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期末综合练习1--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、单选题（本大题共6小题）
1．1827年，英国植物学家R 布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，每隔相同时间记录一次花粉的位置，得到了如题图所示的观察结果。关于布朗运动，下列说法正确的是（　　）
A．温度越高，花粉运动越剧烈，花粉的无规则运动是热运动
B．花粉的无规则运动表明花粉分子在不停地做无规则运动
C．花粉的无规则运动表明水分子在不停地做无规则运动
D．花粉颗粒越大，花粉运动越剧烈
2．关于原子结构及相关理论，下列说法正确的是（　　）
A．在α粒子散射实验中，如果将金箔换成铝箔，实验效果更明显
B．在α、β、γ三种射线中，α粒子的质量最大，所以α射线的穿透能力最强
C．大量处于能级的氢原子，最多可以辐射出3种不同频率的光
D．根据玻尔原子理论，氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能吸收特定频率的光
3．现在地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分来自太阳，即太阳内部核聚变时释放的核能。已知氘、氚核聚变方程为HHHen，其中H的比结合能为E1H的比结合能为E2He的比结合能为E3，则一个氘核与一个氚核发生这样的核反应释放的能量为
A． E3－E1－E2 B． E1＋E2－E3
C．4E3－2E1－3E2 D．2E1＋3E2－4E3
4．如图是研究光电效应的实验装置，开始时滑动变阻器的滑片P与固定点O正对。用频率为ν的光照射光电管的阴极K，观察到微安表指针偏转，不计光电子间的相互作用。下列说法正确的是(　　)
A．仅减小照射光频率，微安表指针一定不偏转
B．仅减小照射光强度，微安表指针一定不偏转
C．仅将滑片P向a端移动，微安表示数变大
D．仅将滑片P向b端移动，光电子向A板运动的过程中动能变大
5．一定质量的理想气体从状态变化到状态，其压强随体积变化的图像如图中到的线段所示。在此过程中（ ）
A. 气体内能一直减小 B. 气体分子平均动能不变
C. 气体密度一直减小 D. 气体一直向外界放热
6．已知钋210的半衰期为138天，钋210随中国空间站在太空中运行276天后，剩余钋210的质量约为（ ）
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题）
7．图示为几种金属的逸出功和氢原子能级图。现有大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，结合图表信息可知(　　)
金属 钨 钙 钾 铷
W0/eV 4.54 3.20 2.25 2.13
A．铷的极限频率小于钙的极限频率
B．氢原子跃迁时对外辐射连续谱
C．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减小
D．氢原子辐射的光中有3种能使钨发生光电效应
8．（多选）北京时间2023年7月20日21时40分，经过约8小时的出舱活动，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮密切协同，在空间站机械臂支持下，圆满完成出舱活动全部既定任务．气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置，其原理图如图所示．座舱与气闸舱之间装有阀门，座舱中充满空气（可视为理想气体），气闸舱内为真空．打开阀门，中气体进入中，最终达到平衡，假设此过程中系统与外界没有热交换．下列说法正确的是（ ）
A． 气体对外做功，内能减小
B． 气体等温膨胀，压强减小
C． 气体向真空扩散的过程是可逆过程
D． 气体分子单位时间内与座舱舱壁单位面积上的碰撞次数将减少
9．一定质量的理想气体用横截面积为S的活塞封闭在气缸内，气缸内壁光滑，如图甲所示，现用轻质细线系在活塞的正中央，然后悬挂在天花板下处于静止状态，封闭气体的压强为，体积为，温度为；如图乙所示，再把气缸开口倾斜向下放置在倾角为的斜面上，整体处于新的静止状态。已知大气压强为，且活塞与气缸的质量相等，重力加速度为，下列说法正确的是（　　）
A．活塞的质量为
B．乙图中气体的压强为
C．若乙图中气体的体积仍恢复为，则温度为
D．若乙图中气体的温度降为，则体积为
10．某课外兴趣小组欲利用如图所示的电路探究光电效应现象，V为理想电压表。G为灵敏电流计。电路闭合后，用绿光照射光电管，发现灵敏电流计发生了偏转。保持滑动变阻器滑片P位置不变，以下说法正确的是（ ）
A．保持入射光为绿光，若增大入射光强度，则灵敏电流计的示数会增大
B．换用紫光照射光电管，逸出电子的最大初动能比绿光照射时大
C．换用红光照射光电管，则灵敏电流计的指针一定不会发生偏转
D．换用黄光照射光电管，灵敏电流针指针未发生偏转，若只增大入射光强度。灵敏电流计指针可能发生偏转
三、非选择题（本大题共5小题）
11．（6分）“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：
①向的油酸中加酒精，直至总量达到；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是；
③先往边长为的浅盘里倒入深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，小方格的边长为，数出轮廓范围内小方格的个数.
