全书综合测评（二）（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（人教版）

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 全书综合测评(二) 注意事项 1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。 2.无特殊说明,本试卷中g取10 m/s2。 一、单项选择题(本大题共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个符合题目要求) 1.如图所示,固定在铁架台上的烧瓶,通过橡胶塞连接一根水平玻璃管,向玻璃管中注入一段液柱。用手捂住烧瓶,会观察到液柱缓慢向外移动,此过程中烧瓶内气体(　　) A.温度不变 B.压强增大 C.分子的平均动能减小 D.单位时间内分子对单位面积器壁的作用力不变 2.云室可以显示带电粒子的运动径迹。图为一张云室中拍摄的照片,云室中加了垂直于纸面向外的匀强磁场,a、b、c、d是从O点沿相同方向发出的一些正、负电子的径迹。下列说法正确的是(　　) A.c、d都是正电子的径迹 B.b径迹对应的粒子动能最大 C.a径迹对应的粒子德布罗意波长最小 D.d径迹对应的粒子运动时间最短 3.一定质量的理想气体,状态变化过程如图中ABC图线所示,其中BC为一段双曲线。若将这一状态变化过程表示在p-T图像或V-T图像上,下列选项正确的是(　　) 　　　　 　　　　 4.我国首座钍基熔盐实验堆采用钍Th作为燃料,并使用熔盐冷却剂,避免了核污水排放。 Th吸收中子后会发生的一系列核反应Thn→ThPaU。已知U的半衰期为16万年,某次实验中生成0.5 g的U。下列说法正确的是(　　) A.x衰变为α衰变 BU比Th多1个质子 CU的比结合能小于Pa的比结合能 D.经过32万年,剩余U的质量为0.125 g 5.如图所示,四个两端封闭、粗细均匀的玻璃管内的空气被一段水银柱隔开,按图中标明的条件,水银柱处于静止状态。如果管内两端的空气都升高相同的温度,则水银柱一定向a侧移动的是(　　) Va<Vb,Ta=Tb Va=Vb ,Ta<Tb A B Va<Vb,Ta<Tb Va>Vb,Ta=Tb C D 6.回旋加速器在放射性同位素生产、癌症治疗等领域应用广泛。如图所示的回旋加速器,D形盒置于匀强磁场中,两盒间高频电源的频率为f。一个质子(电荷量为e,质量为m)从中心粒子源释放,多次回旋加速后从D形盒边缘射出轰击镍核Ni),产生不稳定的放射性同位素Cu),该同位素可以发生β衰变,辐射杀伤肿瘤细胞。关于此过程,下列说法正确的是(　　) ACu的比结合能比Ni的比结合能小 B.该回旋加速器也可直接用来给α粒子加速 C.所加匀强磁场的磁感应强度大小为 D.仅使高频交流电电压加倍,粒子最终获得的动能加倍 7.氢原子的能级图如图甲所示,一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,发出的光中只有a、b两种光能使图乙所示的真空光电管发生光电效应,且a光子的能量小于b光子的能量。用a光照射光电管,当电压表示数为5 V时,电流表示数刚好为0。下列说法正确的是(　　) 　　　 A.当光电子从图乙所示的阴极K逸出后将加速飞往阳极A B.光电管的逸出功可能等于1.89 eV C.用b光照射阴极K,光电子的最大初动能为6.89 eV D.若电压表示数为5 V,当用b光照射阴极K,光电子到达阳极A的最大动能为9.59 eV 二、多项选择题(本大题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分) 8.下列关于分子动理论知识,说法正确的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　 　 A.图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色,原因是酱油的色素分子通过布朗运动到了蛋清中 B.图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图,若容器内气体温度升高,则每个气体分子的动能都增加 C.