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 江苏北京专用）

( 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11小题,每小题4分,共44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.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,下列说法正确的是(　　) A.将一滴油酸酒精溶液滴入量筒并读出其体积 B.向水面滴入油酸酒精溶液后,再撒入痱子粉 C.实验中需要将油酸分子视为紧密单层排列的球形 D.通过该实验测得油酸分子直径的数量级为10-8 m 4.一定质量的理想气体,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(　　) 　　　 5.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 6.2025年3月国内首款碳14核电池原型机“烛龙一号”研制成功,该电池利用碳14衰变释放的能量发电。由于碳14半衰期为5 730年,该电池具有超乎寻常的使用寿命,制备碳14的核反应方程NnC+X。碳14的衰变方程CN+Y。下列说法正确的是(　　) A.X为电子,Y为质子 B.Y是由碳14核内的中子转化而来 C.若核电池中的碳14半数发生衰变就不能正常供电,则该电池的使用寿命约为2 865年 D.若在月球上使用该电池,环境温度变化太大会影响衰变释放能量,进而影响其稳定性 7.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 A Va=Vb ,Ta<Tb B Va<Vb,Ta<Tb C Va>Vb,Ta=Tb D 8.如图所示,分别用1、2两种材料作为阴极K进行光电效应实验,其截止频率ν1<ν2,改变入射光的频率,则遏止电压Uc随光的频率ν的变化关系是(　　) 　　　 9.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不变 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 10.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 11.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、非选择题(本大题共5小题,共56分) 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.(8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.(10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.(14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)。 16.(15分)如图所示,导热性能均良好、高度均为L、横截面积分别为S和2S的上下两薄壁汽缸竖直正对放置,其中下方汽缸固定在水平地面上,上方汽缸通过竖直杆固定在天花板上,两汽缸间通过连接活塞A、B的轻质硬杆相连,两活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动,且与汽缸壁之间密封良好,两活塞与汽缸间均密封着一定质量的理想气体。初始时活塞A处在上方汽缸的正中央,活塞B恰好位于下方汽缸口,此时上方汽缸内的气体压强为p0,两汽缸内密封的气体温度均为T0,不计两活塞的质量与厚度,汽缸外的大气压强始终为p0。 (1)求初始时下方汽缸内密封气体的压强p; (2)若保持下方汽缸内密封气体的温度为T0,缓慢升高上方汽缸内密封气体的温度,在不漏气的情况下,求上方汽缸内密封气体的最高温度T; (3)若保持两汽缸内密封气体的温度均为T0,缓慢向上方汽缸内充入同种气体,直至活塞A下降到上方汽缸口的位置(未漏气),求此时上方汽缸内的密封气体与原来密封气体的质量比η。 答案与分层梯度式解析 1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 6.B 7.A 8.A 9.C 10.A 11.C 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.C　实验中应将多滴油酸酒精溶液滴入量筒中,记下油酸酒精溶液的滴数和溶液的总体积,然后计算出一滴油酸酒精溶液的体积,选项A错误;应将痱子粉均匀地撒在水面上,再滴入油酸酒精溶液,选项B错误;实验中需要将油酸分子视为紧密单层排列的球形,选项C正确;通过该实验测得油酸分子直径的数量级为10-10 m,选项D错误。 4.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。 5.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。 6.B　根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒,可知X的质量数为14+1-14=1,电荷数为7+0-6=1,所以X为质子H,Y的质量数为14-14=0,电荷数为6-7=-1,所以Y为电子e,故A错误;Y为电子e,是碳14核内的中子转化为质子时放出的,故B正确;碳14半衰期为5 730年,即经过一个半衰期,有半数发生衰变,可知,该电池的使用寿命约为5 730年,故C错误;放射性元素的半衰期与外界环境无关,在月球上使用该电池,环境温度变化不会影响衰变释放能量及其稳定性,故D错误。 7.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。 8.A　由Ek=hν-W0,Ek=eUc,W0=hνc,得Uc=ν-,其中νc表示截止频率,所以两种材料对应的Uc-ν关系图线平行,又因ν1<ν2,故图线1在图线2上方,故选A。 9.C　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,由热力学第一定律可知气体吸热,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错误;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。 10.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。 11.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。 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(1分) 解得ΔU=p0V0-Q(1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为 Ekm=hν-W0=13.06 eV-2.86 eV=10.2 eV(1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(1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(1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(1分) 16.答案　(1)p0　(2)6T0　(3)6 解析　(1)对两活塞和轻杆构成的整体受力分析,则有 p0S+p0×2S=p0S+p×2S(2分) 解得p=p0(1分) (2)当活塞A移动到上方汽缸口时,上方密封气体的温度最高,对上方汽缸内的密封气体分析,根据理想气体状态方程可得 =(2分) 对下方汽缸内的密封气体分析,由玻意耳定律可得 p×2LS=p2××2S(2分) 对两活塞和轻杆构成的整体受力分析,则有 p1×S+p0×2S=p2×2S+p0S(2分) 联立解得T=6T0(1分) (3)设上方汽缸内密封气体的压强为p上,下方汽缸内密封气体的压强为p下,对两活塞和轻杆构成的整体受力分析,则有 p上S+p0×2S=p下×2S+p0S(2分) 该过程下方汽缸中气体发生等温变化,根据玻意耳定律可得 pL×2S=p下××2S(2分) 故上方汽缸内的密封气体与原来密封气体的质量比 η==6(1分) 学科网（北京）股份有限公司 $