根据以上信息，回答下列问题.
（1）油酸分子直径是 （结果保留两位有效数字）.
（2）在实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是 .
A．等效替代法 B．类比法 C．理想模型法 D．控制变量法
（3）若某学生计算油酸分子直径的结果偏大，可能是由于 .
A．油酸未完全散开
B．油酸溶液浓度低于实际值
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴
12．（8分）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验.
（1）下列实验步骤的正确顺序是 （填写实验步骤前的序号）.
．往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积.根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为，则油酸薄膜的面积 ；可求得油酸分子的直径为 （用、、、、表示）.
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为.
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
13．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出α粒子（ ）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．
（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m．
14．内壁光滑的汽缸固定在水平面上，用质量为m的活塞密封一段长度为L的理想气体，活塞的横截面积为S，给活塞一个向左的初速度，活塞向左移动速度恰好为零。已知大气体压强为，汽缸导热性能良好，环境温度保持不变。
(1)求该过程气体放出的热量Q；
(2)证明活塞的运动是简谐运动。
15．某科研探究小组为高温操作室设计了一个自动温度报警装置，其原理如图所示。由导热性良好的材料制成的固定汽缸开口向上，用质量、横截面积、厚度不计的活塞封闭一定质量的理想气体；劲度系数、原长的轻质弹簧上端与警报器（压力传感器，刚出现压力时显示蓝色，压力大小为2 N、5 N和10 N时分别显示黄色、橙色和红色，其他压力值时仅显示数字）相连。当高温操作室内的热力学温度时，活塞与汽缸底部的距离，与弹簧自由端的距离。已知高温操作室内的空气压强，活塞与汽缸壁之间摩擦可忽略，汽缸的气密性良好，取。
（1）求使力传感器从显示蓝色到显示红色的热力学温度的范围；
（2）若由于某种原因，汽缸内一部分气体漏出，使得本能使力传感器显示红色的温度仅显示橙色，求漏出气体质量与原有气体质量之比。
参考答案
1．【知识点】布朗运动
【答案】C
【详解】花粉颗粒越小，温度越高，花粉运动越剧烈，花粉的无规则运动是花粉颗粒的运动，不是热运动，但能间接反映水分子在不停地做无规则运动。选C。
2．【知识点】天然放射现象及射线的本质、氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】C
【详解】α粒子散射实验中，金原子核电荷数大、质量大，能产生显著的库仑斥力使α粒子大角度偏转。若换成电荷数较小的铝箔，散射效果减弱，实验现象反而不明显，A错误；α射线是氦核，质量最大但穿透能力最弱（易被物质阻挡），γ射线穿透能力最强，B错误；大量处于能级的氢原子跃迁时，可能的路径为3→2、3→1、2→1，对应3种不同频率的光，C正确；氢原子由高能级向低能级跃迁时辐射特定频率的光，而非吸收。吸收特定频率的光发生在低能级向高能级跃迁时，D错误。
3．【知识点】质量亏损与爱因斯坦质能方程
【答案】C
【解析】一个氘核与一个氚核发生这样的核反应释放的能量为ΔE＝4E3－2E1－3E2，C正确，A、B、D错误。
4．【知识点】光电效应规律的综合应用
【答案】D　
【详解】仅减小照射光频率，仍可能发生光电效应，微安表指针可能偏转，故A错误；能否发生光电效应是由入射光的频率决定，与入射光的强度无关，故B错误；将滑片P向a端移动，光电管所加的电压为反向电压，所以光电流会减小，故C错误；仅将滑片P向b端移动，光电管所加的电压为正向电压，管中电场向左，电子从K逸出所受电场力向右，光电子向A板运动的过程中动能变大，故D正确。
