1、模块综合检测(本试卷满分：100分)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下列物理学史描述正确的是()A玛丽居里提出原子的核式结构学说B卢瑟福通过粒子散射实验发现了电子C查德威克在原子核人工转变的实验中发现了质子D爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据解析：选D卢瑟福提出原子的核式结构学说，选项A错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，选项B错误；查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子，选项C错误；爱因斯坦质能方程为核能的开发利用提供了理论依据，选项D正确。2下列说法中错误的是()A雾霾在大气中的漂移是布朗运动
2、B制作晶体管、集成电路只能用单晶体C电场可改变液晶的光学性质D地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更易从地球逃逸解析：选A雾霾在大气中的漂移是气体的流动造成的，故A错误；制作晶体管、集成电路只能用单晶体，因为单晶体具有各向异性，故B正确；液晶具有液体的流动性，又对光显示各向异性，电场可改变液晶的光学性质，故C正确；在动能一定的情况下，质量越小，速率越大；地球大气中氢含量少，是由于外层气体中氢分子平均速率大，更容易大于地球的第一宇宙速度，更易从地球逃逸，故D正确。32020年3月20日，电影放射性物质在伦敦首映，该片的主角居里夫人是放射性元素钋(Po)的发现者。已知钋(Po)发
3、生衰变时，会产生粒子和原子核X，并放出射线。下列分析正确的是()A原子核X的质子数为82，中子数为206B射线具有很强的穿透能力，可用来消除有害静电C由粒子所组成的射线具有很强的电离能力D地磁场能使射线发生偏转解析：选C根据发生核反应时，质量数与电荷数守恒，可得原子核X的质子数为：84282，质量数为：2104206，依据质量数等于质子数与中子数之和，得原子核X的中子数为20682124，故A错误；射线具有很强的穿透能力，但是电离本领弱，不能用来消除有害静电，故B 错误；因为射线实质是氦核流，具有很强的电离本领，故C正确；射线的实质是频率很高的电磁波，本身不带电，所以射线在地磁场中不会受力，不
4、能发生偏转，故D错误。4液体表面张力产生的原因是()A在液体的表面层，分子间距过大，分子之间斥力消失，只有引力B由于气体分子对表面层液体分子的吸引C在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部分子间距大，分子间引力占优势D由于受到指向液体内部的吸引力的作用解析：选C在液体的表面层，分子间距比液体内部分子间距大，分子间的引力大于斥力，对外表现为引力，A错误，C正确；气体分子对表面层液体分子的吸引力非常小，可以忽略，B错误；表面张力与液面相切，D错误。5.如图所示，导热良好的圆筒形气缸竖直放置在水平地面上，用活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，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
5、活塞与气缸之间的摩擦，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解析：选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，但是气缸导热良好，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UWQ，因为气体膨胀对外做功，所以W0，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，
6、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。6在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为0，现用频率为(0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是()A阴极材料的逸出功等于h0B有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eUC有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hh0D无光电子逸出，因为光电流为零解析：选D阴极材料的逸出功W0h0，选项A正确；由于入射光的频率0，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误；
7、但是A、K间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到A端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得：eU0Ekm，则EkmeU，选项B正确；由爱因斯坦光电效应方程：EkmhW0，可得Ekmhh0，选项C正确。7.玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图如图所示，一群氢原子处于n5的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法符合玻尔理论的是()A电子轨道半径减小，电势能增大B氢原子跃迁时，只能激发出10种不同频率的光谱线C氢原子跃迁时，只能激发出6种不同频率的光谱线D由n4能级跃迁到n3能级时发出光子的频率最小解析：选B氢原子从n5的激发态自发地跃迁到低能级时向外辐射
8、能量，原子能量减小，且电子轨道半径减小，由，mv2k知，电子动能增加，所以电子电势能要减小，选项A错误；大量处于n5能级的氢原子向低能级跃迁辐射不同频率的光谱线条数为C10，所以选项B正确，选项C错误；由n5能级跃迁到n4能级时发出光子的频率最小，选项D错误。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。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)8.如图所示为分子势能Ep与分子间距离r的关系曲线，下列说法正确的是()A气体的分子间平均距离为r2B液态油酸分子间的平均距离为r1Cr2处的分子力为零D处于熔点的晶体熔化吸热过程中，分子
9、间的平均距离r会发生变化解析：选CD气体的分子势能为零，对应的分子间平均距离大于r2，故A错误；液态油酸分子间的平均距离大于r1，故B错误；r2处为分子间的平衡位置，分子力为零，故C正确；处于熔点的晶体熔化吸热过程中，分子热运动动能没有发生变化但分子势能发生了变化，即分子间的平均距离变化了，故D正确。9核电池是通过半导体换能器，将放射性同位素衰变过程中释放出的能量转变为电能。某种核电池使用放射性同位素Pu，静止的Pu衰变为铀核Pu和粒子，并放出频率为的光子，已知Pu、U和粒子的质量分别为mPu、mU、m。下列说法正确的是()A.Pu的衰变方程为PuU HeB此核反应过程中质量亏损为mmPumU
10、mC释放出的光子的能量为(mPumUm)c2D反应后U和粒子结合能之和比Pu的结合能大解析：选ABD根据质量数守恒与电荷数守恒可知，Pu的衰变方程为UHe，故A正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量之差，为mmPumUm，故B正确；释放的光子的能量为h，核反应的过程中释放的能量为E(mPumUm)c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于(mPumUm)c2，故C错误；Pu衰变成U和粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以反应后U和粒子结合能之和比Pu的结合能大，故D正确。101905年，爱因斯坦把普
