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为 E3-E2 9.封闭在汽缸内的一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,下列说法正确的是() A.气体的密度增大 B.气体的压强增大 C.气体分子的平均动能减小 D.气体分子的平均动能增大 10.

6、下列说法中正确的是() A.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积的分子数及气体分子的平均动能都 有关 B.布朗运动是液体分子的运动,它说明水分子永不停息地做无规则热运动 C.温度升高,物体的每一个分子的动能都增大 D.由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有 收缩的趋势 11.下列说法正确的是() A.失重条件下充入金属液体的气体,气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的约束 B.阳光下看到细小的尘埃飞扬,是固体颗粒在空气中做布朗运动 C.由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度,可以估算出理想气体分子间的平均距离 D.热量一定

7、由高温物体向低温物体传递 12.下列说法正确的是() A.90 232Th 衰变成 82 208Pb 要经过 6 次衰变和 4 次衰变 B.氢原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程,原子要吸收光子,电子的动能减少,原子的电势 能增大 C.发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D.原子核的结合能越大,原子核越稳定 二、非选择题二、非选择题(共 6 小题,共 52 分) 13.(6 分)如图甲所示为光电管的原理图,当频率为的可见光照射到阴极 K 上时,电流表中有电流通 过。 (1)当滑动变阻器的滑片 P 向滑动时(填“左”或“右”),通过电流表的电流将会减小; (2)由乙图 I

8、-U 图像可知光电子的最大初动能为; (3)如果不改变入射光的频率,而减小入射光的强度,则光电子的最大初动能(填“增 加”“减小”或“不变”)。 14.(6 分)油酸酒精溶液的浓度为每 1 000 mL 油酸酒精溶液中有油酸 0.6 mL,现用滴管向量筒内滴 加 50 滴上述溶液,量筒中的溶液体积增加了 1 mL,若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的 浅盘中,由于酒精溶于水,油酸在水面展开,稳定后形成的油膜的形状如图甲所示。若每一小方格的 边长为 20 mm,试问: 甲 (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型,让油酸尽可能地在水面上散开,则形成的油膜可 视为油膜,这层油膜的厚度可

9、视为油酸分子的直径。图中油酸膜的面积为m 2;根据 上述数据,估测出油酸分子的直径是m。(计算结果保留两位有效数字) (2)实验中爽身粉的作用是界定油膜的边界,显示油膜面积大小。实验中出现如图乙所示的油膜形状 (爽身粉开裂),原因是。 乙 15.(8 分)两个轻核结合成质量较大的核,这样的核反应叫作核聚变。核聚变反应会释放出核能。例 如,一个氘核与一个氚核结合成一个氦核同时放出一个中子,就要向外释放出能量,其核反应方程式 为 1 2H+ 1 3H 2 4He+ 0 1n。已知氘核的质量为 2.014 1 u,氚核的质量为 3.016 1 u,中子的质量为 1.008 7 u,氦核的质量为 4.

10、002 6 u。根据爱因斯坦的质能方程 E=mc 2可以证明 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量。 (1)试根据上述条件计算出该反应能释放出多少兆电子伏的核能。(结果保留三位有效数字) (2)燃烧值是指完全燃烧 1 kg 的某种燃料所能释放出的能量,单位是 J/kg。若已知某种型号汽油的 燃烧值为 4.410 7 J/kg,试计算按着上述核反应每结合成 1 kg 氦核释放的核能大约相当于燃烧多 少汽油释放出的化学能?(结果保留三位有效数字,取阿伏加德罗常数 NA=6.0210 23) 16.(10 分)如图所示,用质量 m=2 kg 的绝热活塞在绝热汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞与

11、汽缸 壁间摩擦力忽略不计,开始时活塞距离汽缸底部的高度 h1=0.2 m,气体的温度 t1=27 ;现用汽缸内 一电热丝(未画出)给气体缓慢加热,加热至 t2=177 ,活塞缓慢上升到距离汽缸底某高度 h2处,此过 程中被封闭气体吸收的热量为 3 000 J。已知大气压强 p0=1.010 5 Pa,重力加速度 g 取 10 m/s 2,活 塞横截面积 S=4.010 -4 m 2。求: (1)初始时汽缸内气体的压强 p 和缓慢加热后活塞距离汽缸底部的高度 h2; (2)此过程中气体内能的变化量U。 17.(10 分)如图所示为一端封闭且粗细均匀的“L”形细玻璃管,水平、竖直部分长度均为 L=