图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像,由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高 D.图丁为分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线,其中①表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线,②表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线 9.放射性元素的原子核往往需要经历一系列的α衰变和β衰变才能达到稳定的状态,如Th→He+ePb。若ThHee和Pb的质量分别用m1、m2、m3和m4表示。则下列说法正确的是(　　) A.在Th→He+ePb中,a=6,b=4 B.衰变过程中释放出的α射线比β射线的穿透能力强 C.20个Th核经过2个半衰期后还剩5个Th核 D.一个Th核衰变成一个Pb核释放的核能为(m1-6m2-4m3-m4)c2 10.如图所示,一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,其中,A→B和C→D为等温过程,B→C和D→A为绝热过程。该循环过程中,下列说法正确的是(　　) A.A→B过程中,气体对外界做功,放热 B.B→C过程中,气体分子的平均动能减小 C.D→A过程中,外界对气体做功,气体内能增加 D.C→D过程中,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 三、非选择题(本大题共5小题,共54分) 11.(7分)某学习小组用实验室仪器研究在紫外线照射下铯金属光电管的遏止电压。 (1)根据如图甲所示的电路图,请用笔画线代替导线将如图乙所示的实物图连接完整(学生恒压电源:当挡位旋钮拨到正的挡位时,电流从红色接线柱流出,拨到负的挡位时,电流从黑色接线柱流出)。 (2)将滑动变阻器的滑片先滑到最左端,用紫外线灯(频率大于铯的截止频率)照射光电管(保持照射条件稳定),此时未闭合开关,电流表　　　　(填“有示数”或“无示数”)。  (3)闭合开关,滑动变阻器的滑片滑到适当位置,然后调节学生电源挡位旋钮,读出相应的电压表和电流表的示数,如下表所示。 电源挡位旋钮/V -2 -4 -6 -8 -10 -12 电压表的示数/V 1.3 3.0 4.7 6.4 8.0 9.6 电流表的示数/μA 1.1 0.6 0.3 0 0 0 上述过程中,光电管的　　　(填“A”或“K”)极板的电势高,根据表中数据判断在紫外线照射铯金属时,遏止电压在　　　　　之间。  12.(9分)某实验小组设计了一种测温装置,其结构如图甲所示,玻璃泡A内封有一定质量的气体,与A相连的细管B插在水银槽中,并保持装置竖直,管内水银面的高度x即可反映玻璃泡内气体的温度,即环境温度,并可由B管上的刻度直接读出。设B管的体积与玻璃泡A的体积相比可略去不计且忽略毛细现象的影响。该小组在某恒定大气压下提供不同的环境温度对B管进行温度刻度。 甲 (1)此测温装置中,由于B管很细,测温过程近似是一个　　　　过程(选填“等温”“等压”或“等容”)。  (2)若某次测量中,该测温装置略有倾斜,这对测量结果　　　　(选填“有”或“无”)影响。  (3)某次实验中测得的管内水银面的高度x随热力学温度T的变化情况绘制成图线后如图乙所示。 根据图像和测温装置推断出实验时的大气压强值p0=　　　cmHg,玻璃泡A内气体压强p和气体温度T的比例常量C=　　　　cmHg/K。(假设实验过程中p0值是不变的)  (4)由于大气压要随季节和天气变化,因此用这种测温装置来测量温度不可避免地会产生误差,若有一次测量时大气压强p0'比上述大气压p0低了1 cmHg,那么此次测量的温度值与其真实值相比　　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。  13.(10分)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B,再变化到状态C,状态A、C温度相同,对应的p-V图像如图所示,p0、V0已知。