5．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】C
【详解】理想气体从状态变化到状态，压强和体积都变大，由知，气体温度升高，气体分子平均动能增大，气体内能增加，、错误；气体的体积一直增大，质量不变，故气体密度一直减小，正确；气体一直对外界做功，，又气体温度升高，由热力学第一定律知，气体一直吸热，错误。
【一题多解】 图像中等温线为双曲线，等温线越向外温度越高，理想气体从状态变化到状态，气体温度升高，气体分子平均动能增大，气体内能增加，、错误。
6．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】B
【详解】放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫半衰期，剩余质量的计算公式是，为衰变时间，为半衰期，代入数据计算可得276天后剩余钋210的质量约为，正确。
失分注意：
若误将276天当做一个半衰期，会导致计算结果错误。
7．【知识点】氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】AD　
【详解】根据W0＝hν0，由于铷的逸出功小于钙的逸出功，所以铷的极限频率小于钙的极限频率，A正确；氢原子跃迁时对外辐射的不是连续谱，是线状谱，B错误；氢原子辐射光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子的动能增大，原子的势能减小，总能量减小， C错误；大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时辐射的光，其中有E4－E1＝12.75 eV>4.54 eV，E3－E1＝12.09 eV>4.54 eV，E2－E1＝10.2 eV>4.54 eV，E4－E2＝2.55 eV<4.54 eV，E4－E3＝0.66 eV<4.54 eV，E3－E2＝1.89 eV<4.54 eV，可知氢原子辐射的光有3种能使钨发生光电效应，D正确。
8．【知识点】热力学第一定律及其应用、热力学第二定律及其应用
【答案】BD
【解析】由于气闸舱B内为真空，可知气体进入气闸舱B的过程中不对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律，可知内能不变，故A错误；因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱B内为真空，根据玻意耳定律可知（定值），可知扩散后体积增大，压强减小，所以气体的密集程度减小，根据气体压强的微观意义可知，气体分子单位时间内对舱壁单位面积碰撞的次数将减少，故B、D正确；根据熵增原理可知，一切宏观热现象均具有方向性，故气闸舱B中气体不可能自发地全部退回到座舱A中，故C错误．
9．【知识点】理想气体与理想气体状态方程
【答案】AD
【详解】活塞与气缸的质量相等，均设为m，对甲图的气缸受力分析，由平衡条件，解得活塞的质量为，A正确；对乙图的活塞受力分析，将重力分解沿着斜面和垂直斜面分解，由平衡条件，联立解得乙图中气体的压强为，B错误；若乙图气体的体积仍为V0，对比甲乙两图，由查理定律，解得，C错误；若乙图气体的温度为，由理想气体状态方程，，D正确。
10．【知识点】光电效应规律的综合应用
【答案】AB
【详解】保持入射光为绿光，若增大入射光强度，单位时间单位面积上照射出的光电子数目会增多，从而会使饱和电流增大，A符合题意；换用紫光照射光电管，即增大入射光频率，根据爱因斯坦光电效应方程，知逸出电子的最大初动能比绿光照射时大，B符合题意；用绿光照射光电管，能发生光电效应，说明绿光的频率大于该金属的截止频率，但无法判断红光的频率是否大于该金属的截止频率，即换用红光照射光电管，也可能发生光电效应，即灵敏电流计的指针可能会发生偏转，C不符合题意；换用黄光照射光电管，灵敏电流计指针未发生偏转，说明黄光的频率小于该金属的截止频率，若只增大入射光强度，灵敏电流计指针依然不可能发生偏转，D不符合题意。
11．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）（2分）
（2）C
（3）AC
【解析】（1）一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为，根据大于半个方格的计为一个，小于半个方格的不计的原则，可得油膜形状占据的方格数约为格，所以油膜的面积为，所以油酸分子的直径为.
