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模块综合试卷
(满分：100分)
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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.(2024·天津市第二南开学校期中)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.贝可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.自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100 ℃，盖上盒盖便能在10~15分钟内迅速加热食品。自热米饭盒的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。下列有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是 (　　)
A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的结果
B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加
C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低
D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率都增大了
3.(2023·高碑店市崇德实验中学高二月考)“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为Y，下列说法正确的是 (　　)
A.比的中子数少4个
B.在月球上和在地球上半衰期相同
C.一个核衰变为释放的核能为(mPu-mX)c2(c为真空中的光速)
D.发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤
4.著名的“卡诺循环”是由卡诺于1824年提出的，它可用于分析热机的工作过程。如图所示，一定质量的理想气体经过“卡诺循环”，从状态A经过程AB、BC、CD、DA后又回到状态A，其中，过程AB和CD为等温过程，过程BC和DA为绝热过程，下列说法正确的是 (　　)
A.AB过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功
B.BC过程中，因气体既不吸热也不放热，故气体的内能不变
C.CD过程中，因外界对气体做功，故气体的内能增大
D.DA过程中，气体分子的平均动能减小
二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。
5.(2023·福建厦门集美中学高二期中)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。若甲分子固定于坐标原点O，乙分子从某处(分子间的距离大于r0小于10r0)由静止释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲的过程中 (　　)
A.乙分子所受甲分子的引力逐渐增大
B.乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力先减小后增大
C.当乙分子距甲分子为r=r0时，乙分子的速度最大
D.当乙分子距甲分子为r=r0时，系统的分子势能最小
6.封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系变化图像如图所示，其中O、A、D三点在同一直线上。在状态变化的过程中，下列说法正确的是 (　　)
A.从A变化到B的过程中气体的压强增大
B.从B变化到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C.从A经B到C的两个过程，气体分子的平均动能都会增大
D.从A经B到C的过程中气体的密度不断减小
7.(2023·重庆市南开中学高二期中)如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是 (　　)
A.从n=3能级跃迁到n=2能级时，电子的势能减少，氢原子的能量减少
B.从n=2能级跃迁到n=1能级时，释放光子的波长可表示为λc=
C.用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁
D.一群处于n=3能级的氢原子发生能级跃迁时，可辐射出3种能使逸出功为2.49 eV的金属钠发生光电效应的光子
8.(2023·银川市北方民族大学附属中学高二月考)用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。则下列说法中正确的是 (　　)
A.欲测遏止电压，应选择电源右端为负极
B.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约为1.2×10-19 J
C.减小照射光的强度，产生的光电子的最大初动能减小
D.当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数可能先增大，后不变
三、非选择题：本题共7小题，共60分。
9.(4分)(2023·宁德市高二期末)国家重大科技基础设施“中国散裂中子源”是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。应用该装置进行的某次核反应，其核反应方程式为：HHe+　　　　。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.018 0 u，的质量为4.002 6 u，设空白线处的粒子为X，则X的质量为1.008 7 u，该反应释放能量为　　　　MeV。(质量亏损释放1 u的能量约931.5 MeV；结果保留三位有效数字)
10.(6分)(2023·滨州市高二月考)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，其状态变化过程的p-V图像如图。已知该气体在状态A时的温度为27 ℃。则
(1)在状态B时的温度是　　　　℃。
(2)从状态B到状态C过程中对外做功　　　　J。
(3)从状态A到状态C的过程中吸收　　　　J的热量。
