资源简介

模块综合试卷
(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.(2023·成都市高二期末)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史实的是(　　)
A.汤姆孙为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C.贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D.玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
2.(2024·浙江省高三开学考试)下列关于固体、液体、气体的说法中正确的是(　　)
A.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，这是由于高温使分子无规则热运动加剧的缘故
B.用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
D.某种液体是否浸润固体，仅由液体性质决定，与固体的性质无关
3.(2024·遂宁市射洪中学开学考试)关于原子结构、原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是(　　)
A.光电效应现象说明了光具有粒子性，康普顿效应说明了光具有波动性
B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mD.β衰变中释放的电子是原子的核外电子电离产生的
4.(2024·广东省模拟)2023年12月，江南造船(集团)有限责任公司正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍Th)核经过一系列的衰变最终变成了铅Pb)核，下列说法正确的是(　　)
A.钍核包含有90个质子和140个中子
B.钍核的比结合能大于铅核的比结合能
C.钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变
D.钍核衰变为铅核需要吸收能量
5.太阳发射出的高能带电粒子击穿大气层，并与大气中的分子和原子相碰撞，使被撞击的分子和原子处于激发状态，恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光。受大地磁爆影响，2023年12月1日北京上空罕见地出现了极光，已知此次出现的深红色极光波长约为630 nm，真空中的光速为3×108 m/s，则(　　)
A.极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B.大气层中的分子和原子可以吸收任意大小的能量发生跃迁
C.深红色极光的频率约为4.8×1011 Hz
D.对极光进行光谱分析可以推测太阳的物质组成
6.(2024·德州市期末)2023年12月15日，德州发布低温橙色预警信号，人们积极应对极寒天气。某汽车在17 ℃的车库中，轮胎胎压为250 kPa，出行后，长时间放置在温度为-13 ℃的室外，轮胎胎压为230 kPa。若轮胎不漏气，轮胎内气体可视为理想气体，下列说法正确的是(　　)
A.轮胎内气体分子平均动能增大
B.轮胎内气体状态变化符合等容变化
C.轮胎内气体放热
D.单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变大
7.(2023·泰州市高二月考)桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为24 cm，高为35 cm；柱形气囊直径为6 cm，高为8 cm，水桶颈部的长度为10 cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于10 m水压产生的压强。当桶内的水还剩5 cm高时，桶内气体的压强等于大气压强，此时至少需要把气囊完全压下几次，才能有水从出水管流出(不考虑温度的变化，忽略水桶颈部的体积)(　　)
A.3次 B.4次
C.5次 D.6次
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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是(　　)
A.a光的波长比b光的大
B.a光的光子动量比b光的光子动量大
C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光
D.用大量的E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，最多只能得到一种可见光
9.(2024·太原市期末)如图为一定质量的理想气体在状态a→状态b→状态c→状态a的循环过程中，气体压强p随热力学温度T变化的关系。ab的延长线过坐标原点，bc平行于p轴，下列说法正确的是(　　)
A.气体在状态a时的内能最大
B.状态a→状态b，气体分子数密度增大
C.状态b→状态c，气体向外界放热
D.状态c→状态a，气体对外做的功大于气体吸收的热量
10.(2023·内蒙古赤峰二中月考)如图所示，粗细相同、导热良好的薄壁U形管左管开口竖直向上，管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，左管内水银面到管口的距离h1=44 cm，右管内封闭的空气柱长度h2=22 cm。现用横活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面平齐。已知大气压强恒为p0=76 cmHg，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是(　　)
A.左管内水银面向下移动的距离为2 cm
B.活塞向下移动的距离为6 cm
C.稳定后右管中气体的压强为88 cmHg
D.稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐高于右管内水银面
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(8分)在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下：
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，共滴了25滴；