（2）实验中把分子看作小球，认为油酸分子能够一个一个紧密排列，在水面上形成单分子油膜层，都是采用了理想模型法，故正确，错误.
（3）由计算油酸分子直径的依据是可知，油酸未完全散开，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，故正确；油酸溶液浓度低于实际值，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，故错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得的油膜面积所占方格数目偏少，所以导致油酸分子直径计算值偏大，故正确；求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴，则导致一滴溶液体积计算值偏小，则一滴溶液中纯油酸计算体积偏小，导致油酸分子直径计算值偏小，故错误.
12．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）
（2）；
（3）BC
【解析】
（2）根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油膜总面积为；由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，则溶液的浓度为，用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为，油酸分子直径为,解得.
（3）实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，后往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积.根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小.即实验步骤的正确顺序是.油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积测量值偏大，根据上述可知，油酸分子直径测量值偏小，故错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，根据上述可知，油酸分子直径测量值偏大，故正确；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，根据上述可知，油酸分子直径测量值偏大，故正确；用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，根据上述可知，油酸分子直径测量值偏小，故错误.
13．【知识点】带电粒子的运动半径和周期公式及其简单应用、质量亏损与爱因斯坦质能方程
【答案】（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为 ；（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为 ，环形电流大小为 ；（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损△m为损 ．
【详解】（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为
（2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有
根据圆周运动的参量关系有
得α粒子在磁场中运动的周期
根据电流强度定义式，可得环形电流大小为
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为v′，核反应前后系统动量守恒，有Mv′–mv=0
可得
根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有
解得
说明：若利用解答，亦可．
【名师点睛】（1）无论哪种核反应方程，都必须遵循质量数、电荷数守恒．
（2）α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”，反应前后系统动量守恒，因此反应后的两产物向相反方向运动，在匀强磁场中，受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动，且两轨迹圆相外切，应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期，根据电流强度的定义式可求解电流大小．
（3）核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解，在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损．
14．【知识点】热力学第一定律及其应用、简谐运动的回复力和加速度
【答案】(1)；(2)见解析
【详解】（1）设活塞对气体做功为W，气体放出的热量为Q，对气体由热力学第一定律得
由题意可知
对活塞由动能定理得
联立解得气体放出的热量
（2）设活塞向左离开初始位置的距离为x，对封闭气体有
对活塞有
解得
又因为,
所以有
方向向右，即回复力可表示为
即活塞的运动是简谐运动。
15．【知识点】变质量气体状态变化问题
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）力传感器显示蓝色时，活塞刚好与弹簧自由端接触，此过程为等压变化，
根据盖-吕萨克定律有，
其中有，，
代入数据联立解得；
显示红色时，活塞将弹簧压缩至弹力F=10 N，
根据理想气体状态方程有，
其中有，，，，
代入数据联立解得；
所以使力传感器从显示蓝色到显示红色的热力学温度范围为。
（2）对于漏气后剩余的气体，力传感器显示橙色时，活塞将弹簧压缩至弹力，
根据理想气体状态方程有，
其中有，，，，
代入数据联立解得，
则漏出气体质量与原有气体质量之比为。
【方法总结】汽缸类问题的几种常见类型：
（1）气体系统处于平衡状态，需综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。
（2）气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。
（3）封闭气体的容器（如汽缸、玻璃管等）与气体相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题。
（4）两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，写出各部分气体之间压强或体积的关系式，联立求解。
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一、单选题（本大题共6小题）
1．人们使用的酒精喷雾消毒液和免洗洗手液，两者的主要成分都是酒精。则下列说法正确的是(　　)
A．使用免洗洗手液洗手后，手部很快就干爽了，是由于酒精分子扩散到了空气中
B．在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，与分子运动无关
C．在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果
D．使用免洗洗手液洗手后，洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子间距不变
2．(对半衰期的应用·基础)碘125衰变时产生γ射线,医学上利用此特性可治疗某些疾病.碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织,经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的 (　　)