11.(5分)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛有水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面散开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均保留2位有效数字)
(1)(1分)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积约为 　　　　m2；
(2)(1分)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　 m3；
(3)(1分)根据上述数据，估算出油酸分子的直径约为　　　　 m；
(4)(2分)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是　　　　。
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其形状稳定后再绘出轮廓图
12.(7分)(2023·厦门市高二期末)“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。
(1)(1分)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。实验前　　　(选填“需要”或“不需要”)对传感器进行调零。
(2)(2分)某次实验中，数据表格内第2次~第8次压强没有点击记录，但其他操作规范。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　　　　。
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
压强 p/kPa 100.1 p7 179.9
体积 V/m3 18 17 16 15 14 13 12 11 10
A.128.5 kPa B.138.4 kPa
C.149.9 kPa D.163.7 kPa
(3)(4分)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为　　　。从理论上讲p- 图像可能接近下列哪个图 　　　　
13.(12分)(2023·日照市岚山区一中高二月考)如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温度，已知：气体内能U与热力学温度T的关系为U=αT，α为正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：
(1)(4分)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
(2)(8分)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q。
14.(12分)自2020年1月1日起，我国出厂小汽车强制安装TPMS(胎压监测系统)。汽车的胎压常用巴(bar)作为单位，1巴(bar)=1 atm=1×105 Pa。某小汽车静止时，TPMS显示某一轮胎内的气体温度为-23 ℃，压强为2.5 bar，行驶过程中TPMS显示该轮胎内的气体温度为37 ℃，假定该轮胎的容积为30 L，且保持不变。阿伏伽德罗常数为NA=6.0×1023 mol-1，标准状态(1 atm，0 ℃)下1 mol任何气体的体积均为22.4 L，T=273+t(K)。求：
(1)(3分)该轮胎内气体的分子数(结果保留两位有效数字)；
(2)(4分)若轮胎气压超过3 bar时，则TPMS报警，通过计算说明小汽车行驶过程中TPMS是否报警；
(3)(5分)若报警，为了消除警报，需要放出部分气体，则放出气体的质量与原轮胎内气体质量之比至少为多少；若不报警，则再充入气体的质量与原轮胎气体质量之比为多少时，TPMS就会报警(忽略充气、放气过程中的气体温度的变化)。
15.(14分)如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞，面积为S，活塞的体积可忽略。初始时三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的4.5倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，A、B气缸均导热，重力加速度为g，T=273+t(K)。
(1)(6分)打开K2，稳定时活塞正好处于B气缸的中间位置，求活塞的质量；
(2)(8分)接着打开K3，待活塞的位置稳定后，再缓慢降低气缸内气体的温度，使其温度分别降低20 ℃和50 ℃，分别求出稳定时两状态下活塞下方气体的压强。
答案精析
1.B　[普朗克为了解释黑体辐射现象，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；贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，但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　[自热米饭盒爆炸前，盒内气体体积不变，分子间距离不变，分子间的作用力不变，故A错误；根据热力学第一定律知，爆炸瞬间气体对外界做功，其内能减少，温度降低，故B错误，C正确；自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增大，但并不是每一个气体分子速率都增大，故D错误。]
3.B　[根据质量数守恒与电荷数守恒可知238=234+n，94=m+2，解得m=92，n=4，的衰变方程为He，发生的是α衰变，比的中子数少2个，故A错误；半衰期与环境条件无关，不会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响，所以在月球上和在地球上半衰期相同，故B正确；此核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu-mX-mY，释放的核能为E=(mPu-mX-mY)c2，故C错误；α射线的穿透能力较差，不能用于金属探伤，故D错误。]
4.A　[AB过程为等温过程，内能不变，体积增大，气体对外做功，故气体从外界吸热，气体从外界吸热并全部用来对外做功，故A正确；BC过程为绝热过程，故气体既不吸热也不放热，但气体的体积增大，故气体对外做功，则内能减小，故B错误；CD过程为等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，故气体向外界放热，故C错误；DA过程为绝热过程，故气体既不吸热也不放热，但气体的体积减小，故外界对气体做功，内能增大，则温度升高，故气体分子的平均动能增大，故D错误。]