③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的轮廓；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，可以数出轮廓范围内小方格的个数，小方格的边长为L=1 cm。
(1)(2分)根据该小组的实验数据，可估算出油酸分子的直径约为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)
(2)(4分)某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是　　　　(选填选项前的字母)
A.浅盘中装的水量太多
B.爽身粉撒得太多，且厚度不均匀
C.浅盘太小导致油酸无法形成单分子层油膜
②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量结果将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)，经过评估，该小组决定重做实验。
(3)(2分)实验中总会有各种意外，小问同学就在实验时细心地发现三位同学各有一个操作失误，其中导致最后所测分子直径偏大的是　　　　(选填选项前的字母)。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点
B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
C.丙同学计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格
12.(10分)(2023·日照市高二月考)某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，…，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
(1)(2分)关于本实验的操作，下列说法正确的是　　　　；
A.为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积
B.挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器
C.实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次
D.实验时必须测出封闭气体的温度
(2)(2分)若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为　　　　　　　　；(用题目中所给字母表示)
(3)(6分)该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了V-图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b的绝对值代表　　　　　　　　　　　　　　　　；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度　　　　(填“升高”或“降低”)；也可能是由于装置气密性差导致气体质量　　　　(填“增大”或“减小”)。
13.(10分)(2023·凉山州高二期末)如图所示，横截面积为S、高为h的绝热汽缸竖直放置，缸内用质量为m的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动。初始时活塞距汽缸底部的距离为h，缸内气体热力学温度为T。现通过汽缸底部的电热丝给缸内气体缓慢加热。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞的厚度，求：
(1)(5分)求初始状态缸内气体的压强；
(2)(5分)汽缸内的气体刚要逸出时缸内气体的温度。
14.(12分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：
①CN
②NC+X
(1)(2分)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；
(2)(4分)已知原子核H、、的质量分别为mH =1.007 8 u，mC = 12.000 0 u，mN=13.005 7 u。1 u相当于931 MeV的能量。求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；(结果保留三位有效数字)
(3)(6分)用上述辐射中产生的波长为λ=4×10-7 m的单色光去照射逸出功为W0=3.0×10-19 J的金属材料铯时，通过计算判断能否发生光电效应？若能，求出产生的光电子的最大初动能。(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度c=3×108 m/s，结果保留三位有效数字)
15.(14分)(2023·邯郸市第一中学期末)如图所示，两个横截面积、导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，左侧汽缸略高于右侧汽缸，右侧汽缸顶端封闭，左侧汽缸顶部开口与大气连通，两个汽缸通过底部的细管连通，细管上装有阀门K，阀门关闭时，在左侧汽缸中用质量为m、横截面积为S的活塞封闭体积为V的气柱A，右侧汽缸内封闭有体积为2V的气柱B，打开阀门K，右侧汽缸中气体缓慢流入左侧汽缸中，当左侧汽缸中气体体积为2V时，两汽缸中气体压强相等。不计活塞厚度，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为，重力加速度为g，环境温度始终不变，封闭气体可视为理想气体，不计细管的容积。
(1)(7分)求未打开阀门时右侧汽缸中气体的压强以及全过程气体吸收的热量。
(2)(7分)若先锁定活塞，打开阀门，待稳定后再解除活塞的锁定，求解除锁定瞬间活塞的加速度大小。
答案精析
1.B　［普朗克第一次提出了能量量子化理论，A错误；爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；贝克勒尔没有发现质子和中子，C错误；德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误。］
2.C　［玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，故A错误；用磙子压紧土壤，使土壤中的毛细管变得更细，增强毛细现象，使地下水到地面上来，故B错误；液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，故C正确；浸润与不浸润与两种接触物质的性质都有关，故D错误。］
