模块综合检测（Word练习）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（粤教版2019）

模块综合检测 (时间：90分钟　满分：100分) [对应学生用书P145] 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．下列说法正确的是(　　) A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉中的分子在不停地做无规则运动 B．热量不能自发地从分子平均动能小的物体传到分子平均动能大的物体 C．空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和气压，水蒸发越快 D．随着分子间距离的增大，分子间作用力减小，分子势能也减小 B　[花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停地做无规则运动，故A错误；宏观现象的热传递是热量自发从高温物体传到低温物体而不会引起其他变化，但在引起其他变化的情况下，热量可以从低温物体传到高温物体，比如制冷设备，故B正确；相对湿度等于绝对湿度与相同温度下水蒸气的饱和气压的比值，相对湿度越大，水蒸发得越慢，表示水蒸气的压强越接近饱和气压，故C错误；当分子间的距离小于平衡距离r0时，分子间距离增大，分子势能减小；当分子间的距离大于平衡距离r0时，分子间距离越大，分子势能越大，故D错误．] 2．对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是(　　) A．若气体的温度不断升高，其压强也一定不断增大 B．在完全失重的状态下，气体的压强为零 C．若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变 D．当分子热运动变剧烈时，压强一定增大 C　[根据理想气体状态方程＝c，气体温度升高，但气体体积不明确，其压强不一定增大，故A错误；根据封闭气体压强的微观意义，气体压强和分子数密度、分子平均动能有关，与重力无关，在完全失重的情况下，气体对器壁的压强不为零，故B错误；根据理想气体状态方程＝c，气体的压强和体积都不变，则温度一定不变，其内能也不变，故C正确；分子热运动变剧烈时，分子平均动能增大，说明温度升高，根据理想气体状态方程＝c，其体积并不确定，压强不一定增大，故D错误．] 3.如图所示，导热良好的圆筒形汽缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内，活塞上堆放着铁砂，系统处于静止状态．现缓慢取走铁砂，忽略活塞与汽缸之间的摩擦，外界环境温度不变，则在此过程中缸内气体(　　) A.对外做功，其内能减少 B．温度不变，与外界无热量交换 C．单个分子碰撞缸壁时的平均作用力减小 D．单位时间内对活塞的碰撞次数减少 D　[缓慢取走铁砂的过程中，因为活塞对封闭气体的压力减小，所以活塞会缓慢上升，是气体膨胀的过程，缸内气体对外做功，但是汽缸导热良好，所以缸内气体温度保持不变，则内能不变，故A错误；根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，因为气体膨胀对外做功，所以W＜0，汽缸导热良好，缸内气体温度保持不变，即ΔU＝0，所以ΔQ＞0，即气体要从外界吸收热量，故B错误；由上面的分析可知，缸内气体温度不变，即气体分子的平均动能不变，所以单个分子与缸壁碰撞时的平均作用力不变，故C错误；根据理想气体状态方程＝c可知，T不变，V增大，则p减小．所以缸内气体压强减小，分子的平均动能不变，因为缸内气体体积V增大，所以分子数密度减小，则在单位时间内气体对活塞的碰撞次数要减少，故D正确．] 4.一定质量的理想气体，从状态M开始，经状态N、Q回到原状态M，其p­V图像如图所示，其中QM平行于横轴，NQ平行于纵轴．则(　　) A．M→N过程气体温度不变 B．N→Q过程气体对外做功 C．N→Q过程气体内能减小 D．Q→M过程气体放出热量 D　[由数学知识可知，M→N过程气体的pV乘积先增加后减小，结合理想气体状态方程＝c可知，温度先升高后降低，故A错误；N→Q过程气体的体积不变，不对外做功，故B错误；N→Q过程气体压强增大，体积不变，由＝c可知，温度升高，则内能增加，故C错误；Q→M过程气体压强不变，体积减小，外界对气体做功，即W＞0；由＝c可知，温度降低，内能减小，即ΔU＜0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知Q＜0，气体放出热量，故D正确．] 5．下列说法正确的是(　　) A．一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气需要吸热，是因为要增大分子平均动能 B．一定质量的理想气体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变 C.一定质量的理想气体等容升温过程，内能的增加量与它从外界吸收的热量相等 D．在任何条件下内能都不可能转化成机械能，而机械能可以转换为内能 C　[温度是分子动能的标志，一定质量的100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气需要吸热，但增大的是分子势能，不是分子动能，故A错误；根据热力学第一定律可知，一定质量的理想气体放出热量，同时对外做功，其内能一定减小，故B错误；一定质量的理想气体等容升温，则气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律可知，内能增加量一定等于吸收的热量，故C正确；满足一定的条件内能可以转化成机械能，故D错误．] 