12、40 cm。 当温度为 T1=300 K 时,水平管内有一段长为 h=5 cm 的水银柱,封闭着一段长 L1=15 cm 的理想气体。 大气压强为 p1=75 cmHg。求: (1)当水银刚好全部在竖直管内时,理想气体的热力学温度 T2;(结果保留一位小数) (2)当温度从 T1缓慢升高到 T3=600 K 时,理想气体柱的长度。 18.(12 分)从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题 中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型,电子的运动看 作经典力学描述下的轨道运动,原子中的电子在库仑力作用下,绕原子核做圆周运动。已知电

13、子质量 为 m,电荷量为 e,静电力常量为 k。氢原子处于基态(n=1)时电子的轨道半径为 r1,电势能为 Ep=- k? 2 ?1(取无穷远处电势能为零)。第 n 个能级的轨道半径为 rn,已知 rn=n 2r 1,氢原子的能量等于电子绕原 子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。 (1)求氢原子处于基态时,电子绕原子核运动的速度; (2)证明:氢原子处于第 n 个能级的能量为基态能量的 1 ?2(n=1,2,3,); (3)1885 年,巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析,发现这些谱线的波长能够 用一个公式表示,这个公式写作1 ?=R 1 22 - 1 ?2 ,n

14、=3,4,5,。式中 R 叫作里德伯常量,这个公式称为巴耳 末公式。已知氢原子基态的能量为 E1,用 h 表示普朗克常量,c 表示真空中的光速,求: a.里德伯常量 R 的表达式; b.氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比。 答案全解全析答案全解全析 1.D根据玻尔模型,原子中电子绕核运转的半径是量子化的,是一系列不连续的特定值,故 D 正确。 2.D比结合能越大原子核越稳定,原子核的结合能越大,原子核不一定越稳定,故 A 错误;只有较小 的原子核才会发生核聚变,故 B 错误;铀核(92 238U)衰变为铅核( 82 206Pb)的过程中,经历一次衰变,质量 数减少 4,则经历衰变的次数

15、n=238206 4 =8,经历衰变的次数为 m=28-(92-82)=6,则要经过 8 次 衰变和 6 次衰变,故 C 错误;粒子为氦核,由两个质子和两种中子组成,所以发生衰变时,新 核与原来的原子核相比,中子数减少了 2,故 D 正确。 3.A气体的状态参量:T1=(273-13) K=260 K,T2=(273+117) K=390 K;气体发生等容变化,由查理定 律得?1 ?1= ?2 ?2,解得 p2= 3 2p1,压强增加量与原压强的比值 ? ?1= ?2-?1 ?1 =1 2,即压强的增加量是原来压强的 1 2,选项 A 正确。 4.C甲、乙两种单色光对应的遏止电压相同,则两种光

16、的频率相同,但加正向电压时甲的饱和电流 更大,说明甲光的光更强,故 A 错误。由光电效应方程 Ekm=h-W0和-eUc=0-Ekm可知,遏止电压越大时, 对应的光的频率越大,则甲=乙丙;三种光照射同一金属,飞出的光电子的最大初动能关系为 Ekm 甲 =Ekm 乙丙, 故 C 正确。 5.B甲图中两个分子从很远处逐渐靠近的过程中,分子引力和斥力都增大,但引力大于斥力,分子力 表现为引力,并且分子力先增大后减小,当减小到零后,随着两分子靠近,分子力表现为斥力,并且逐 渐增大,故 A 错误;图乙中是单分子油膜,因此油膜厚度可以视为分子直径,故 B 正确;丙图中,猛推木 质推杆,由于速度快,热传递没

17、来得及进行,只有外界对气体做功,内能增大,压强变大,温度升高,故 C 错误;根据热力学第二定律,热量不能自发地从低温物体转移到高温物体,故 D 错误。 6.Aab 过程气体温度升高,分子平均动能增大,故 A 正确。bc 过程温度升高,压强不变,则气体分 子平均动能增大,为保持压强不变,单位时间内气体分子与器壁碰撞次数减少,故 B 错误。cd 过程 气体体积增大,对外做功,又温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量且 大于内能增量,故 C 错误。de 过程气体体积增大,对外做功,因温度不变,内能不变,则气体从外界 吸收热量,故 D 错误。 7.A因为大气压保持不变,两液柱长