3.C　［光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应也说明了光具有粒子性，故A错误；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(m4.C　［钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为232-90=142(个)，故A错误；铅核比钍核稳定，因此钍核的比结合能小于铅核的比结合能，故B错误；钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次α衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次β衰变，故C正确；钍核为天然放射性元素，其能自发进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。］
5.A　［根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；根据题意，由公式c=λν可得，深红色极光的频率约为ν== Hz≈4.8×1014 Hz，故C错误；对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。］
6.C　［温度是气体分子平均动能的标志，温度降低，则轮胎内气体分子平均动能减小，故A错误；由题可知，在车库中时，轮胎内气体原来的压强和温度分别为p1=250 kPa，T1=(273+17) K=290 K，在室外时，轮胎内气体的压强和温度分别为p2=230 kPa，T2=(273-13) K=260 K，可知<，则轮胎内气体状态变化不符合查理定律，故B错误；由于<，则根据理想气体状态方程=C，可知轮胎内气体的体积变小，则外界对气体做功，即W>0。但由于气体温度降低，则气体内能减小，根据热力学第一定律可知，轮胎内气体对外放出热量，故C正确；由于轮胎内气体的温度变小，则单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变小，故D错误。］
7.A　［设至少需要把气囊完全压n次，才能有水从出水管流出，设大气压强为p0，水桶内气体体积为V0，气囊体积为V1，根据玻意耳定律有：p0(V0+nV1)=p1V0，其中p0=ρgh=10ρg，V0=4 320π cm3，V1=72π cm3，p1=ρg(h+0.4 m)=10.4ρg，联立解得：n=2.4，则至少需要把气囊完全压3次，故选A。］
8.AD　［在题图甲中，与b光相比a的遏止电压更低，根据hν-W0=eUc可知a光的光子频率更低，又由于c=λν可知a光的波长比b光的大，故A正确；p=，由于a光的波长比b光的大，因此a光的光子动量比b光的光子动量小，故B错误；从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E42=［-0.85-(-3.4)］eV=2.55 eV，从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子的能量E32=［-1.51-(-3.4)］eV=1.89 eV，由于a光的光子频率低，能量小，而E42>E32，因此若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误；用E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=-0.85 eV-(-13.6 eV)=12.75 eV>E，则电子可获得的能量最多可以跃迁到n=3的能级，向低轨道跃迁时，最多产生3种不同频率的光，3种光子的能量分别为
ΔE1=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV，
ΔE2=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，
ΔE3=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，
其中ΔE1对应的是可见光，故D正确。］
9.AC　［ab延长线过原点，在ab过程，压强与热力学温度成正比，气体温度降低，内能减小，bc过程气体温度不变，内能不变，ca过程中温度升高，内能增大，所以气体在状态a时的内能最大，故A正确；在ab过程中气体体积不变，气体分子数密度不变，故B错误；在bc过程中气体温度不变，内能不变，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体向外放出热量，故C正确；在ca过程中气体温度升高，内能增大，压强减小，体积增大，所以气体对外做功，根据热力学第一定律可得，气体对外做的功小于气体吸收的热量，故D错误。］
10.AC　［根据题意可知，两管粗细相同，初状态时左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，末状态时左、右管内水银面齐平，则左管内水银面向下移动的距离和右管内水银面向上移动的距离相等，均为2 cm，故A正确；根据题意可知，两管粗细相同，设管的横截面积为S，右管中气体初状态的压强为p1=p0+ρgΔh=80 cmHg，体积为V1=h2S，设末状态气体压强为p1'，体积为V1'=(h2-)S，由玻意耳定律有p1V1=p1'V1'，解得p1'=88 cmHg，由于末状态左、右管内水银面齐平，则末状态左管内气体压强为p2'=p1'=88 cmHg，设活塞向下移动的距离为Δh'，则体积为V2'=(h1+-Δh')S，由玻意耳定律有p0h1S=p2'(h1+-Δh')S，解得Δh'=8 cm，故B错误，C正确；假设环境温度降低后，水银面不变化，则两部分气体均做等容变化，Δp=p，由于稳定后左、右管内气体压强相等，温度相同，则温度降低，两管内压强减少量相等，则左、右管内气体压强仍相等，水银面不变，故D错误。］
11.(1)7×10-10　(2)①B　②偏大　(3)A
解析　(1)依题意，一滴溶液中纯油酸的体积为
V=× mL=8×10-6 mL，
单分子层油膜的面积为
S=116×1×10-4 m2=1.16×10-2 m2，
油酸分子直径约为d=≈7×10-10 m
(2)①出现该图样的可能原因是爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。
