学生作业设计（选必三）-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

高中物理选择性必修三 学生作业 第一章《分子动理论》 第二章《气体、固体和液体》 第三章《热力学定律》 第四章《原子核和波粒二象性》 第五章《原子核》 班 级： 姓 名： 学 号： 教 师： 学 科： 主题 分子动理论的基本内容 知识回顾 第一题 1.现代科学研究表明,固体物质中分子可认为紧密排列。已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。(结果保留2位有效数字) (1)试估算一个铜原子的质量。 (2)若每个铜原子可提供两个自由电子,则3.0×10-5 m3的铜导体中有多少个自由电子? 共10分 得分 第二题 2.铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,把铜块中的铜分子看成球形,且它们紧密排列,求:(结果保留1位有效数字) (1)一个铜分子的直径d; (2)1 cm3的铜中含有铜分子的个数N。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 实验 用油膜法估测油酸分子的大小 知识回顾 第一题 1.某同学在实验室用油膜法估测油酸分子直径,实验主要步骤如下: ①向体积V油=6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104 mL。 ②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL。 ③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。 ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状。 ⑤描出的油膜轮廓如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。 根据以上信息,回答下列问题: (1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　 m3;油膜面积为　　　　 m2;油酸分子直径为　　　　 m。(结果均保留2位有效数字)  (2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。  (3)若油酸酒精溶液长时间静置,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。 共10分 得分 第二题 2.某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,老师将酒精加入1 mL的油酸中配制成 1 000 mL的油酸酒精溶液。 (1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用 　　　　　 　将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。 (2)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应正方形的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为　　　　 m。(结果保留 1位有效数字)  (3)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理?　 。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体的等压变化和等容变化 知识回顾 第一题 1 如图所示,一绝热汽缸开口向下,内部封闭有一定质量的某种气体,绝热活塞的质量为m=400 g,横截面积为S=2 cm2,初始时绝热活塞位于距汽缸顶部h处,汽缸内气体的温度为27 ℃。现用电热丝缓慢加热缸内气体,直到活塞下移到2h处,已知外界的大气压强为p0=1×105 Pa,不计活塞和汽缸之间的摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)加热前汽缸内气体的压强;(2)活塞下移到2h处时汽缸内气体的热力学温度。 共10分 得分 第二题 2.(2023·海南卷)某饮料瓶内密封一定质量理想气体,t=27 ℃时, 压强p=1.050×105 Pa。 (1)t′=37 ℃时,气压是多大? (2)保持温度不变,挤压气体,使之压强与(1)时相同时,气体体积为原来的多少倍? 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 实验 探究气体等温变化的规律 知识回顾 第一题 1.如图甲所示,是用气体压强传感器探究气体等温变化规律的实验装置,操作步骤如下: ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来。 ②缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后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。 ③重复上述步骤②,多次测量并记录数据。 ④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。 (1)在本实验操作的过程中,应该保持不变的量是气体的　　　 　和　　　　。 (2)根据记录的实验数据,作出了如图乙所示的 pV图像。如果在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间应该满足的关系式为　　　　　。 (3)在温度不变的环境中,某小组的同学缓慢移动活塞压缩气体,记录实验数据,并在坐标纸中作出了压强p与体积V的关系图线,如图丙所示。由图像可知,在读数和描点作图均正确的情况下,得到这个图像的原因可能是　 。 共10分 得分 第二题 2.对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表: V/m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20 p/(105 Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体状态变化中的图像问题 知识回顾 第一题 1.pV=CT(C为常量),即pV越大的等温线对应的温度越 ,离原点越远。 2.p=,斜率k=CT,即斜率越大,对应的温度越 。 3.p=T,斜率k=,即斜率越大,对应的体积越 。 4.不同气体的图线延长线均过点(-273.15,0),斜率越大,对应的体积越 。 5.V=T,斜率k=,即斜率越大,对应的压强越 。 6.不同气体的图线延长线均过点(-273.15,0),斜率越大,对应的压强越 。 共10分 得分 第二题 2 一定质量的理想气体由状态A变为状态D,其有关数据如图甲所示,若状态D的压强是2×104 Pa。 (1)求状态A、B、C的压强。 (2)在图乙中画出该状态变化过程的p-T图像,并分别标出A、B、C、D各个状态。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体的变质量问题 知识回顾 第一题 1 [充气问题] 如图所示,一篮球的容积为7.5 L,内有压强为1.2 atm的气体,现用打气筒对篮球进行充气,每打一次都能将体积为200 mL、压强为1.0 atm的气体打进篮球内,共打10次结束充气。若篮球内气体可视为理想气体,打气过程忽略篮球容积和球内气体温度的变化,求: (1)打气结束后球内气体的压强与球内原有气体的压强之比; (2)打进篮球内气体的质量与篮球内原有气体的质量之比。 共10分 得分 第二题 2 [分装问题] 现有一辆气罐车能承受的最大压强是33p0,某次在温度为7 ℃时气罐车内部气体的压强为21p0,已知气罐车的总体积为V,p0为大气压强,且T=273 K+t。 (1)求该辆气罐车能够承受的最大温度; (2)用该气罐车给体积为0.01V的气瓶充气,充好气后气瓶的压强为10p0,假设充气过程温度不变,能充多少瓶气? 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 相关联气体问题 知识回顾 第一题 1.(2022·全国甲卷)如图,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。 (1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度; (2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。 共10分 得分 第二题 2 (2024·广东卷,13)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0,已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa,重力加速度大小g取10 m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2=270 K 时: (1)求B内气体压强pB2; (2)求A内气体体积VA2; (3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 热力学第二定律 知识回顾 第一题 1.在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体,图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点,气体在A点的压强为p=9.0×104 Pa,在从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收的热量Q=3.2×102 J,求: (1)气体在状态B的体积VB; (2)此过程中气体内能的增量ΔU。 