6．科研人员正在研制一种新型镍铜电池，它采用半衰期长达100年的放射性同位素镍(Ni)和铜作为电池的正、负极，利用镍63发生β衰变释放电子给铜片，为负载提供电能．下面说法正确的是(　　) A．镍63的β衰变方程为Ni―→e＋Cu B．β衰变释放的电子是核内n―→e＋H所产生的 C．提高温度，增大压强可以改变镍63的半衰期 D．经过200年该电池中的镍将全部变成其他金属 B　[根据电荷数守恒、质量数守恒知，镍63的裂变方程是Ni―→e＋Cu，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变成质子的同时释放的，即释放的电子是核内n―→e＋H所产生的，故B正确；半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C错误；经过200年即经过了两个半衰期，该电池中的镍剩余的质量为：m＝m0＝，将有变成其他金属，故D错误．] 7.如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上．具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零．已知电容器的电容为C，带电量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电量的绝对值为e，不计电子的重力．关于电容器右侧极板的带电情况和入射光的频率ν，以下判断正确的是(　　) A．带正电，ν0＋　　　　 B．带正电，ν0＋ C．带负电，ν0＋ D．带负电，ν0＋ C　[以最大初动能入射至电容器的电子经板间电场到达右侧极板速度刚好为0，说明电场力做负功，电场强度方向向右，右侧极板所带电荷为负电荷，且－eU＝0－Ek0，其中由电容器电压与电荷量的关系知U＝.由最大初动能与单色光入射频率的关系知Ek0＝hν－hν0，代入化简可得ν＝ν0＋.] 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的．全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错的得0分．) 8．关于某一气体在不同温度下的速率分布图像，下列判断正确的是(　　) A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．两条图线和横轴所包围的面积一定相等 D．两条图线和横轴所包围的面积可能不等 BC　[温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图线T2速率大的分子比例大，温度高；图线T1速率大的分子所占比例小，温度低，故T1＜T2，故A错误，B正确；图中两个状态下曲线下的面积都是1，则两条图线和横轴所包围的面积一定相等，故C正确，D错误．] 9．一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V­T图像如图所示．下列说法正确的有(　　) A．A→B的过程中，外界对气体做功 B．A→B的过程中，气体放出热量 C．B→C的过程中，气体压强发生变化 D．A→B→C的过程中，气体内能增加 AB　[A→B的过程中，温度不变，体积减小，可知外界对气体做功，故A正确；A→B的过程中，温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，W为正，则Q为负，即气体放出热量，故B正确；因为V­T图线中，BC段的图线是过原点的倾斜直线，则B→C的过程中，压强不变，故C错误；B到C的过程中，温度降低，内能减小，故D错误．] 10．核电站中采用反应堆使重核裂变，将释放出的巨大能量转化成电能．反应堆中一种可能的核反应方程式是U＋n―→Nd＋Zr＋x＋y，设U核质量为m1，中子质量为m2，Nd核质量为m3，Zr核质量为m4，x质量为m5，y质量为m6，那么，在所给的核反应中(　　) A．x可能是3H，y可能是11e B．x可能是3n，y可能是8e C．释放的核能为(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2 D．释放的核能为(m3＋m4＋m5＋m6－m1－m2)c2 BC　[如果x是3H，y是11e不满足质量数守恒和电荷数守恒，故A错误；如果x是3n，y是8e满足质量数守恒和电荷数守恒，故B正确；质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4－m5－m6，由质能方程可知，释放的能量为E＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4－m5－m6)c2，故C正确，D错误．] 三、非选择题(本题共5小题，共54分．) 11．(7分)(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，已知纯油酸的摩尔质量为M，密度为ρ，一滴油酸溶液中含纯油酸的质量为m，一滴油酸溶液滴在水面上扩散后形成的纯油酸膜最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA.以上各量均采用国际单位制，对于油酸分子的直径和分子数量有如下判断： ①油酸分子直径d＝ ②油酸分子直径d＝ ③一滴油酸溶液中所含油酸分子数n＝NA ④一滴油酸溶液中所含油酸分子数n＝NA 以上判断正确的是________． (2)油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有液滴75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示，坐标中正方形小方格的边长为1 cm，则 ①油酸膜的面积是________m2. ②按以上数据，估测出油酸分子的直径是________m(保留1位有效数字). 解析　(1)由纯油酸的质量与密度的关系可得体积为： V＝① 由所形成的油膜面积S可得，纯油酸分子的直径为： d＝② 由①②可得：d＝ 一滴油酸溶液中含有纯油酸的摩尔数为： 一滴油酸溶液中含有纯油酸的分子个数n＝NA 故选②④； (2)①油酸膜的面积是： 105×1 cm2＝105 cm2≈1×10－2 m2； ②油酸分子的直径是： d＝＝m＝8×10－10m 答案　(1)②④ (2)①1×10－2　②8×10－10 12．(9分)“用DIS研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示．保持温度不变，封闭气体的压强p用压强传感器测量，体积V由注射器刻度读出．某次实验中，数据表格内第2～8次压强没有记录，但其他操作规范． 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 压强p/kPa 100.1 p7 179.9 体积V/cm3 18 17 16 15 14 13 12 11 10 (1)根据表格中第1次和第9次数据，推测出第7次的压强p7，其最接近的值是________． A．128.5 kPa B．138.4 kPa C．149.9 kPa D．163.7 kPa (2)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为________．从理论上讲p­图像可能接近下列哪个图？ 解析　(1)根据玻意耳定律，一定质量气体，压强与体积成反比，第1次和第9次数据，它们的压强与体积乘积，也正好近似相等，因此第7次的压强 p7＝kPa＝150 kPa 故C正确，A、B、D错误； (2)在软管内气体体积ΔV不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0＋ΔV，压强为p0，末状态的体积为V＋ΔV，压强为p，由等温变化有 p0(V0＋ΔV)＝p(V＋ΔV) 解得 p＝p0 当式中的V趋向于零时，有 p＝p0 即该双曲线的渐近线方程是 p＝p0 故D正确，A、B、C错误．故选D. 答案　(1)C　(2)V0＋V　D 13．(11分)如图所示，在水平地面上固定一个内壁光滑、内部横截面积为S，长度为L的汽缸，汽缸顶部开一很小的孔与外界大气相通，已知外界的大气压强恒为p0.缸内有一质量为m、厚度不计的光滑圆柱形活塞，当汽缸竖直放置，活塞下方气体的热力学温度为T0时，活塞位于汽缸的中央．重力加速度大小为g. (1)保持温度不变，将汽缸侧向放置，求稳定后活塞到缸底的距离x； (2)若汽缸仍竖直放置，通过缸内底部的电热丝缓慢加热气体，求活塞恰好到达汽缸顶部时缸内气体的热力学温度T. 解析　(1)气体初状态的压强和体积分别为： p1＝p0＋，V1＝S· 气体末状态的压强和体积分别为： p2＝p0，V2＝xS 由p1V1＝p2V2 解得：x＝L (2)该过程气体做等压变化，则有： ＝，其中V′＝LS 解得：T＝2T0 答案　(1)L　(2)2T0 14.(12分)如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体，现在气体缓慢吸收热量280 J使活塞从A运动到B的过程中，气体对外做功120 J. (1)求气体的内能的改变量； (2)若气体的摩尔质量为M，用NA表示阿伏加德罗常数，活塞在B处时气体的密度为ρ，求此时气体分子间的平均距离． 解析　(1)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU＝(280－120)J＝160 J，内能增加． (2)每个气体分子的质量m＝ 每个气体分子所占的空间体积V0＝ 分子间平均距离为d＝＝. 答案　(1)160 J　(2) 15．(15分)在研究气体压强和体积关系的物理实验中，一个气球内充满了一定质量的气体，实验中气体温度保持不变，实验人员记录了实验过程中气球内的气体压强p(kPa)与气体体积V(m3)的数据如下表： V/m3 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 p/kPa 120 80 60 48 40 (1)根据表中的数据判断p是V的________函数． (2)确定p关于V的函数解析式，并在如图所示的坐标系内画出该函数的大致图像． (3)当气球内的气体压强大于140 kPa时，气球将爆炸，为了安全起见，气体的体积V的取值范围是什么？ 解析　(1)从图表中可看出p随V的增大而减小，且 p×V＝96 kPa·m3， 所以p是V的反比例函数． (2)设反比例函数的解析式为：p＝， 将V＝0.8 m3，p＝120 kPa代入计算， 可得k＝96 kPa·m3， 所以p关于V的反比例函数解析式为：p＝. 函数图像如图所示： (3)当p＝≤140 kPa时，解得V≥ m3. 所以V的取值范围是V≥m3. 答案　(1)反比例　(2)见解析　(3)V≥m3 学科网（北京）股份有限公司 $$