A． B．
C． D．
3．下列四幅图分别对应四种说法，其中错误的是（　　）
A．A图中油酸分子不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法
B．B图中显示的布朗运动，使得炭粒无规则运动的原因是炭粒内部分子的无规则热运动造成的
C．C图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D．D图中0 ℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点
4．甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于r轴上，甲、乙两分子间作用力与分子间距离的关系图像如图中曲线所示，，分子间作用力表现为斥力；，分子间作用力表现为引力．a、b、c、d为r轴上四个特定的位置，现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）
A．乙分子从a运动到b的过程中，分子间作用力表现为斥力
B．乙分子从a运动到c的过程中，两分子间的作用力先减小后增大
C．乙分子从a运动到c的过程中，一直加速
D．乙分子从a运动到b的过程中加速，从b运动到c的过程中减速
5．核反应方程遵循质量数守恒和核电荷数守恒，下列核反应方程正确的是(　　)
A．钋(Po)的衰变方程为Po→Pb＋He
B．钛44的衰变方程为Ti→Sc＋He
C．“人造太阳”的核反应方程为H＋H→He＋H
D．α粒子轰击氮原子核发现质子的核反应方程为N＋He→O＋H
6．原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂，这种现象称为塞曼效应。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图甲所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①、②、③，对应频率分别为。若用①照射图乙中的光电管时能发生光电效应，则（　　）
A．频率为的光子的动量为
B．若用②照射该金属表面时，一定不能发生光电效应
C．用①、③两种光分别照射图乙中的光电管，①光对应的遏止电压更大
D．将三束光分别射入同一双缝，②光产生的干涉条纹间距最大
二、多选题（本大题共4小题）
7．关于下面四幅图的说法正确的是（　　）
A．甲图中C处观察不到闪光点
B．乙图中1为β射线，它的电离作用较弱，但可消除静电
C．丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.2 eV的光子而发生跃迁
D．丁图中用弧光灯照射带电的锌板，验电器的张角变小，说明锌板原来带负电
8．如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出的两种不同颜色的a光和b光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由a、b两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。以下说法正确的是（　　）
A．在同一装置的双缝干涉实验中，a光条纹间距比b光宽
B．若两种光照射某种金属均能产生光电效应现象，则a光产生的光电子最大初动能更大
C．由点光源S垂直水面发出的光，a光在水中的传播时间比b光长
D．在水中，a光的波长比b光大
9． ［新课标，6分］（多选）如图，一定量理想气体的循环由下面4个过程组成：为绝热过程（过程中气体不与外界交换热量），为等压过程，为绝热过程，为等容过程．上述四个过程是四冲程柴油机工作循环的主要过程．下列说法正确的是（ ）
A． 过程中，气体内能增加 B． 过程中，气体向外放热
C． 过程中，气体内能不变 D． 过程中，气体向外放热
10．如图所示为四冲程柴油发动机的狄塞尔循环的p－V图像，其中a→b为绝热压缩过程，b→c为等压吸热过程，c→d为绝热膨胀过程，d→a为等容放热过程。一定质量的理想气体在初状态a时，体积为V0，压强为p0，热力学温度为T0，经过a→b→c→d→a过程，气体在状态b时体积为V1＝V0，热力学温度为3T0，气体在状态c时，体积为V2＝V0，则
A．状态b时气体的压强为30p0
B．状态c时气体的热力学温度为30T0
C． b→c过程气体内能减少量小于7p0V0
D． c→d过程气体内能不变
三、非选择题（本大题共5小题）
11．创新实验过程与数据处理方法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的规律”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等的钩码1、2、3、 ，稳定后通过注射器的刻度读出对应空气柱的体积，并求出对应气体的压强。已知注射器的最大体积为，注射器的刻度全长为，大气压强为，每个钩码的质量为，重力加速度为。
甲
（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，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次
D. 实验时必须测出封闭气体的温度
（2） 若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为，则平衡后对应气体的压强为________________（用题目中已知量表示）。
（3） 该同学根据测得气体的体积和对应的压强，作出了图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵截距大小代表________________________；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不好导致气体质量__（填“增大”或“减小”）。
乙
12．某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，每500mL油酸酒精溶液中有纯油酸。用注射器取这样的溶液测得为100滴。把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示，图中小正方形方格的边长为20mm。
（1）在实验中，下列操作错误的是___________。
A．为了使得油膜边界更清晰，需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉
B．在水面上滴入油酸酒精溶液后，待油膜的形状稳定后，再数方格数
C．对注射器刻度读数时，视线要平视刻度
D．数方格时，不足半格的舍去，超过半格的算一格
（2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是 。
（3）油酸分子的直径是 m。（结果保留1位有效数字）
（4）某同学实验中最终得到的计算结果明显偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是___________。
A．配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精多倒了一点，导致油酸酒精溶液浓度偏低
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
13．一医用氧气瓶内有压强为、温度为、体积为的氧气，该氧气瓶内氧气可以通过调压阀分装到氧气袋中以方便使用.设每次分装时，氧气袋内无气体，分装结束后，每个氧气袋的体积为，压强为.