5.ACD　[在靠近甲的过程中，根据分子间距减小，则乙分子所受甲分子的引力一直增大，故A正确；由题图可知，甲分子与乙分子之间的相互作用力随r的减小，先增大后减小，再增大，故B错误；当乙分子距甲分子为r=r0时，分子引力与分子斥力相等，继续靠近，则斥力做负功，则当乙分子距甲分子为r=r0时，乙分子的速度最大，故C正确；当乙分子从开始到距甲分子为r=r0时，分子引力一直做正功，则乙分子的势能一直减小，此时分子势能最小，故D正确。]
6.AB　[从A变化到B的过程中，气体的体积不变，温度升高，根据查理定律可得=，气体的压强增大，故A正确；从B变化到C的过程中，气体的温度不变，体积增大，气体密度减小，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，故B正确；从B变化到C的过程中，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；从A到B的过程中，气体的体积不变，气体的密度不变，故D错误。]
7.AB　[从n=3能级跃迁到n=2能级时，释放能量，氢原子的能量减少，电子的势能减少，动能增加，故A正确；由跃迁假设，可得h=E3-E2，h=E3-E1，h=E2-E1，解得λc=，故B正确；电子碰撞处于基态的氢原子时，电子会将一部分能量转移给氢原子，如果这部分能量正好等于两能级之间的能量差，则氢原子可以发生跃迁，故C错误；一群处于n=3能级的氢原子发生能级跃迁时，可以辐射出三种光子，其能量分别为ΔE1=E3-E2=1.89 eV，
ΔE2=E3-E1=12.09 eV，ΔE3=E2-E1=10.2 eV
根据光电效应方程可知，当入射光的光子能量大于金属钠的逸出功，才可以发生光电效应。所以这三种光子中只有两种可以让金属钠发生光电效应，故D错误。]
8.BD　[遏止电压产生的电场对光电子起阻碍作用，则电源右端为正极，故A错误；根据图像可知，铷的极限频率νc=5.15×1014 Hz，根据hνc=W，得该金属的逸出功大小W=3.41×10-19 J
根据光电效应方程Ekm=hν-W，当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时，则产生的光电子的最大初动能为Ekm≈1.2×10-19 J，故B正确；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C错误； 当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，电压增大，光电流增大，当电流达到饱和电流时，不再增大，即电流表示数的变化可能是先增大，后不变，故D正确。]
9.n　18.9
解析　根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程为
HHHen
该反应释放能量为
ΔE=(2.013 6 u+3.018 0 u-4.002 6 u-1.008 7 u)×931.5 MeV≈18.9 MeV。
10.(1)-3　(2)81　(3)81
解析　(1)对于理想气体，由图像可知A→B为等容变化，由查理定律得=，则有=，解得tB=-3 ℃；
(2)由图像可知B→C为等压变化，则从状态B到状态C过程中对外做功，则W'=pΔV=2.7×105×0.3×10-3 J=81 J；
(3)由理想气体状态方程可知=，解得tC=27 ℃=tA，从A到C内能变化为0，即ΔU=0，气体从状态A到状态C体积增大，对外做功，即W<0，W=-81 J，由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q=ΔU-W=0-(-81) J=81 J。
11.(1)8.0×10-3　(2)1.0×10-11　(3)1.3×10-9　(4)BD
解析　(1)每个小方格的面积为S1=1×10-4 m2，超过半格的按一格计算，小于半格的舍去，
由题图可估算油酸薄膜的面积约为
S=80S1=80×10-4 m2=8.0×10-3 m2。
(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
V=××10-6 m3=1.0×10-11 m3。
(3)把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子的直径约为d== m≈1.3×10-9 m。
(4)为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小一些；绘制轮廓图应在油酸扩散并待其形状稳定后进行，B、D正确，A、C错误。
12.(1)不需要　(2)C　(3)V+V0　D
解析　(1)实验前不需要对传感器进行调零，因为传感器不调零，p- 图线仍然是一条直线；
(2)根据表格，压强和体积的乘积保持不变，第7次的压强p7为
p7= kPa=150.15 kPa，与C选项最为接近，故选C；
(3)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为V+V0；
设被封闭气体的初状态体积为V初+V0，
末状态的体积为V+V0，压强为p，
根据玻意耳定律得p0=p
解得p=p0
当V趋向于零时
p=p0，D正确，A、B、C错误。
13.(1)V　(2)P0V+αT0
解析　(1)由理想气体状态方程得=，
解得V1=V
(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为
W=p0(V-V1)，活塞刚要下降时，由理想气体状态方程得
=
解得T1=2T0，活塞下降过程中，气体内能的变化量为
ΔU=α(T0-T1)，由热力学第一定律ΔU=W+Q，
解得Q=-，
故气体放出热量为p0V+αT0。
14.(1)2.2×1024　(2)报警，计算过程见解析　(3)
解析　(1)设轮胎内气体在标准状态的体积为V0，根据理想气体状态方程有=，代入数据解得V0=81.9 L
则轮胎内气体的分子数N=NA=NA≈2.2×1024
(2)汽车行驶过程中，轮胎内气体做等容变化，根据查理定律有=，代入数据解得p2=3.1 bar>3.0 bar，所以行驶过程中会报警。
(3)由(2)分析可知，行驶过程中报警，则需放气，设放出气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有p2V2=p3(V2+ΔV)
解得ΔV=V2，则==。
15.(1)　(2)见解析
解析　(1)打开K2，A、B两气缸内气体均做等温变化，根据玻意耳定律对A内气体有p1V1=p2V2