18、度也不变,封闭空气柱均做等压变化,故封闭空气柱下端的水银 面高度不变,根据盖-吕萨克定律? ?=C,可得 ? ?=C,则V= ? ? V,即 SH=? ? SH,化简得H=? ? H,则空气柱长 度的变化与玻璃管的粗细无关,故 D 错误;因 A、B 管中的封闭空气柱初温 T 相同,温度的变化T 也 相同,则H 与 H 成正比。又T0,所以H0,即 A、B 管中空气柱的长度都减小,水银柱均向下移动, 因为 H1H2,所以 ?1 ?2,所以 A 管中空气柱长度减小较少,故 A 正确,B、C 错误。 8.C大量氢原子从 n=3 能级向低能级跃迁能产生C3 2=3 种光子,A 正确;光子的能量越大,则

19、频率越大, 有最大能量的光子是从 n=3 能级向 n=1 能级跃迁时产生的,根据公式 h=E3-E2,解得=?3-?1 ? ,B 正确; 氢原子从高能级向低能级跃迁会释放光子,氢原子能量变小,C 错误;若氢原子从能级 n=2 跃迁到 n=1 时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应,则当氢原子从能级 n=3 跃迁到 n=1 时放出的光子照到 该金属表面时,逸出的光电子的最大初动能为 E3-E2,故 D 正确。 9.BD一定质量的气体,如果保持气体体积不变,根据=? ?得密度也不变,故 A 错误;根据查理定律 ? ?=C,如果保持气体体积不变,当温度升高时,气体的压强就会增大,故 B 正确;温度是

20、分子平均动能的 标志,温度升高说明分子平均动能增大,故 C 错误,D 正确。 10.AD气体分子在单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数与分子数密度和分子平均速率有关,也就 是与单位体积内的分子数及气体分子的平均动能都有关,故 A 正确;布朗运动是悬浮微粒的无规则运 动,反映的是液体分子的无规则运动,故 B 错误;温度是分子平均动能的标志,温度升高表示分子平均 动能大,而不能代表物体的每一个分子的动能都增大,故 C 错误;液体跟气体接触的表面存在一个薄 层叫作表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作 用表现为引力,液体表面具有收缩的趋势,故 D 正确。 1

21、1.AC失重条件下液态金属呈球状是由于液体表面分子间存在表面张力,故充入金属液体的气体, 气泡不能无限地膨胀,故 A 正确;阳光下看到细小的尘埃飞扬,是固体颗粒随空气流动而形成的,并不 是布朗运动,故 B 错误;由气体的摩尔质量和气体的密度之比可求出气体的摩尔体积,摩尔体积与阿 伏加德罗常数之比等于每个气体分子占据的空间大小,由此可以估算出理想气体分子间的平均距离, 故 C 正确;热量可以在一定的条件下从低温物体传递到高温物体,故 D 错误。 12.AB 90 232Th 衰变成 82 208Pb 要经过232208 4 =6 次衰变和 n=82-(90-26)=4 次衰变,选项 A 正确;氢

22、 原子的核外电子从低轨道跃迁到高轨道的过程,原子要吸收光子,电子的动能减少,原子的电势能增 大,选项 B 正确;由光电效应方程 Ek=h-W0可知发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光的频 率不成正比,选项 C 错误;原子核的比结合能越大,原子核越稳定,选项 D 错误。 13.答案(1)右(2 分)(2)2 eV(2 分)(3)不变(2 分) 解析(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压,当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时,反向 电压增大,光电子到达左端的速度减小,则通过电流表的电流变小。 (2)设当通过电流表的电流刚减小到零时,电压表的读数为 U,根据动能定理得-eU=0-1 2m

23、?m 2 ,则光 电子的最大初动能为 2 eV。 (3)根据光电效应方程 Ekm=h-W0,知入射光的频率不变,则光电子的最大初动能不变。 14.答案(1)单分子(1 分)2.210 -2(1 分) 5.510 -10(1 分) (2)爽身粉过厚(3 分) 解析(1)油膜法测分子直径的原理:把分子简化成球形处理,认为分子一个挨一个紧密排列在 一起,认为油酸充分展开成单分子油膜。计算油膜面积时数小方格数,不足半个的舍去,多于半个 的算为 1 个,则方格个数为 56 个,1 个方格面积为 400 mm 2,总的面积为 S=40056 mm2=2.210-2 m 2。 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体