（1） 若分装气体之前，氧气瓶由于受到日照，氧气温度升高，当氧气瓶内气体的压强大于时，氧气瓶有可能发生爆炸.
① 求氧气能升高到的最高温度；
② 已知氧气内能与温度间的关系为为常数且已知，当氧气升高到最高温度时，求氧气从外界吸收的热量.
（2） 若分装过程中瓶中和袋中的氧气温度始终保持不变，求分装3个氧气袋后，氧气瓶内所剩余氧气的压强.
14．（10分）小华同学想通过如图所示的装置来测量氧化钙的体积，在水平放置的导热性良好的圆柱形汽缸内用质量为的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为，能无摩擦地滑动。缸内放有一形状不规则的氧化钙，初始时气柱的长度为。现顺时针缓慢旋转汽缸到开口竖直向上，待活塞重新稳定后，气柱长度为，环境温度保持不变，大气压强恒为，重力加速度大小为，忽略氧化钙热胀冷缩的影响，求:
（1） 待活塞重新稳定后，汽缸内气体压强;
（2） 汽缸内放置的氧化钙的体积。
15．（8分）理发店内的气动升降椅，其升降由气囊式汽缸实现。其原理是在一个密闭的汽缸内充入气体，使汽缸内的压强为大气压的几倍或者十几倍，利用气体可压缩来实现弹性作用。如图所示，汽缸横截面积，内部气体压强为大气压强，未承重时空气柱长度，密闭汽缸导热性能良好。现由于承重变化，导致活塞（气动杆和椅面）下降。缸内气体可视为理想气体，环境温度保持不变，忽略摩擦阻力。
（1） 椅面承受的压力增加了多少
（2） 为了使椅面恢复到原来的位置，需要充入一个大气压下的气体体积为多少
参考答案
1．【知识点】布朗运动
【答案】A　
【详解】因为一切物质的分子都在不停地做无规则运动，所以使用免洗洗手液时，手部很快就干爽了，这是扩散现象，故A正确；在房间内喷洒酒精消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子扩散的结果，证明了酒精分子在不停地做无规则运动，故B、C错误；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，故D错误。
2．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】B
【解析】原子核衰变后剩余质量m＝m0·，代入数据得剩余碘125的质量与初始时质量的比值为＝＝，B正确.