p2===3p0
对B内气体有p3V3=p4V4
p4===2p0
对活塞受力分析可得mg=p2S-p4S
可得m=
(2)打开K3，活塞上方气体压强变为p0，则活塞上移，移到气缸B顶部时下方气体压强变为p5
下方气体发生等温变化，
根据玻意耳定律得p1V=p5·2V
解得p5=p0>p0
则说明温度不变时活塞在气缸上部，若降低温度，活塞下方气体压强减小，当减到2p0时活塞与气缸顶部恰好接触无弹力，温度为T1，活塞下方气体发生等容变化，
由查理定律得=
T1= K
若再降低温度，活塞下降，当刚好到达气缸底部时温度为T2，
根据理想气体状态方程得=
T2= K
当温度降低20 ℃时，T3=280 K>T1
则活塞还在B气缸上方，下方气体发生等容变化=
解得p=2.1p0
当温度降低50 ℃时，T4=250 K>T2
则活塞在气缸中间某一位置，
设此时气体压强为p'，则p'S=p0S+mg
解得活塞下方气体压强p'=2p0。(共48张PPT)
模块综合试卷
一、单项选择题
1.(2024·天津市第二南开学校期中)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.贝可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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普朗克为了解释黑体辐射现象，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；
贝可勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核有复杂的结构，但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.自热米饭盒内有一个发热包，遇水发生化学反应而产生大量热能，不需要明火，温度可超过100 ℃，盖上盒盖便能在10~15分钟内迅速加热食品。自热米饭盒的盖子上有一个透气孔，如果透气孔堵塞，容易造成小型爆炸。下列有关自热米饭盒爆炸的说法，正确的是
A.自热米饭盒爆炸，是盒内气体温度升高，气体分子间斥力急剧增大的
　结果
B.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体内能增加
C.在自热米饭盒爆炸的瞬间，盒内气体温度降低
D.自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，标志着每一个气体分子速率
　都增大了
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自热米饭盒爆炸前，盒内气体体积不变，分子间距离不变，分子间的作用力不变，故A错误；
根据热力学第一定律知，爆炸瞬间气体对外界做功，其内能减少，温度降低，故B错误，C正确；
自热米饭盒爆炸前，盒内气体温度升高，分子平均动能增大，但并不是每一个气体分子速率都增大，故D错误。
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3.(2023·高碑店市崇德实验中学高二月考)“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制。“核电池”利用了的衰变，衰变方程为Y，下列说法正确的是
A.比Pu的中子数少4个
B.在月球上和在地球上半衰期相同
C.一个核衰变为释放的核能为(mPu-mX)c2(c为真空中的光速)
D.发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤
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根据质量数守恒与电荷数守恒可知238=234+n，94=m+2，解得m=92，n=4，的衰变方程为He，发生的是α衰变，比的中子数少2个，故A错误；
半衰期与环境条件无关，不会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响，所以在月球上和在地球上半衰期相同，故B正确；
此核反应过程中的质量亏损为Δm=mPu-mX-mY，释放的核能为E=(mPu-mX-mY)c2，故C错误；
α射线的穿透能力较差，不能用于金属探伤，故D错误。
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4.著名的“卡诺循环”是由卡诺于1824年提出的，它可用于分析热机的工作过程。如图所示，一定质量的理想气体经过“卡诺循环”，从状态A经过程AB、BC、CD、DA后又回到状态A，其中，过程AB和CD为等温过程，过程BC和DA为绝热过程，下列说法正确的是
A.AB过程中，气体从外界吸热并全部用来对外做功
B.BC过程中，因气体既不吸热也不放热，故气体的内能
　不变
C.CD过程中，因外界对气体做功，故气体的内能增大
D.DA过程中，气体分子的平均动能减小
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AB过程为等温过程，内能不变，体积增大，气体对外
做功，故气体从外界吸热，气体从外界吸热并全部用
来对外做功，故A正确；
BC过程为绝热过程，故气体既不吸热也不放热，但气
体的体积增大，故气体对外做功，则内能减小，故B错误；
CD过程为等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，故气体向外界放热，故C错误；
DA过程为绝热过程，故气体既不吸热也不放热，但气体的体积减小，故外界对气体做功，内能增大，则温度升高，故气体分子的平均动能增大，故D错误。
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二、多项选择题
5.(2023·福建厦门集美中学高二期中)分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep=0)。若甲分子固定于坐标原点O，乙分子从某处(分子间的距离大于r0小于10r0)由静止释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲的过程中
A.乙分子所受甲分子的引力逐渐增大
B.乙分子在靠近甲分子的过程中受到分子力先减小后增大
C.当乙分子距甲分子为r=r0时，乙分子的速度最大
D.当乙分子距甲分子为r=r0时，系统的分子势能最小
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√