已知A→B过程该气体放出热量Q,求该气体: (1)在状态A时的体积VA; (2)A→B过程中内能的变化量ΔU。 14.(12分)如图甲为研究光电效应的实验装置,图乙为氢原子的能级图。氢原子从能级n=5向n=2跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料发生光电效应。现用一群处于n=5能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属,则:(电子的电荷量为e) (1)该金属的逸出功为多少? (2)一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁,可以辐射几种频率的光子?在辐射出的各种频率的光子中,能使该金属发生光电效应的频率共有多少种? (3)这些光子使该金属材料发生光电效应时,若电压表的示数为5 V,求到达阳极的光电子的最大动能。 　　 15.(16分)如图所示,导热性能良好的汽缸竖直固定,其左端与一竖直的L形玻璃管相连。该玻璃管分为a、b、c三部分,b、c管横截面积相同,a管横截面积为b管横截面积的4倍,a、b、c三管长度分别为l1=4.2 cm、l2=8 cm、l3=11 cm。b管中水银高度h=5 cm,c管中刚好充满水银。最初a管内气体的压强相当于75 cm高的水银柱产生的压强,现通过阀门K向汽缸内缓慢充气,当c管内恰好无水银时,停止充气。c管容积与汽缸容积相比可忽略不计,环境温度恒定,气体可视为理想气体,汽缸和玻璃管密封良好。求: (1)停止充气时汽缸内气体的压强(结果用cmHg表示); (2)充入气体的质量与最初汽缸内气体的质量的比值(结果保留两位有效数字)。 答案与分层梯度式解析 1.D 2.B 3.A 4.D 5.A 6.A 7.C 8.CD 9.AD 10.BC 1.D　用手捂住烧瓶,则烧瓶内气体温度升高,A错误;观察到液柱缓慢向外移动,烧瓶内气体体积变大,压强不变,B错误;烧瓶内气体温度升高,气体分子的平均动能变大,C错误;因气体压强不变,则单位时间内分子对单位面积器壁的作用力不变,D正确。 2.B　由图可知,c、d径迹向右弯曲,说明粒子在O点时受到向右的洛伦兹力,而磁场垂直纸面向外,利用左手定则进行判断时四指的指向与粒子运动方向相反,所以c、d是电子的径迹,故A错误;电子在云室中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得r=,从图中可以看出b径迹对应的半径最大,所以b径迹对应的粒子速度最大,动能最大,故B正确;因为b径迹对应的粒子速度最大,由动量的定义式p=mv可知b径迹对应的粒子的动量也最大,根据德布罗意波长公式λ=,可知b径迹对应的粒子德布罗意波长最小,故C错误;根据粒子在磁场中运动的周期T=,可得粒子在磁场中运动的时间t=T=,所以粒子在磁场中转过的圆心角越大,运动时间越长,从图中可以看出d径迹对应的圆心角最大,所以d径迹对应的粒子运动时间最长,故D错误。 3.A　分析p-V图像可知,A→B为等压膨胀,B→C为等温压缩,C→A是等容降温,根据理想气体状态方程=C,可知p-T图像中A→B为平行于横轴的直线,B→C是平行于纵轴的直线,C→A是延长线过原点的直线,故A正确,B错误;V-T图像中A→B为延长线过原点的直线,B→C是平行于纵轴的直线,C→A是平行于横轴的直线,选项C的变化方向错误,故C、D错误。 4.D　根据衰变过程质量数守恒和电荷数守恒可知Th发生x衰变的方程为ThPae,可知x衰变为β衰变,故A错误U比Th多2个质子,少1个中子,故B错误;因衰变反应放出能量,生成物比反应物稳定,可知U的比结合能大于Pa的比结合能,故C错误;经过32万年,即经过两个半衰期,剩余U的质量为m=m0=0.5× g=0.125 g,D正确。 