3．【知识点】分子运动速率分布图像、分子间的作用力
【答案】B
【详解】A图中油酸分子不是球形，但可以当做球形处理，这是一种估算方法，A正确，不符合题意；B图中显示的布朗运动，使得炭粒无规则运动的原因是炭粒受到不同方向的液体分子无规则运动产生的撞击力不平衡引起的，B错误，符合题意；C图中当两个相邻的分子间距离为r0时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，C正确，不符合题意；D图中0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多、两头少”的分布特点，D正确，不符合题意。
4．【知识点】分子间的作用力
【答案】C
【详解】乙分子从运动到的过程中，由题图可知，，分子间作用力表现为引力，A错误；乙分子从运动到的过程中，由题图可知，两分子间的作用力先增大后减小，且一直表现为引力，则乙分子一直做加速运动，BD错误，C正确。
5．【知识点】核反应、自发式核反应
【答案】A　
【详解】钋(Po)的衰变方程为Po→Pb＋He，故A正确；钛44的衰变方程为Ti→Ca＋He，故B错误；“人造太阳”的核反应方程为H＋H→He＋n，故C错误；α粒子轰
击氮原子核发现质子的核反应方程为N＋He→O＋H，故D错误。
6．【知识点】光电效应规律的综合应用
【答案】D
【解析】由光子动量，根据波速、波长、频率关系，联立解得，频率为的光子的动量为，A错误；因②对应的能级差小①对应的能级差，可知②的能量小①的能量，②的频率小①的频率，则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属可能发生光电效应，也可能不生产光电效应，B错误；图甲可知③的能级差大于①的能级差，③的频率大于①的频率，根据光电效应方程，可知频率越大，遏止电压越大，③光对应的遏止电压更大，C错误；结合图甲可知，②光频率最小，根据，可知，频率小，波长越长，干涉条纹间距公式，可知波长越长，干涉条纹间距越大，将三束光分别射入同一双缝，②光产生的干涉条纹间距最大，D正确。
7．【知识点】光电效应与光电效应实验规律、氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】CD
【详解】α粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度偏转，可知，甲图中C处能够观察到闪光点，只是闪光点很少，A错误；1射入磁场后向左偏转，根据左手定则可知，粒子带正电，则乙图中1为α射线，它的电离作用较强，可消除静电，B错误；由于，根据波尔理论可知，丙图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.2 eV的光子而发生跃迁，C正确；用弧光灯照射带电的锌板，验电器的张角变小，表明弧光灯照射锌板时发生了光电效应，在该过程中，锌板逸出光电子，由于验电器的张角变小，电荷量减小，表明锌板原来带负电，D正确。
8．【知识点】光电效应规律的综合应用、干涉条纹和光的波长之间的关系
【答案】AD
【详解】在水面上被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角C，a光在水面上形成的圆形亮斑面积较大，可知a光的临界角较大，根据，水对a光的折射率比b光小，则在真空中，a光的频率较小，波长较长，D正确；在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，根据，因为a光波长长，则a光条纹间距比b光宽，A正确；因为a光的频率较小，则若用a、b两种光照射某种金属均可以发生光电效应现象，根据，则用b光照射该金属时产生的光电子最大初动能更大，B错误；根据，因a光的折射率比b光小，则a光在水中的速度较大，则由点光源S垂直水面发生的光，a光在水中的传播时间比b光短，C错误。
9．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】AD
【解析】过程中，气体体积减小，外界对气体做功，，该过程是绝热过程，，由热力学第一定律知，气体内能增加，A正确；过程中，气体体积增大，对外界做功，，气体压强不变，由盖-吕萨克定律可知温度升高，内能增加,，由热力学第一定律知，气体从外界吸收热量，B错误；过程中，气体体积增大，对外界做功，，该过程是绝热过程，，由热力学第一定律知，气体内能减小，C错误；过程中，气体体积不变，外界对气体不做功，,气体压强减小，由查理定律可知温度降低，内能减小，，由热力学第一定律知,气体向外界释放热量，D正确．
10．【知识点】气体的p-V图像问题
【答案】AC
【解析】a→b过程，根据理想气体状态方程有＝，可得p1＝30p0，A正确；b→c过程，根据盖－吕萨克定律有＝，可得T2＝10T0，B错误；b→c过程等压吸热，Q＞0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，其中W＝－p1（V2－V1）＝－7p0V0，可得b→c过程气体内能减少量小于7p0V0，C正确；c→d过程绝热膨胀，则ΔU＝W，气体对外做功，内能减少，D错误。
11．【知识点】实验：探究气体等温变化的规律
【答案】（1） AC
（2）
（3） 注射器橡皮帽内气体的体积；升高；增大
【详解】