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在靠近甲的过程中，根据分子间距减小，则乙分子
所受甲分子的引力一直增大，故A正确；
由题图可知，甲分子与乙分子之间的相互作用力随
r的减小，先增大后减小，再增大，故B错误；
当乙分子距甲分子为r=r0时，分子引力与分子斥力相等，继续靠近，则斥力做负功，则当乙分子距甲分子为r=r0时，乙分子的速度最大，故C正确；
当乙分子从开始到距甲分子为r=r0时，分子引力一直做正功，则乙分子的势能一直减小，此时分子势能最小，故D正确。
14
15
6.封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度T的关系变化图像如图所示，其中O、A、D三点在同一直线上。在状态变化的过程中，下列说法正确的是
A.从A变化到B的过程中气体的压强增大
B.从B变化到C的过程中气体体积增大，单位时间内与器
　壁单位面积碰撞的分子数减少
C.从A经B到C的两个过程，气体分子的平均动能都会增大
D.从A经B到C的过程中气体的密度不断减小
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从A变化到B的过程中，气体的体积不变，温度升高，根据查理定律
可得=，气体的压强增大，故A正确；
从B变化到C的过程中，气体的温度不变，体积增大，气体密度减小，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少，故B正确；
从B变化到C的过程中，气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，故C错误；
从A到B的过程中，气体的体积不变，气体的密度不变，故D错误。
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15
7.(2023·重庆市南开中学高二期中)如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时，释放光子的波长分别是λa、λb、λc，则下列说法正确的是
A.从n=3能级跃迁到n=2能级时，电子的势能减少，氢原子的能量减少
B.从n=2能级跃迁到n=1能级时，释放光子的波长
　可表示为λc=
C.用11 eV的电子碰撞处于基态的氢原子时，氢原子一定不会发生跃迁
D.一群处于n=3能级的氢原子发生能级跃迁时，可辐射出3种能使逸出功
　为2.49 eV的金属钠发生光电效应的光子
√
√
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从n=3能级跃迁到n=2能级时，释放能量，氢原
子的能量减少，电子的势能减少，动能增加，
故A正确；
由跃迁假设，可得h=E3-E2，h=E3-E1，h=E2-E1，解得λc=，
故B正确；
电子碰撞处于基态的氢原子时，电子会将一部分能量转移给氢原子，如果这部分能量正好等于两能级之间的能量差，则氢原子可以发生跃迁，故C错误；
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一群处于n=3能级的氢原子发生能级跃迁时，
可以辐射出三种光子，其能量分别为
ΔE1=E3-E2=1.89 eV，ΔE2=E3-E1=12.09 eV，
ΔE3=E2-E1=10.2 eV
根据光电效应方程可知，当入射光的光子能量大于金属钠的逸出功，才可以发生光电效应。所以这三种光子中只有两种可以让金属钠发生光电效应，故D错误。
8.(2023·银川市北方民族大学附属中学高二月考)用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz。已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。则下列说法中正确的是
A.欲测遏止电压，应选择电源右端为负极
B.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约为1.2×10-19 J
C.减小照射光的强度，产生的光电子的最大初
　动能减小
D.当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数可能先
　增大，后不变
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√
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遏止电压产生的电场对光电子起阻碍作
用，则电源右端为正极，故A错误；
根据图像可知，铷的极限频率νc=5.15×
1014 Hz，根据hνc=W，得该金属的逸出
功大小W=3.41×10-19 J
根据光电效应方程Ekm=hν-W，当入射光的频率为ν=7.00×1014 Hz时，则产生的光电子的最大初动能为Ekm≈1.2×10-19 J，故B正确；
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光电子的最大初动能与入射光的频率和
金属的逸出功有关，与入射光的强度无
关，故C错误；
当电源左端为正极时，将滑动变阻器的
滑片向右滑动的过程中，电压增大，光电流增大，当电流达到饱和电流时，不再增大，即电流表示数的变化可能是先增大，后不变，故D正确。
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三、非选择题
9.(2023·宁德市高二期末)国家重大科技基础设施“中国散裂中子源”是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置。应用该装置进行的某次核反应，其核反应方程式为：HHe+　　。已知的质量为2.013 6 u，的质量为3.018 0 u，的质量为4.002 6 u，设空白线处的粒子为X，则X的质量为1.008 7 u，该反应释放能量为　　　MeV。(质量亏损释放1 u的能量约931.5 MeV；结果保留三位有效数字)
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18.9
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根据质量数和电荷数守恒可知，该核反应方程为HHen
该反应释放能量为
ΔE=(2.013 6 u+3.018 0 u-4.002 6 u-1.008 7 u)×931.5 MeV≈18.9 MeV。