共10分 得分 第二题 2.如图所示,一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中,活塞的质量为m,面积为S,与汽缸底部相距L,汽缸和活塞绝热性能良好,气体的温度与外界大气温度相同均为T0,大气压强为p0。现接通电热丝加热气体,一段时间后停止加热,活塞缓慢向上移动距离0.5 L后停止,整个过程中气体吸收的热量为Q。忽略活塞与汽缸间的摩擦,重力加速度为g。求: (1)理想气体最终的温度T;(2)理想气体内能的增加量ΔU。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 光电效应 知识回顾 第一题 1.某同学用金属铷作为阴极的光电管观测光电效应现象,实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。 (1)图甲中电极A为光电管的　　　　(选填“阴极”或“阳极”)。  (2)实验中测得的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则金属铷的截止频率νc=　　　　 Hz,逸出功W0=　　　　 J。(结果保留3位有效数字)  (3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　 J(结果保留3位有效数字)。  共10分 得分 第二题 2.(教材改编)钾的逸出功为2.25 eV,现用波长为300 nm的光照射钾的表面。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求:(结果保留2位小数) (1)光电子的最大初动能;(2)遏止电压;(3)钾的截止频率。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 氢原子光谱和玻尔的原子模型 知识回顾 第一题 1.氢原子处于基态时的能量为E1=-13.6 eV,则: (1)当处于n=3的激发态时,氢原子的能量为多少? (2)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射光子的波长是多少?(取普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) (3)若有大量的氢原子处于n=4的激发态,则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?并在能级图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线。 共10分 得分 第二题 2.如图是氢原子能级图。有一群氢原子由n=5能级向低能级跃迁,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,1 eV=1.6×10-19J,求: (1)这群氢原子在跃迁过程中发射出的光谱线条数;(2)这群氢原子发出光的最小频率。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 放射性元素的衰变 知识回顾 第一题 1.静止的重原子核Bi在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中发生衰变后,产生的粒子的运动轨迹如图所示,已知轨迹2对应粒子的动量大小为p,电荷量的绝对值为q。 (1Bi发生的是α衰变还是β衰变?写出衰变方程(新核用X表示),并判断新核X沿哪个轨迹运动; (2)求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。 共10分 得分 第二题 2.一静止的U核衰变为Th核时,放出一个α粒子,已知衰变过程中质量亏损为Δm,α粒子的质量为m1Th核的质量为m2,光在真空中的速度为c。若释放的核能全部转化为系统的动能。(1)写出衰变方程;(2)求Th核的动能。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 核能的计算 知识回顾 第一题 1.在火星上太阳能电池板发电能力有限,因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是Pu。 (1)写出Pu发生α衰变的核反应方程。 (2Pu的半衰期是87.7年,大约要经过多少年会有87.5%的原子核发生衰变? 共10分 得分 第二题 2.在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程:碳循环和质子—质子循环;其中碳循环反应过程如图所示。图中p、e+和νe分别表示质子、正电子和电子型中微子;粗箭头表示循环反应进行的先后次序。当从循环图顶端开始,质子p与C核发生反应生成N核,反应按粗箭头所示的次序进行,直到完成一个循环后,重新开始下一个循环。已知e+、p和He核的质量分别为0.511 MeV/c2、1.007 8 u和4.002 6 u(1 u≈931.494 MeV/c2),电子型中微子νe的质量可以忽略。 (1)写出图中X和Y代表的原子核; (2)写出一个碳循环所有的核反应方程; (3)计算完成一个碳循环过程释放的核能。 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 高中物理选择性必修三 学生作业 教师答案版 第一章《分子动理论》 第二章《气体、固体和液体》 第三章《热力学定律》 第四章《原子核和波粒二象性》 第五章《原子核》 教 师： 学 科： 主题 分子动理论的基本内容 知识回顾 第一题 1.现代科学研究表明,固体物质中分子可认为紧密排列。已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1。(结果保留2位有效数字) (1)试估算一个铜原子的质量。 (2)若每个铜原子可提供两个自由电子,则3.0×10-5 m3的铜导体中有多少个自由电子? 解析:(1)一个铜原子的质量 m== kg≈1.1×10-25 kg。 (2)铜导体的物质的量 n== mol≈4.17 mol, 铜导体中含有的自由电子数 N=2nNA=2×4.17×6.0×1023≈5.0×1024个。 答案:(1)1.1×10-25 kg　(2)5.0×1024个 共10分 得分 第二题 2.铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1,把铜块中的铜分子看成球形,且它们紧密排列,求:(结果保留1位有效数字) (1)一个铜分子的直径d; (2)1 cm3的铜中含有铜分子的个数N。 解析:(1)铜的摩尔体积为V=, 一个铜分子的体积V0==, 将铜分子视为球形,则V0=πd3, 联立解得 d0== m ≈3×10-10 m。 (2)1 cm3的铜的物质的量为n=, 其中含有的分子个数为N=nNA==≈8×1022个。 答案:(1)3×10-10 m　(2)8×1022个 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 实验 用油膜法估测油酸分子的大小 知识回顾 第一题 1.某同学在实验室用油膜法估测油酸分子直径,实验主要步骤如下: ①向体积V油=6 mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总=104 mL。 ②用注射器吸取①中油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n=75滴时,测得其体积恰好是V0=1 mL。 ③先往浅盘里倒入2 cm深的水,然后将爽身粉均匀地撒在水面上。 ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油膜的形状。 ⑤描出的油膜轮廓如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数,小方格的边长为L=1 cm。 根据以上信息,回答下列问题: (1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　 m3;油膜面积为　　　　 m2;油酸分子直径为　　　　 m。(结果均保留2位有效数字)  (2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。  (3)若油酸酒精溶液长时间静置,则最终的测量结果将偏　　　　(选填“大”或“小”)。  答案:(1)8.0×10-12　1.1×10-2　7.3×10-10 (2)大　(3)小 共10分 得分 第二题 2.某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。实验前,老师将酒精加入1 mL的油酸中配制成 1 000 mL的油酸酒精溶液。 (1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积,具体的操作是用 　　　　　 　将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时液滴的数目。  (2)向浅盘的水面上撒爽身粉,将1滴油酸酒精溶液滴入水中后,下列现象判断正确的是　　　。  A.油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些 B.油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定 C.若出现如图的情况,说明油酸浓度太大,需重新配制油酸酒精溶液进行实验 D.若出现如图的情况,可在水面上重新撒上爽身粉,再次滴入油酸酒精溶液进行实验 (3)甲实验小组测得1 mL油酸酒精溶液为80滴,通过数1滴溶液在水面稳定后形成的油膜面积对应正方形的个数得到油膜的面积为250 cm2,可估算油酸分子的直径为　　　　 m。(结果保留 1位有效数字)  (4)当结束实验或重复做实验时,需将水从浅盘的一角倒出,在这个角的边缘会遗留少许油酸,为了保持浅盘的清洁,不影响下次使用,应如何处理?　 