②依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据d=，可知最终的测量结果将偏大。
(3)甲同学不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=，可得最后所测的分子直径偏大，故A正确；乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来细的算，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故B错误；丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故C错误。
12.(1)AC　(2)p0-　(3)橡皮帽内气体体积　升高　增大
解析　(1)每挂上一个钩码后，待平衡后，封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误；实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，故C正确；注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。
(2)由平衡条件可得nmg+p=p0，
可得p=p0-
(3)实验操作规范，图线不过原点，则b的绝对值代表注射器橡皮帽内气体的体积；由=C可知V=CT，体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量有关，斜率变大，也可能是由于装置气密性差导致气体质量增大。
13.(1)p0+　(2)2T
解析　(1)设初始状态缸内气体的压强为p1，由平衡条件可知p1S=mg+p0S，解得p1=p0+
(2)当活塞上升到缸口处，气体刚要逸出，此时缸内气体压强仍为p1，由盖—吕萨克定律有=，解得此时的温度T1=2T。
14.(1He　(2)1.96 MeV　(3)能发生光电效应
1.97×10-19 J
解析　(1)根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，
根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He。
(2)由题知，质量亏损为
Dm = mH+mC-mN=0.002 1 u，
DE=Dm×931 MeV≈1.96 MeV
(3)根据波长和能量的关系有E=h
解得E≈4.97×10-19 J，E>W0，
所以能发生光电效应。
光电子的最大初动能Ekmax=hν-W0=h-W0
解得Ekmax=1.97×10-19 J。
15.(1)　　(2)2g
解析　(1)未打开阀门时，左侧汽缸中气体的压强
pA1=
设右侧汽缸中气体的压强为pB1，打开阀门后，根据玻意耳定律有pA1V+pB1·2V=pA1·4V
解得pB1=
气体发生等温变化，根据热力学第一定律可知气体吸收的热量等于气体对外做的功，为
Q=pA1·V=
(2)若先锁定活塞，设打开阀门稳定后气体的压强为p，根据玻意耳定律有pA1V+pB1·2V=p·3V
解得p=，解除锁定瞬间，
对活塞根据牛顿第二定律有
pS-mg-·S=ma，解得a=2g。(共51张PPT)
模块综合试卷
一、单项选择题
1.(2023·成都市高二期末)在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。下列表述符合物理学史实的是
A.汤姆孙为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C.贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的
D.玻尔大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性
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普朗克第一次提出了能量量子化理论，A错误；
爱因斯坦通过光电效应现象，提出了光子说，B正确；
贝克勒尔没有发现质子和中子，C错误；
德布罗意大胆提出假设，认为实物粒子也具有波动性，D错误。
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2.(2024·浙江省高三开学考试)下列关于固体、液体、气体的说法中正确的是
A.玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，这是由于高温使分
子无规则热运动加剧的缘故
B.用磙子压紧土壤，有助于保存地下的水分
C.液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性
D.某种液体是否浸润固体，仅由液体性质决定，与固体的性质无关
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玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，其尖端就会变钝，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故，故A错误；
用磙子压紧土壤，使土壤中的毛细管变得更细，增强毛细现象，使地下水到地面上来，故B错误；
液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，故C正确；
浸润与不浸润与两种接触物质的性质都有关，故D错误。
3.(2024·遂宁市射洪中学开学考试)关于原子结构、原子核的组成与性质的认识，下列说法正确的是
A.光电效应现象说明了光具有粒子性，康普顿效应说明了光具有波动性
B.结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mD.β衰变中释放的电子是原子的核外电子电离产生的
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光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应也说明了光具有粒子性，故A错误；
比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν=En-Em(mβ衰变中释放的电子是原子的核内一个中子转化为质子和一个电子，故D错误。