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15
10.(2023·滨州市高二月考)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，其状态变化过
程的p-V图像如图。已知该气体在状态A时的温度为
27 ℃。则
(1)在状态B时的温度是　　　　℃。
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-3
对于理想气体，由图像可知A→B为等容变化，由查理定律得=，则有=，解得tB=-3 ℃；
(2)从状态B到状态C过程中对外做功　　　　J。
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81
由图像可知B→C为等压变化，则从状态B到状态C过程中对外做功，则W'=pΔV=2.7×105×0.3×10-3 J=81 J；
(3)从状态A到状态C的过程中吸收　　　　J的热量。
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81
由理想气体状态方程可知=，解得tC=27 ℃=tA，从A到C内能
变化为0，即ΔU=0，气体从状态A到状态C体积增大，对外做功，即W<
0，W=-81 J，由热力学第一定律ΔU=Q+W得Q=ΔU-W=0-(-81) J=81 J。
11.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.5 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL。若把一滴这样的溶液滴入盛有水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面散开，稳定
后形成单分子油膜的形状如图所示。(以下计算结果均
保留2位有效数字)
(1)若每一小方格的边长为10 mm，则油酸薄膜的面积
约为 　　　　　m2；
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8.0×10-3
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每个小方格的面积为S1=1×10-4 m2，超过半格的
按一格计算，小于半格的舍去，
由题图可估算油酸薄膜的面积约为
S=80S1=80×10-4 m2=8.0×10-3 m2。
15
(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　　 m3；
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1.0×10-11
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
V=××10-6 m3=1.0×10-11 m3。
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径约为　　　　　 m；
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1.3×10-9
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子的直径
约为d== m≈1.3×10-9 m。
(4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是　　。
A.油酸浓度适当大一些
B.油酸浓度适当小一些
C.油酸扩散后立即绘出轮廓图
D.油酸扩散并待其形状稳定后再绘出轮廓图
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BD
为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小一些；绘制轮廓图应在油酸扩散并待其形状稳定后进行，B、D正确，A、C错误。
12.(2023·厦门市高二期末)“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。
(1)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。实验前　　　　(选填“需要”
或“不需要”)对传感器进行调零。
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不需要
实验前不需要对传感器进行调零，因为传感器不调零，p- 图线仍然
是一条直线；
(2)某次实验中，数据表格内第2次~第8次压强没有点击记录，但其他操作规范。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　　　　。
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C
次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
压强 p/kPa 100.1 p7 179.9
体积 V/m3 18 17 16 15 14 13 12 11 10
A.128.5 kPa B.138.4 kPa C.149.9 kPa D.163.7 kPa
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根据表格，压强和体积的乘积保持不变，第7次的压强p7为
p7= kPa=150.15 kPa，与C选项最为接近，故选C；
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(3)若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为　　　。从理论上讲p- 图像可能接近下列哪个图 　　
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V+V0
D
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若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为V+V0；
设被封闭气体的初状态体积为V初+V0，末状态的体积为V+V0，压强为p，
根据玻意耳定律得p0=p
解得p=p0
当V趋向于零时p=p0，
D正确，A、B、C错误。