。 答案:(1)注射器(或滴管)　(2)A　(3)5×10-10　(4)可以用少量酒精清洗,并用脱脂棉擦拭,再用清水冲洗 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体的等压变化和等容变化 知识回顾 第一题 1 如图所示,一绝热汽缸开口向下,内部封闭有一定质量的某种气体,绝热活塞的质量为m=400 g,横截面积为S=2 cm2,初始时绝热活塞位于距汽缸顶部h处,汽缸内气体的温度为27 ℃。现用电热丝缓慢加热缸内气体,直到活塞下移到2h处,已知外界的大气压强为p0=1×105 Pa,不计活塞和汽缸之间的摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,求: (1)加热前汽缸内气体的压强;(2)活塞下移到2h处时汽缸内气体的热力学温度。 解析:(1)加热前活塞静止时,由平衡条件有 p0S=p1S+mg, 解得p1=8×104 Pa。 (2)气体的状态参量 V1=hS,T1=(273+27)K=300 K,V2=2hS, 气体发生等压变化,由盖-吕萨克定律有=, 即=,解得T2=600 K。 答案:(1)8×104 Pa　(2)600 K 共10分 得分 第二题 2.(2023·海南卷)某饮料瓶内密封一定质量理想气体,t=27 ℃时, 压强p=1.050×105 Pa。 (1)t′=37 ℃时,气压是多大? (2)保持温度不变,挤压气体,使之压强与(1)时相同时,气体体积为原来的多少倍? 解析:(1)瓶内气体的始末状态的热力学温度分别为 T=(27+273) K=300 K, T′=(37+273) K=310 K, 温度变化过程中气体体积不变,根据查理定律有=, 解得p′=1.085×105 Pa。 (2)保持温度不变,挤压气体,使压强变为p′, 由玻意耳定律有pV=p′V′, 则V′=≈0.97V。 答案:(1)1.085×105 Pa　(2)0.97 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 实验 探究气体等温变化的规律 知识回顾 第一题 1.如图甲所示,是用气体压强传感器探究气体等温变化规律的实验装置,操作步骤如下: ①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体,将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来。 ②缓慢移动活塞至某一位置,待示数稳定后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。 ③重复上述步骤②,多次测量并记录数据。 ④根据记录的数据,作出相应图像,分析得出结论。 (1)在本实验操作的过程中,应该保持不变的量是气体的　　　 　和　　　　。 (2)根据记录的实验数据,作出了如图乙所示的 pV图像。如果在误差允许范围内,p1、p2、V1、V2之间应该满足的关系式为　　　　　。 (3)在温度不变的环境中,某小组的同学缓慢移动活塞压缩气体,记录实验数据,并在坐标纸中作出了压强p与体积V的关系图线,如图丙所示。由图像可知,在读数和描点作图均正确的情况下,得到这个图像的原因可能是　 。 答案:(1)质量　温度　(2)p1V1=p2V2 (3)活塞漏气,气体质量减少 共10分 得分 第二题 2.对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表: V/m3 1.00 0.50 0.40 0.25 0.20 p/(105 Pa) 1.45 3.10 3.95 5.98 7.70 (1)根据所给数据在如图所示坐标纸上作出p-图线。 (2)由作出的图线得到的结论是  。 答案:(1)图见解析　(2)一定质量的气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体状态变化中的图像问题 知识回顾 第一题 1.pV=CT(C为常量),即pV越大的等温线对应的温度越高,离原点越远。 2.p=,斜率k=CT,即斜率越大,对应的温度越高。 3.p=T,斜率k=,即斜率越大,对应的体积越小。 4.不同气体的图线延长线均过点(-273.15,0),斜率越大,对应的体积越小 5.V=T,斜率k=,即斜率越大,对应的压强越小。 6.不同气体的图线延长线均过点(-273.15,0),斜率越大,对应的压强越小 共10分 得分 第二题 2 一定质量的理想气体由状态A变为状态D,其有关数据如图甲所示,若状态D的压强是2×104 Pa。 (1)求状态A、B、C的压强。 (2)在图乙中画出该状态变化过程的p-T图像,并分别标出A、B、C、D各个状态。 解析:(1)由题图甲可知,A→B过程是等容升温过程,有 =, B→C是等温膨胀过程,有pBVB=pCVC, C→D是等容降温过程,有 =, 联立解得pA=4×104 Pa, pB=1.6×105 Pa, pC=4×104 Pa。 (2)该状态变化过程的p-T图像如图所示。 