4.(2024·广东省模拟)2023年12月，江南造船(集团)有限责任公司正式发布全球首型、世界最大核动力集装箱船型设计，它采用了第四代钍基堆型熔盐反应堆，具有更高的安全性、更少的核废料、更长的使用寿命和更广泛的能源应用前景。在该反应堆中，钍Th)核经过一系列的衰变最终变成了铅Pb)核，下列说法正确的是
A.钍核包含有90个质子和140个中子
B.钍核的比结合能大于铅核的比结合能
C.钍核衰变为铅核经历了6次α衰变和4次β衰变
D.钍核衰变为铅核需要吸收能量
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钍核包含有90个质子，而其质量数等于质子数与中子数之和，则可知其中子数为232-90=142(个)，故A错误；
铅核比钍核稳定，因此钍核的比结合能小于铅核的比结合能，故B错误；
钍核变为铅核，核子总数减少了24，说明发生了6次α衰变，同时将导致质子数减少12，实际质子数减少了8，说明还发生了4次β衰变，故C正确；
钍核为天然放射性元素，其能自发进行衰变，而自发进行的衰变反应都是释放核能的反应，故D错误。
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5.太阳发射出的高能带电粒子击穿大气层，并与大气中的分子和原子相碰撞，使被撞击的分子和原子处于激发状态，恢复常态时，其激发的能量就以光能的形式发射出来，从而形成了绚丽多彩的极光。受大地磁爆影响，2023年12月1日北京上空罕见地出现了极光，已知此次出现的深红色极光波长约为630 nm，真空中的光速为3×108 m/s，则
A.极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的
B.大气层中的分子和原子可以吸收任意大小的能量发生跃迁
C.深红色极光的频率约为4.8×1011 Hz
D.对极光进行光谱分析可以推测太阳的物质组成
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根据题意可知，极光是由分子和原子从高能级向低能级跃迁时产生的，故A正确；
由玻尔原子理论可知，大气层中的分子和原子只能吸收特定大小的能量发生跃迁，而不是任意大小的能量，故B错误；
根据题意，由公式c=λν可得，深红色极光的频率约为ν== Hz≈4.8×1014 Hz，故C错误；
对极光进行光谱分析可以推测地球大气的物质组成，无法推测太阳的物质组成，故D错误。
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6.(2024·德州市期末)2023年12月15日，德州发布低温橙色预警信号，人们积极应对极寒天气。某汽车在17 ℃的车库中，轮胎胎压为250 kPa，出行后，长时间放置在温度为-13 ℃的室外，轮胎胎压为230 kPa。若轮胎不漏气，轮胎内气体可视为理想气体，下列说法正确的是
A.轮胎内气体分子平均动能增大
B.轮胎内气体状态变化符合等容变化
C.轮胎内气体放热
D.单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变大
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温度是气体分子平均动能的标志，温度降低，则轮胎内气体分子平均动能减小，故A错误；
由题可知，在车库中时，轮胎内气体原来的压强和温度分别为p1=250 kPa，T1=(273+17) K=290 K，在室外时，轮胎内气体的压强和温度分别为p2=230 kPa，T2=(273-13) K=260 K，可知<，则轮胎内气体状态变化不符合查理定律，故B错误；
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由于<，则根据理想气体状态方程=C，可知轮胎内气体的体积变小，则外界对气体做功，即W>0。但由于气体温度降低，则气体内能减小，根据热力学第一定律可知，轮胎内气体对外放出热量，故C正确；
由于轮胎内气体的温度变小，则单位面积上气体分子与轮胎壁碰撞的平均作用力变小，故D错误。
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7.(2023·泰州市高二月考)桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为24 cm，高为35 cm；柱形气囊直径为6 cm，高为8 cm，水桶颈部的长度为10 cm。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于10 m水压产生的压强。当桶内的水还剩5 cm高时，桶内气体的压强等于大气压强，此时至少需要把气囊完全压下几次，才能有水从出水管流出(不考虑温度的变化，忽略水桶颈部的体积)
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A.3次 B.4次
C.5次 D.6次
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设至少需要把气囊完全压n次，才能有水从出水管流出，设大气压强为p0，水桶内气体体积为V0，气囊体积为V1，根据玻意耳定律有：p0(V0+nV1)=p1V0，其中p0=ρgh=
10ρg，V0=4 320π cm3，V1=72π cm3，
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p1=ρg(h+0.4 m)=10.4ρg，联立解得：n=2.4，则至少需要把气囊完全压3次，故选A。
二、多项选择题
8.a、b两种可见光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，下列说法正确的是
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A.a光的波长比b光的大
B.a光的光子动量比b光的光子动量大
C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光可能是从n=3跃迁到
n=2能级时发出的光
D.用大量的E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，最多只能得到一种可
见光
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在题图甲中，与b光相比a的遏止电
压更低，根据hν-W0=eUc可知a光的
光子频率更低，又由于c=λν可知a
光的波长比b光的大，故A正确；