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13.(2023·日照市岚山区一中高二月考)如图，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为2.4T0、压强为1.2p0的理想气体，p0和T0分别为大气的压强和温
度，已知：气体内能U与热力学温度T的关系为U=αT，α为正的
常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的，求：
(1)气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1；
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答案　V
由理想气体状态方程得=，解得V1=V
(2)在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q。
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答案　P0V+αT0
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在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为W=p0(V-V1)，活
塞刚要下降时，由理想气体状态方程得=
解得T1=2T0，活塞下降过程中，气体内能的变化量为ΔU=
α(T0-T1)，
由热力学第一定律ΔU=W+Q，解得Q=-，故气体放出
热量为p0V+αT0。
15
14.自2020年1月1日起，我国出厂小汽车强制安装TPMS(胎压监测系统)。汽车的胎压常用巴(bar)作为单位，1巴(bar)=1 atm=1×105 Pa。某小汽车静止时，TPMS显示某一轮胎内的气体温度为-23 ℃，压强为2.5 bar，行驶过程中TPMS显示该轮胎内的气体温度为37 ℃，假定该轮胎的容积为30 L，且保持不变。阿伏伽德罗常数为NA=6.0×1023 mol-1，标准状态(1 atm，0 ℃)下1 mol任何气体的体积均为22.4 L，T=273+t(K)。求：
(1)该轮胎内气体的分子数(结果保留两位有效数字)；
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答案　2.2×1024
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设轮胎内气体在标准状态的体积为V0，根据理想气体状态方程有
=，代入数据解得V0=81.9 L，则轮胎内气体的分子数N=NA=
NA≈2.2×1024
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(2)若轮胎气压超过3 bar时，则TPMS报警，通过计算说明小汽车行驶过程中TPMS是否报警；
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答案　报警，计算过程见解析
汽车行驶过程中，轮胎内气体做等容变化，根据查理定律有=，
代入数据解得p2=3.1 bar>3.0 bar，所以行驶过程中会报警。
(3)若报警，为了消除警报，需要放出部分气体，则放出气体的质量与原轮胎内气体质量之比至少为多少；若不报警，则再充入气体的质量与原轮胎气体质量之比为多少时，TPMS就会报警(忽略充气、放气过程中的气体温度的变化)。
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答案　
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由(2)分析可知，行驶过程中报警，则需放气，设放出气体体积为ΔV，根据玻意耳定律有
p2V2=p3(V2+ΔV)
解得ΔV=V2，则==。
15
15.如图，容积均为V的气缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3，B中有一可自由滑动的活塞，面积为S，活塞的体积可忽略。初始时三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给气缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的4.5倍后关闭K1。已知室温为27 ℃，A、B气缸均
导热，重力加速度为g，T=273+t(K)。
(1)打开K2，稳定时活塞正好处于B气缸的中间位置，求
活塞的质量；
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答案　
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打开K2，A、B两气缸内气体均做等温变化，根据玻意耳定律
对A内气体有p1V1=p2V2
p2===3p0
对B内气体有p3V3=p4V4
p4===2p0
对活塞受力分析可得mg=p2S-p4S
可得m=
14
15
(2)接着打开K3，待活塞的位置稳定后，再缓慢降低气缸内气体的温度，使其温度分别降低20 ℃和50 ℃，分别求出稳定时两状态下活塞下方气体的压强。
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答案　见解析
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打开K3，活塞上方气体压强变为p0，则活塞上移，移到气缸B顶部时下方气体压强变为p5
下方气体发生等温变化，
根据玻意耳定律得p1V=p5·2V
解得p5=p0>p0
则说明温度不变时活塞在气缸上部，若降低温度，活塞下方气体压强减小，当减到2p0时活塞与气缸顶部恰好接触无弹力，温度为T1，
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活塞下方气体发生等容变化，
由查理定律得=，T1= K
若再降低温度，活塞下降，当刚好到达气缸底部时
温度为T2，
根据理想气体状态方程得=
T2= K
当温度降低20 ℃时，T3=280 K>T1，则活塞还在B气缸上方，下方气
体发生等容变化=
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解得p=2.1p0
当温度降低50 ℃时，T4=250 K>T2
则活塞在气缸中间某一位置，
设此时气体压强为p'，则p'S=p0S+mg
解得活塞下方气体压强p'=2p0。
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