5.A　A中,假设升温后,水银柱不动,由查理定律得Δp=,由于两部分气体初态温度T相同,ΔT相同,故初态压强大的Δp大,即水银柱向着初态压强小的方向移动,a侧气体压强小于b侧气体压强,故水银柱一定向a侧移动,故A符合题意;B中,假设升温后,水银柱不动,由查理定律得Δp=,ΔT相同,由于a侧气体初态温度低且a侧气体压强小,故无法判断升高相同温度时a、b两侧气体的Δp大小,故无法判断水银柱移动方向,故B不符合题意;C、D中,假设升温后,水银柱不动,由查理定律得Δp=,由于a、b两侧气体初态压强p相同,ΔT相同,所以初态温度高的Δp小,故C中水银柱向b侧移动,D中水银柱不动,故C、D不符合题意。 6.A　原子核越稳定,其比结合能越大,因Cu不如Ni稳定,所以Cu的比结合能比Ni的比结合能小,故A正确;带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T=,因α粒子与质子比荷不同,在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期不同,若用该回旋加速器直接给α粒子加速,不能保证α粒子每次运动到两D形盒之间时都能被加速,所以该回旋加速器不能直接用来给α粒子加速,故B错误;质子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期等于高频电源变化的周期,即=,可得所加匀强磁场的磁感应强度大小B=,故C错误;粒子最终获得的动能Ekm=m,又evmB=m,联立解得Ekm=,所以粒子最终获得的动能与高频交流电的电压无关,故D错误。 7.C　由图乙可知,光电管中电场方向向右,光电子初速度方向向右,光电子所受电场力方向与运动方向相反,故光电子做减速运动,故A错误;由于a光子的能量小于b光子的能量,a光子对应从n=2能级跃迁到n=1能级,则有Ea=-3.40 eV-(-13.60 eV)=10.20 eV,b光子对应从n=3能级跃迁到n=1能级,则有Eb=-1.51 eV-(-13.60 eV)=12.09 eV,根据题意可知,a光照射光电管,光电子的最大初动能为Ek1=eUc=5 eV,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek1=Ea-W0,解得逸出功W0=5.20 eV,故B错误;用b光照射光电管,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek2=Eb-W0,解得Ek2=6.89 eV,故C正确;根据动能定理可知,用b光照射阴极K,光电子到达A极的最大动能为Ek3=Ek2-5 eV,解得Ek3=1.89 eV,故D错误。 8.CD　茶叶蛋的蛋清呈灰黑色,是因为酱油中的色素分子发生扩散现象进入蛋清,布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的无规则运动,并非分子的运动,A错误;温度是分子平均动能的标志,容器内气体温度升高,气体分子的平均动能增加,但不是每个气体分子的动能都增加,B错误;由氧气分子在不同温度下的速率分布可知,温度越高,速率大的分子所占比例越大,状态③中速率大的分子所占比例比状态①、②大,所以状态③时的温度比状态①、②时都高,C正确;当分子间距离r=r0时,分子间作用力f=0,r>r0时分子间的作用力表现为引力,r<r0时分子间的作用力表现为斥力,r=r0时分子势能Ep最小,在图丁中,①在r=r0时纵坐标为0,表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线,②在r=r0时达到最小值,表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线,D正确。 9.AD　根据衰变过程电荷数守恒和质量数守恒,可知a==6,b=2a+82-90=4,故A正确;衰变过程中释放出的α射线比β射线的电离能力强,穿透能力弱,故B错误;半衰期是统计学规律,对于大量原子核衰变时才适用,对于少数原子核没有意义,故C错误;根据质能方程可得,一个Th核衰变成一个Pb核释放的核能为ΔE=Δmc2=(m1-6m2-4m3-m4)c2,故D正确。 10.BC　A→B过程中,气体体积增大,气体对外界做功,温度不变,内能不变,气体吸热,故A错误;B→C过程中,气体绝热膨胀,气体对外做功,内能减小,温度降低,气体分子的平均动能减小,故B正确;D→A过程中,气体绝热压缩,外界对气体做功,内能增加,故C正确;C→D过程中,气体等温压缩,体积变小,分子的数密度变大,单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多,故D错误。 