p=，由于a光的波长比b光的大，因此a光的光子动量比b光的光子动量小，故B错误；
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从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子的
能量E42=［-0.85-(-3.4)］eV=2.55 eV，
从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子的
能量E32=［-1.51-(-3.4)］eV=1.89 eV，由于a光的光子频率低，能量小，而E42>E32，因此若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光不可能是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误；
用E=12.5 eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=-0.85 eV-(-13.6 eV)
=12.75 eV>E，则电子可获得的能量最多可以跃迁到n=3的能级，
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向低轨道跃迁时，最多产生3种不同频
率的光，3种光子的能量分别为
ΔE1=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV，
ΔE2=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，
ΔE3=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，
其中ΔE1对应的是可见光，故D正确。
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9.(2024·太原市期末)如图为一定质量的理想气体在状态a→状态b→状态c→状态a的循环过程中，气体压强p随热力学温度T变化的关系。ab的延长线过坐标原点，bc平行于p轴，下列说法正确的是
A.气体在状态a时的内能最大
B.状态a→状态b，气体分子数密度增大
C.状态b→状态c，气体向外界放热
D.状态c→状态a，气体对外做的功大于气体吸收的热量
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ab延长线过原点，在ab过程，压强与热力学温度成正比，气
体温度降低，内能减小，bc过程气体温度不变，内能不变，
ca过程中温度升高，内能增大，所以气体在状态a时的内能
最大，故A正确；
在ab过程中气体体积不变，气体分子数密度不变，故B错误；
在bc过程中气体温度不变，内能不变，压强增大，体积减小，外界对气体做功，气体向外放出热量，故C正确；
在ca过程中气体温度升高，内能增大，压强减小，体积增大，所以气体对外做功，根据热力学第一定律可得，气体对外做的功小于气体吸收的热量，故D错误。
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10.(2023·内蒙古赤峰二中月考)如图所示，粗细相同、导热良好的薄壁U形管左管开口竖直向上，管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高Δh=4 cm，左管内水银面到管口的距离h1=44 cm，右管内封闭的空气柱长度h2=22 cm。现用横活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面平齐。已知大气压强恒为p0=76 cmHg，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是
A.左管内水银面向下移动的距离为2 cm
B.活塞向下移动的距离为6 cm
C.稳定后右管中气体的压强为88 cmHg
D.稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐高于右管内水
银面
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根据题意可知，两管粗细相同，初状态时左管内水银面
比右管内水银面高Δh=4 cm，末状态时左、右管内水银
面齐平，则左管内水银面向下移动的距离和右管内水
银面向上移动的距离相等，均为2 cm，故A正确；
根据题意可知，两管粗细相同，设管的横截面积为S，右管中气体初状态的压强为p1=p0+ρgΔh=80 cmHg，体积为V1=h2S，设末状态气体压强为p1'，体积为V1'=(h2-)S，由玻意耳定律有p1V1=p1'V1'，
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解得p1'=88 cmHg，由于末状态左、右管内水银面齐平，
则末状态左管内气体压强为p2'=p1'=88 cmHg，设活塞
向下移动的距离为Δh'，则体积为V2'=(h1+-Δh')S，
由玻意耳定律有p0h1S=p2'(h1+-Δh')S，解得Δh'=8 cm，故B错误，C正确；
假设环境温度降低后，水银面不变化，则两部分气体均做等容变化，Δp=p，由于稳定后左、右管内气体压强相等，温度相同，则温度降低，两管内压强减少量相等，则左、右管内气体压强仍相等，水银面不变，故D错误。
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11.在用油膜法估测油酸分子的大小的实验中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下：
①取纯油酸0.1 mL注入500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到500 mL的刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0 mL为止，共滴了25滴；
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三、非选择题
③在边长约30 cm的浅盘内注入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的轮廓；
⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，
可以数出轮廓范围内小方格的个数，小方格的边长为
L=1 cm。