答案:(1)4×104 Pa　1.6×105 Pa　4×104 Pa　(2)图见解析 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 气体的变质量问题 知识回顾 第一题 1 [充气问题] 如图所示,一篮球的容积为7.5 L,内有压强为1.2 atm的气体,现用打气筒对篮球进行充气,每打一次都能将体积为200 mL、压强为1.0 atm的气体打进篮球内,共打10次结束充气。若篮球内气体可视为理想气体,打气过程忽略篮球容积和球内气体温度的变化,求: (1)打气结束后球内气体的压强与球内原有气体的压强之比; (2)打进篮球内气体的质量与篮球内原有气体的质量之比。 解析:(1)以充气结束后篮球内的气体为研究对象,由玻意耳定律得 p1V1+p0×nV0=p2V1, 其中p1=1.2 atm,V1=7.5 L,p0=1.0 atm, V0=0.2 L,n=10, 解得=。 共10分 得分 第二题 2 [分装问题] 现有一辆气罐车能承受的最大压强是33p0,某次在温度为7 ℃时气罐车内部气体的压强为21p0,已知气罐车的总体积为V,p0为大气压强,且T=273 K+t。 (1)求该辆气罐车能够承受的最大温度; (2)用该气罐车给体积为0.01V的气瓶充气,充好气后气瓶的压强为10p0,假设充气过程温度不变,能充多少瓶气? 解析:(1)由查理定律得=, 其中p1=21p0,T1=273 K+t1=280 K,p2=33p0, 联立解得T2=440 K, 根据T2=273 K+t2, 可得该辆气罐车能够承受的最大温度为 t2=167 ℃。 (2)设能充n瓶气,由玻意耳定律可知 p1V=p3(V+nV′), 其中p3=10p0,V′=0.01V, 联立解得n=110。 答案:(1)167 ℃　(2)110瓶 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 相关联气体问题 知识回顾 第一题 1.(2022·全国甲卷)如图,容积均为V0、缸壁可导热的A、B两汽缸放置在压强为p0、温度为T0的环境中;两汽缸的底部通过细管连通,A汽缸的顶部通过开口C与外界相通;汽缸内的两活塞将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的体积分别为V0和V0。环境压强保持不变,不计活塞的质量和体积,忽略摩擦。 (1)将环境温度缓慢升高,求B汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度; (2)将环境温度缓慢改变至2T0,然后用气泵从开口C向汽缸内缓慢注入气体,求A汽缸中的活塞到达汽缸底部后,B汽缸内第Ⅳ部分气体的压强。 解析:(1)因两活塞的质量不计,当环境温度缓慢升高时,Ⅳ内的气体压强总等于大气压强,则该气体进行等压变化。当B中的活塞刚到达汽缸底部时,对Ⅳ部分气体,由盖-吕萨克定律可得=,解得T=T0。 (2)设当A中的活塞到达汽缸底部时,Ⅲ中气体的压强为p,则此时Ⅳ内的气体压强也等于p,设此时Ⅳ内气体的体积为V,则Ⅱ、Ⅲ两部分气体最终的总体积为V0-V,对气体Ⅳ有=,对Ⅱ、Ⅲ两部分气体有=,联立解得V=V0,p=p0。答案:(1)T0　(2)p0 共10分 得分 第二题 2 (2024·广东卷,13)差压阀可控制气体进行单向流动,广泛应用于减震系统。如图所示,A、B两个导热良好的汽缸通过差压阀连接,A内轻质活塞的上方与大气连通,B内气体体积不变。当A内气体压强减去B内气体压强大于Δp时差压阀打开,A内气体缓慢进入B中;当该差值小于或等于Δp时差压阀关闭。当环境温度T1=300 K时,A内气体体积VA1=4.0×10-2m3,B内气体压强pB1等于大气压强p0,已知活塞的横截面积S=0.10 m2,Δp=0.11p0,p0=1.0×105 Pa,重力加速度大小g取10 m/s2,A、B内的气体可视为理想气体,忽略活塞与汽缸间的摩擦、差压阀与连接管内的气体体积不计。当环境温度降到T2=270 K 时: (1)求B内气体压强pB2; (2)求A内气体体积VA2; (3)在活塞上缓慢倒入铁砂,若B内气体压强回到p0并保持不变,求已倒入铁砂的质量m。 解析:(1)假设降温过程中,差压阀没有打开,B汽缸内气体做等容变化, 由查理定律有=,由题知pB1=p0, 代入数据解得pB2=9×104 Pa, 此时压强差ΔpAB=p0-pB2=0.1p0<Δp, 可知差压阀不会打开,假设成立。 (2)A汽缸内气体做等压变化,由盖-吕萨克定律有=, 代入数据解得VA2=3.6×10-2 m3。 (3)恰好稳定时,A汽缸内气体压强 pA′=p0+, B汽缸内气体压强pB′=p0, 因B内气体压强保持不变,则此时差压阀恰好关闭有pA′-pB′=Δp,解得m=1.1×102 kg。 答案:(1)9×104 Pa　(2)3.6×10-2m3(3)1.1×102 kg 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 热力学第二定律 知识回顾 第一题 1.在图甲所示的密闭汽缸内装有一定质量的理想气体,图乙是它从状态A变化到状态B的V-T图像。