24、积为 V=110 -6 50 0.6 1000 m 3=1.210-11 m 3,则油酸分子直径 d=? ?= 1.210-11 2.210-2 m=5.510 -10 m。 (2)实验中出现如图乙所示的油膜形状(爽身粉开裂),原因是爽身粉过厚,油酸分子不能很好地 展成单分子层。 15.答案(1)17.6 MeV(2)9.6310 6 kg 解析(1)该核反应中的质量亏损 m=(2.014 1+3.016 1-1.008 7-4.002 6) u=0.018 9 u(2 分) 释放的核能E=0.018 9931.5 MeV17.6 MeV(2 分) (2)1 kg 氦核中的氦核个数为 N=10

25、00 4 NA=1.50510 26(2 分) 每结合成 1 kg 氦核释放的核能为 E=EN,相当于燃烧汽油质 量 M=? ? =17.610 61.610-191.5051026 4.4107 kg9.6310 6 kg。(2 分) 16.答案(1)1.510 5 Pa0.3 m(2)增加 2 994 J 解析(1)对活塞受力分析可知 pS=p0S+mg 解得 p=p0+? ? =1.010 5 Pa+ 20 4.010-4 Pa=1.510 5 Pa(2 分) 气体经历等压变化,由盖-吕萨克定律有 ?1S ?1 =?2S ?2 ,即 0.2? 273+27= ?2S 177+273(2

26、分) 解得 h2=0.3 m(2 分) (2)此过程中气体对外做功为 W=pS(h2-h1)=1.510 54.010-4(0.3-0.2) J=6 J(2 分) 根据U=W+Q 可得U=3 000 J-6 J=2 994 J(2 分) 则此过程中气体内能增加 2 994 J。 17.答案(1)853.3 K(2)30 cm 解析(1)理想气体在初始状态时,p1=75 cmHg,T1=300 K,L1=15 cm 末状态水银刚好全部在竖直管内 p2=(75+5) cmHg=80 cmHg(1 分) L2=L=40 cm 由理想气体状态方程得?1?1S ?1 =?2?2S ?2 (2 分) 解得

27、 T2=853.3 K。(1 分) (2)当水银恰要进入竖直管内时,L=(40-5) cm=35 cm p=p1=75 cmHg 由理想气体状态方程得?1?1S ?1 =? ? (2 分) 解得 T=700 K(1 分) 当温度 T3=600 K 时,水银柱全部位于水平管内,则理想气体的压强 p3=p1=75 cmHg 由理想气体状态方程得?1?1S ?1 =?3?3S ?3 (2 分) 解得 L3=30 cm。(1 分) 18.答案(1) ?2 ?1 (2)证明见解析(3)a.R=-?1 ? b.59 解析(1)电子绕氢原子核在第 1 轨道上做圆周运动,设电子在第 1 轨道上运动的速度大小为

28、 v1 根据牛顿第二定律有 k? 2 ?1 2=m ?1 2 ?1(2 分) 则有 v1= ?2 ?1(1 分) (2)根据牛顿第二定律有 k? 2 ?1 2=m ?1 2 ?1 电子在第 1 轨道运动的动能 Ek1=1 2m?1 2=?2 2?1(1 分) 电子在第 1 轨道运动时氢原子的能量 E1=-k? 2 ?1+ ?2 2?1=-k ?2 2?1(1 分) 同理,电子在第 n 轨道运动时氢原子的能量 En=-k? 2 ?+ ?2 2?=-k ?2 2?(n=1,2,3,),又因为 rn=n 2r 1(1 分) 则有 En=-k ?2 2?=-k ?2 2?2?1= ?1 ?2,命题得证。(1 分) (3)a.氢原子在可见光区的谱线是氢原子从某几个较高能级向第 2 能级跃迁时发出的,氢原子从 n 能级向第 2 能级跃迁放出光的波长满足 En-E2=h? ?,解得 1 ?= ?-?2 ? (1 分) 由题可得1 ?=R 1 22 - 1 ?2 又 En=?1 ?2,E2= ?1 22 联立得 R=-?1 ?(2 分) b.由1 ?=R 1 22 - 1 ?2 可知当 n=3 时波长最大,当 n=时波长最小 代入可得,最小波长与最大波长之比为 59。(2 分)