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(1)根据该小组的实验数据，可估算出油酸分子的直径约为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)
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7×10-10
依题意，一滴溶液中纯油酸的体积为V=× mL=8×10-6 mL，单分子层油膜的面积为S=116×1×10-4 m2=1.16×10-2 m2，
油酸分子直径约为d=≈7×10-10 m
(2)某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，导致油膜没有充分展开。
①出现该图样的可能原因是　　　　(选填选项前的字母)
A.浅盘中装的水量太多
B.爽身粉撒得太多，且厚度不均匀
C.浅盘太小导致油酸无法形成单分子层油膜
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B
出现该图样的可能原因是爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，故选B。
②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量结果将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)，经过评估，该小组决定重做实验。
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偏大
依题意，油膜没有充分展开，对应的油膜面积偏小，根据d=，可知最终的测量结果将偏大。
(3)实验中总会有各种意外，小问同学就在实验时细心地发现三位同学各有一个操作失误，其中导致最后所测分子直径偏大的是　　　　(选填选项前的字母)。
A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点
B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错
了一个注射器取一滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原
来的粗
C.丙同学计算油膜面积时，把所有半格左右的油膜都算成了一格
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A
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甲同学不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=，可得最后所测的分子直径偏大，故A正确；
乙同学拿错的注射器的针管比原来的粗，一滴油酸酒精溶液的实际体积变大，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变大，对应的油膜面积S变大，但体积V还是按原来细的算，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故B错误；
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丙同学把所有半格左右的油膜都算成了一格，计算出的油膜的面积S偏大，由d=，可得最后所测的分子直径偏小，故C错误。
12.(2023·日照市高二月考)某同学设计了如图甲所示的
装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”
的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注
射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，…，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，大气压为p0，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
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(1)关于本实验的操作，下列说法正确的是　　　　；
A.为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读
出体积
B.挂钩码时，为了防止注射器脱落，应用手紧紧握
住注射器
C.实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次
D.实验时必须测出封闭气体的温度
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AC
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每挂上一个钩码后，待平衡后，封闭气体的体积不再
发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；
挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温
度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误；
实验前，应在活塞上涂润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，故C正确；
注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。
(2)若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为　　　　　　　　；(用题目中所给字母表示)
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p0-
由平衡条件可得nmg+p=p0，
可得p=p0-
(3)该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了V-图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b的绝对值代表　　　　　　　　；体积增大到一定
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橡皮帽内气体体积