已知AB的反向延长线通过坐标原点,气体在A点的压强为p=9.0×104 Pa,在从状态A变化到状态B的过程中,气体吸收的热量Q=3.2×102 J,求: (1)气体在状态B的体积VB; (2)此过程中气体内能的增量ΔU。 解析:(1)根据AB的反向延长线通过坐标原点,知从A到B理想气体发生等压变化。由盖-吕萨克定律得=,代入数据得VB=8×10-3 m3。 (2)外界对气体做的功W=-p(VB-VA)=-1.8×102 J,又ΔU=Q+W, 得ΔU=140 J。 答案:(1)8×10-3 m3　(2)140 J 共10分 得分 第二题 2.如图所示,一定质量的理想气体被活塞封闭在汽缸中,活塞的质量为m,面积为S,与汽缸底部相距L,汽缸和活塞绝热性能良好,气体的温度与外界大气温度相同均为T0,大气压强为p0。现接通电热丝加热气体,一段时间后停止加热,活塞缓慢向上移动距离0.5 L后停止,整个过程中气体吸收的热量为Q。忽略活塞与汽缸间的摩擦,重力加速度为g。求: (1)理想气体最终的温度T; (2)理想气体内能的增加量ΔU。 解析:(1)活塞向上移动了0.5 L,在此等压过程中有=, 其中V1=LS,V2=1.5LS, 解得T=1.5T0。 (2)活塞缓慢移动,所以受力平衡,则p1S=p0S+mg, 气体对外界做功W=0.5p1SL, 根据热力学第一定律ΔU=Q-W, 解得ΔU=Q-0.5(p0S+mg)L。 答案:(1)1.5T0 (2)Q-0.5(p0S+mg)L 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 光电效应 知识回顾 第一题 1.某同学用金属铷作为阴极的光电管观测光电效应现象,实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。 (1)图甲中电极A为光电管的　　　　(选填“阴极”或“阳极”)。  (2)实验中测得的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则金属铷的截止频率νc=　　　　 Hz,逸出功W0=　　　　 J。(结果保留3位有效数字)  (3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=　　　　 J(结果保留3位有效数字)。  解析:(1)电子从金属上射出后被电场加速,由此可知A板为阳极。 (2)由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,Ek=eUc,W0=hνc,故Uc=ν-,结合题图乙,当Uc=0时,ν=νc,所以金属铷的截止频率为νc≈5.10×1014 Hz,则逸出功W0=hνc≈3.38×10-19 J。 (3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014 Hz,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,得光电子的最大初动能Ek≈1.26×10-19 J。 答案:(1)阳极　(2)5.10×1014　3.38×10-19　(3)1.26×10-19 共10分 得分 第二题 2.(教材改编)钾的逸出功为2.25 eV,现用波长为300 nm的光照射钾的表面。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求:(结果保留2位小数) (1)光电子的最大初动能;(2)遏止电压;(3)钾的截止频率。 解析:(1)由公式c=λν,可得ν=1.0×1015Hz, 由光电效应方程Ek=hν-W0,可得Ek=3.03×10-19 J。 (2)由eUc=Ek,可得Uc≈1.89 V。 (3)由W0=hνc,可得νc≈5.43×1014 Hz。 答案:(1)3.03×10-19 J　(2)1.89 V (3)5.43×1014 Hz 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 氢原子光谱和玻尔的原子模型 知识回顾 第一题 1.氢原子处于基态时的能量为E1=-13.6 eV,则: (1)当处于n=3的激发态时,氢原子的能量为多少? (2)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射光子的波长是多少?(取普朗克常量h=6.63×10-34 J·s) (3)若有大量的氢原子处于n=4的激发态,则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?并在能级图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线。 解析:(1)由公式En=,当n=3时的能量为E3=≈-1.51 eV。 (2)根据频率条件得E3-E1=hν,而c=λν,联立解得λ≈1.03×10-7 m。 (3)大量的氢原子处于n=4的激发态在向低能级跃迁时释放光子的频率种数为=6, 光谱线图如图所示。 