11、朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出的与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是() A图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C图丙中，若电子电荷量用e表示，1、2、U1已知，由Uc-图像可求得普朗克常量的表达式为hD图丁中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图像可知，该金属的逸出功为E或h0解析：选CD题图甲中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明验电器带电，发生光电效应后锌板失去电子
12、带正电，所以验电器也带正电，A错误；题图乙中，从光电流与电压的关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明光电流与光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关，B错误；题图丙中，根据EkhW0eUc，解得Uc，图线的斜率k，则h，C正确；题图4中，根据光电效应方程EkhW0知，当0时，EkW0，由图像知纵轴截距为E，所以W0E，即该金属的逸出功为E，图线与轴交点的横坐标是0，该金属的逸出功为h0，D正确。三、非选择题(共5小题，共54分)11(7分)用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2；用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地
13、滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；先往边长为3040 cm的浅盘里倒入2 cm深的水；用注射器往水面上滴上一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格。上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤：_；错误的步骤：_(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式：d_。解析：实验中为了使油膜不分裂成几块，需要在水面上均匀撒上痱子粉；由于本实验只是一种估算，在数油膜所覆盖的坐标格数时，大于半格算
14、一格，小于半格舍去；油酸溶液在水面上充分扩散后形成一层单分子油膜，油膜厚度可看成分子直径，由题意可知，油酸溶液的浓度为，一滴油酸溶液的体积为；一滴油酸溶液中含有纯油酸体积为；而一滴油酸溶液形成的油膜面积为Na2，所以油膜的厚度，即分子直径d。答案：，将痱子粉均匀撒在水面上，应该是不足半格的舍去，多于半格的算一格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28次压强没有记录，但其他操作规范。次数123456789压强p/kPa100.1p7179.9体积V/
15、cm3181716151413121110(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_。A128.5 kPaB138.4 kPaC149.9 kPaD163.7 kPa(2)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V不可忽略，则封闭气体的真实体积为_。下列p 图像最接近理论的是_。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 kPa150 kPa故C正确，A、B、D错误。(2)在软管内气体体积V不可忽略时，被封闭气体的初状态的体积为V0V，压强为p0，末状态的体积为V
16、V，压强为p，由等温变化有p0(V0V)p(VV)解得pp0当式中的V趋向于零时，有pp0即该双曲线的渐近线方程是pp0故D正确，A、B、C错误。答案：(1)C(2)V0VD13.(11分)氢原子的能级图如图所示，一群氢原子受激发后处于n3能级。当它们向基态跃迁时，辐射的光照射光电管阴极K，电子在极短时间内吸收光子形成光电效应。实验测得其遏止电压为10.92 V。求：(1)氢原子从n3能级向基态跃迁，辐射光子的能量；(2)逸出光电子的最大初动能Ek初；(3)逸出功。解析：(1)氢原子从n3能级向基态跃迁，辐射光子的能量为hE3E1(1.5113.6)eV12.09 eV。(2)逸出光电子的最大
17、初动能为Ek初eUc10.92 eV。(3)根据光电效应方程得W0hEk初(12.0910.92)eV1.17 eV。答案：(1)12.09 eV(2)10.92 eV(3)1.17 eV14(12分)(2021全国甲卷)如图，一气缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A、B两部分；初始时，A、B的体积均为V，压强均等于大气压p0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。气体温度始终保持不变。向右缓慢推动活塞，使B的体积减小为。(1)求A的体积和B的压强；(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A的体积和B的压强。解析：
18、(1)对B气体分析，发生等温变化，根据玻意耳定律有p0VpBV，解得pB2p0对A气体分析，也发生等温变化，根据玻意耳定律有p0VpAVApApB0.5p0联立解得VA0.4V。(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A的体积为V，由玻意耳定律可得p0VpV则A此情况下的压强为pp0pB0.5p0则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A的体积为VA、压强为pA，气体B的体积为VB、 压强为pB，根据等温变化有p0VpAVA，p0VpBVBVAVB2V，pApB0.5p0联立解得pBp0 (舍去)，pBp0VA(1)V。答案：(1)0.4V2p0(2)(1)Vp015(15分)目前地球上
19、消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。(1)如果将太阳聚变时的核反应简化为4个氢核(H)聚变生成1个氦核(He)和2个正电子。请你写出此核反应方程。(2)目前太阳能已被广泛利用。如图所示的太阳能路灯的额定功率为P，光电池的光电转换效率为。用P0表示太阳辐射的总功率，用r表示太阳与地球间的距离。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗。某段时间内，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S。求这段时间内路灯正常工作时间t与日照时间t0之比。(3)天文学家估测：太阳已有50亿年的历史了。有人认为：50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。请你通过计算说明这种观点的合理性。可能用到的数据：太阳的质量约为M021030 kg；太阳辐射的总功率为P041026 W；1年3107秒。解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，其核反应方程为：4HHe2e。(2)路灯正常工作t时间需要消耗的太阳能量为E，距太阳中心为r的球面面积S04r2，t0时间内照射到电池板上的太阳能量E，联立解得：。(3)50亿年太阳辐射的总能量为EP0t，根据质能方程Emc2可知，50亿年太阳损失的总质量m，损失的总质量和太阳质量之比0.03%，所以50亿年来，因释放核能而带来的太阳质量变化几乎可以忽略。答案：(1)4HHe2e(2)(3)见解析