升高
值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度　　　　(填“升高”或“降低”)；也可能是由于装置气密性差导致气体质量　　　　(填“增大”或“减小”)。
增大
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实验操作规范，图线不过原点，则b的绝对值代表注
射器橡皮帽内气体的体积；由=C可知V=CT，体
积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，
斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量有关，斜率变大，也可能是由于装置气密性差导致气体质量增大。
13.(2023·凉山州高二期末)如图所示，横截面积为S、高为h的绝热汽缸竖直放置，缸内用质量为m的绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动。初始时活塞距汽缸底部的距离为h，缸内气体热力学温度为T。现通过汽缸底部的电热丝给缸内气体缓慢加热。已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞的厚度，求：
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答案　p0+
(1)求初始状态缸内气体的压强；
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设初始状态缸内气体的压强为p1，由平衡条件可知p1S=mg+p0S
解得p1=p0+
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(2)汽缸内的气体刚要逸出时缸内气体的温度。
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答案　2T
当活塞上升到缸口处，气体刚要逸出，此时缸内气体压强仍为p1，由盖—吕萨克定律有=，解得此时的温度T1=2T。
14.某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：
①CN
②NC+X
(1)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；
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答案　He
根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，
根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He。
(2)已知原子核H、、的质量分别为mH =1.007 8 u，mC = 12.000 0 u，mN=13.005 7 u。1 u相当于931 MeV的能量。求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；(结果保留三位有效数字)
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答案　1.96 MeV
由题知，质量亏损为Δm = mH+mC-mN=0.002 1 u，
ΔE=Δm×931 MeV≈1.96 MeV
(3)用上述辐射中产生的波长为λ=4×10-7 m的单色光去照射逸出功为W0=3.0×10-19 J的金属材料铯时，通过计算判断能否发生光电效应？若能，求出产生的光电子的最大初动能。(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度c=3×108 m/s，结果保留三位有效数字)
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答案　能发生光电效应　1.97×10-19 J
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根据波长和能量的关系有E=h
解得E≈4.97×10-19 J，E>W0，
所以能发生光电效应。
光电子的最大初动能Ekmax=hν-W0=h-W0
解得Ekmax=1.97×10-19 J。
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15.(2023·邯郸市第一中学期末)如图所示，两个横截面积、
导热性能良好的汽缸竖直放置在水平面上，左侧汽缸略
高于右侧汽缸，右侧汽缸顶端封闭，左侧汽缸顶部开口与大气连通，两个汽缸通过底部的细管连通，细管上装有阀门K，阀门关闭时，在左侧汽缸中用质量为m、横截面积为S的活塞封闭体积为V的气柱A，右侧汽缸内封闭有体积为2V的气柱B，打开阀门K，右侧汽缸中气体缓慢流入左侧汽缸中，当左侧汽缸中气体体积为2V时，两汽缸中气体压强相等。不计活塞厚度，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，大气压强为，重力加速度为g，环境温度始终不变，封闭气体可视为理想气体，不计细管的容积。
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(1)求未打开阀门时右侧汽缸中气体的压强以及全过程气体吸收的热量。
答案　　
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未打开阀门时，左侧汽缸中气体的压强pA1=
设右侧汽缸中气体的压强为pB1，打开阀门后，
根据玻意耳定律有pA1V+pB1·2V=pA1·4V
解得pB1=
气体发生等温变化，根据热力学第一定律可知气体吸收的热量等于气体对外做的功，为
Q=pA1·V=
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(2)若先锁定活塞，打开阀门，待稳定后再解除活塞的锁定，求解除锁定瞬间活塞的加速度大小。
答案　2g
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若先锁定活塞，设打开阀门稳定后气体的压强为p，根据玻意耳定律有pA1V+pB1·2V=p·3V
解得p=
解除锁定瞬间，对活塞根据牛顿第二定律有
pS-mg-·S=ma，解得a=2g。

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