答案:(1)-1.51 eV　(2)1.03×10-7m (3)6　图见解析 共10分 得分 第二题 2.如图是氢原子能级图。有一群氢原子由n=5能级向低能级跃迁,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,1 eV=1.6×10-19J,求: (1)这群氢原子在跃迁过程中发射出的光谱线条数; (2)这群氢原子发出光的最小频率。 解析:(1)一群氢原子由n=5能级向低能级跃迁时形成的光谱线条数为 n===10。 (2)频率越小,对应光子的能量越小,即频率最小的光子是从n=5能级跃迁至n=4能级的,则有 E=E5-E4, 根据E=hν, 解得ν≈7.48×1013 Hz。 答案:(1)10　(2)7.48×1013Hz 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 放射性元素的衰变 知识回顾 第一题 1.静止的重原子核Bi在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中发生衰变后,产生的粒子的运动轨迹如图所示,已知轨迹2对应粒子的动量大小为p,电荷量的绝对值为q。 (1Bi发生的是α衰变还是β衰变?写出衰变方程(新核用X表示),并判断新核X沿哪个轨迹运动; (2)求大、小圆对应的周期之比以及半径之比。 解析:(1)静止的Bi在发生衰变的过程中动量守恒,新核X与He或e的动量等大反向,且新核X的电荷量大于He或e的电荷量,根据qvB=,又p=mv可得R=, 可见新核X的半径小于He或e的半径,新核X带正电,对应小圆2。由左手定则可知新核X沿逆时针方向运动,则He或e对应的大圆1也沿逆时针方向运动,由左手定则可知大圆1对应的粒子带正电,即是HeBi发生α衰变,衰变方程为BiXHe。 (2)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式为T=,则有Tα∶TX=∶=18∶23, 轨迹2对应新核X的动量为p,带电量为q,则He的动量为p,带电量为,由R=, 则有Rα∶RX=qX∶qα=81∶2。 答案:(1)α衰变BiXHe　轨迹2(2)18∶23　81∶2 共10分 得分 第二题 2.一静止的U核衰变为Th核时,放出一个α粒子,已知衰变过程中质量亏损为Δm,α粒子的质量为m1Th核的质量为m2,光在真空中的速度为c。若释放的核能全部转化为系统的动能。(1)写出衰变方程;(2)求Th核的动能。 解析:(1)根据质量数守恒与电荷数守恒可得衰变方程为 UThHe。 (2)衰变的过程中动量守恒,设α粒子和Th核的速度大小分别为vα、vTh, 根据动量守恒定律得0=m1vα-m2vTh,由能量守恒有E=Δmc2=m1+m2, 可得Th核的动能EkTh=·E=。答案:(1UThHe　(2) 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 主题 核能的计算 知识回顾 第一题 1.在火星上太阳能电池板发电能力有限,因此科学家用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中的Pu元素是Pu。 (1)写出Pu发生α衰变的核反应方程。 (2Pu的半衰期是87.7年,大约要经过多少年会有87.5%的原子核发生衰变? 解析:(1)根据质量数守恒与电荷数守恒Pu发生α衰变的核反应方程为PuHeU。 (2)根据公式m=m0(),其中m0为衰变前的质量,m为经过时间t后的剩余质量,T为半衰期。 有87.5%的Pu原子核发生衰变,说明m=0.125m0, 解得t=263.1年。 答案:(1PuHeU　(2)263.1年 共10分 得分 第二题 2.在太阳内部存在两个主要的核聚变反应过程:碳循环和质子—质子循环;其中碳循环反应过程如图所示。图中p、e+和νe分别表示质子、正电子和电子型中微子;粗箭头表示循环反应进行的先后次序。当从循环图顶端开始,质子p与C核发生反应生成N核,反应按粗箭头所示的次序进行,直到完成一个循环后,重新开始下一个循环。已知e+、p和He核的质量分别为0.511 MeV/c2、1.007 8 u和4.002 6 u(1 u≈931.494 MeV/c2),电子型中微子νe的质量可以忽略。 (1)写出图中X和Y代表的原子核; (2)写出一个碳循环所有的核反应方程; (3)计算完成一个碳循环过程释放的核能。 解析:(1)图中X和Y代表的原子核分别为O和C。 (2)一个循环所有的核反应方程式依循环次序为pCN, NC+e++νe,p+N,NOON+e++νe, pNCHe。 (3)整个循环的核反应,相当于4pHe+2e++2νe,完成一个碳循环过程释放的核能为ΔE=(4mp-mHe-2me)c2=[(4×1.007 8-4.002 6)×931.494-2×0.511] MeV≈25.619 MeV。 答案:(1OC　 (2)见解析 (3)25.619 MeV 共10分 得分 批改时间 作业次数 作业等级 复习打卡 学科网（北京）股份有限公司 $$