11.答案　(1)图见解析(2分)　(2)有示数(2分)　(3)K(1分)　4.7~6.4 V(2分) 解析　(1)实物图连接如图所示: (2)当用紫外线照射铯金属光电管阴极时,阴极产生光电子,电路中有电流流过,故电流表有示数。 (3)电源挡位旋钮拨到负的挡位时,电流从黑色接线柱流出,光电管的阴极K电势高;从表中数据可以看出,遏止电压在4.7 V到6.4 V之间。 12.答案　(1)等容(2分)　(2)有(1分)　(3)75(2分)　0.2(2分)　(4)偏大(2分) 解析　(1)此测温装置中,由于B管很细,玻璃泡A内气体的体积可认为不变,测温过程近似是一个等容过程。 (2)由查理定律可得=C,而玻璃泡A内气体压强p与大气压强p0的关系为p+ρgx=p0,若某次测量中,该测温装置略有倾斜,则B管中水银柱长度大于水银柱液面的高度,使水银柱液面所对的温度的刻度值偏小,所以对测量结果有影响。 (3)由题意可知玻璃泡A内气体发生的是等容变化,设气体压强为p,根据查理定律可得=C,设水银密度为ρ,重力加速度为g,则有p=p0-ρgx,联立解得x=+,可知x-T图线的纵轴截距为b==75 cm,则大气压强为p0=75 cmHg,x-T图线斜率的绝对值为|k|= cm/K=0.2 cm/K=,则气体压强p和气体温度T的比例常量C=0.2 cmHg/K。 (4)若大气压强p0'比大气压p0低了1 cmHg,假设此时水银柱高为x0,对应的温度测量值为T测,此时的温度真实值为T真,根据查理定律可得=,由于p0>p0',可得T测>T真,此次温度的测量值与其真实值相比偏大。 13.答案　(1)2V0　(2)p0V0-Q 解析　(1)状态A与状态C温度相同,根据玻意耳定律有p0VA=2p0V0(2分) 解得VA=2V0(1分) (2)A→B过程,外界对气体做功W=p0(VA-V0)(2分) 解得W=p0V0(1分) 根据热力学第一定律得ΔU=W-Q(2分) 解得ΔU=p0V0-Q(2分) 14.答案　(1)2.86 eV　(2)10种　5种　(3)15.2 eV 解析　(1)氢原子从n=5能级向n=2能级跃迁所辐射的光子,正好使某种金属材料发生光电效应,则该金属的逸出功为W0=hνc=E5-E2=-0.54 eV-(-3.4 eV)=2.86 eV(3分) (2)一群处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁,可以辐射的光子的种类为=10(2分) 要使该金属发生光电效应,光子能量需要大于等于2.86 eV,对应的能级跃迁有5→2、5→1、4→1、3→1、2→1五种,所以能使该金属发生光电效应的频率共有5种。(1分) (3)能级跃迁产生的光子能量最大为 hν=E5-E1=-0.54 eV-(-13.6 eV)=13.06 eV(2分) 产生的光电子的最大初动能的最大值Ekm=hν-W0=13.06 eV-2.86 eV=10.2 eV(2分) 在5 V的正向电压作用下,加速至阳极时动能为 10.2 eV+5 eV=15.2 eV(2分) 15.答案　(1)178.75 cmHg　(2)1.2 解析　(1)设b、c管的横截面积为S,则a管的横截面积为4S,设进入到a管内的水银的高度为h1,则h1·4S=[l3-(l2-h)]S(2分) 解得h1=2 cm(1分) 设充气完毕后a管内气体压强为p1,由玻意耳定律可得p0[l1·4S+(l2-h)S]=p1(l1-h1)·4S(2分) 设水银的密度为ρ,重力加速度为g,停止充气时汽缸内气体的压强为p2,则p2=p1+ρgh1+ρgl2(2分) 解得p2=178.75 cmHg(1分) (2)最初汽缸内气体的压强p'=p0+ρgh=80 cmHg(2分) 设汽缸容积为V,充入气体的压强为p'、体积为ΔV、温度与环境温度相同,则p'V+p'ΔV=p2V(2分) 设充入气体的质量为Δm,则充入气体的质量与最初汽缸内气体质量的比值k==(2分) 解得k≈1.2(2分) 学科网（北京）股份有限公司 $