（1） 每挂上一个钩码，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，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，导致测量结果不准确，错误；实验前，应在活塞上涂上润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，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，错误。
（2） 由平衡关系可得，可得。
（3） 实验操作规范的前提下，图线不过原点，则图线的纵截距大小代表注射器橡皮帽内气体的体积；由可知，体积增大到一定值后，图线开始向上偏离直线，斜率变大，可能是气体温度升高；公式中的与气体质量有关，斜率变大，也可能是装置气密性不好导致气体质量增大。
12．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）A；（2）；（3）；（4）ACD
【详解】（1）为了使得油膜边界更清晰，需要先在浅盘里倒入2cm左右深的水，然后将痱子粉均匀撒在水面上，而不是油膜上，A错误，符合题意；在水面上滴入油酸酒精溶液后，待油膜的形状稳定后，再数方格数，B正确，不符题意；对注射器刻度读数时，视线要平视刻度，C正确，不符题意；数方格时，不足半个的舍去，超过半个的算一个，D正确，不符题意。
（2）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
（3）由题图可读出超过半格的格数约为115小格，则油膜面积为，油酸分子的直径为
（4）配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精多倒了一点，则计算时所用的油酸酒精溶液体积浓度偏大，分子直径测量偏大，A正确；计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积计算偏大，油酸分子的直径测量偏小，B错误；计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜面积计算偏小，分子直径测量偏大，C正确；水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，则油膜面积计算偏小，分子直径测量偏大，D正确。
13．【知识点】气体的等容变化与查理定律、气体等温变化与玻意耳定律
【答案】①
②
（2）
【解析】
① 分装前体积不变,氧气做等容变化,由查理定律可知,得；
② 根据热力学第一定律可知,其中,则.
（2） 设剩余氧气的压强为,由于温度不变,根据玻意耳定律,可得,得.
14．【知识点】气体等温变化与玻意耳定律
【答案】（1）
（2）
【详解】
（1） 待活塞重新稳定后，对活塞受力分析，有
（2分）
解得（2分）
（2） 设汽缸内放置的氧化钙体积为，则对汽缸内理想气体，开始时有（1分）
末状态有（1分）
气体做等温变化，根据玻意耳定律有（2分）
解得氧化钙的体积（2分）
15．【知识点】气体等温变化与玻意耳定律
【答案】（1）
（2）
【详解】
（1） 活塞下降，空气柱长度变为，设压强为,由于温度保持不变，
由玻意耳定律得（2分）
解得（1分）
椅面承受的压力增加了（2分）
（2） 设需要充入一个大气压下的气体体积为，
由玻意耳定律得（2分）
解得（1分）
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第 page number 页，共 number of pages 页期末综合练习3--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、单选题（本大题共6小题）
1．铝Al的衰变为了解恒星的形成提供了重要线索，其衰变方程为：Al→Mg＋e＋γ，则以下说法正确的是(　　)
A．该衰变反应过程属于β衰变
B．e是质子转变为中子的结果
C．γ光子是Al原子核外电子跃迁时产生的
D．行星上的Al不会衰变
2．目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术，实验发现，当水深超过2 500 m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体。设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，将二氧化碳分子看作直径为D的球(球的体积公式V球＝πD3)，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变为硬胶体后体积为(　　)
A． B． C． D．
3．如图所示是某排水管道的侧面剖视图．井盖上的泄水孔因杂物而堵塞，井盖与井口间密封良好但不粘连．设井盖质量，圆柱形竖直井内水面面积，图示时刻水面与井盖之间的距离，井内密封有压强刚好等于大气压强、温度的空气（可视为理想气体），重力加速度．密封空气的温度始终不变．井盖每次被顶起后，都迅速回落再次封闭井内空气，此时空气压强重新回到，温度仍为．下列说法正确的是（ ）
A． 空气经历了等压变化，空气的分子势能减小
B． 空气对外界放出热量，分子平均动能不变
C． 若水面匀速上升，井盖相邻两次跳跃的时间间隔将变大
D． 从图示位置起，水面上涨后，井盖第一次被顶起
4．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（ ）
A．图乙中的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的
B．图乙中的光光子能量为
C．动能为的电子能使处于第3能级的氢原子电离
D．阴极金属的逸出功可能为
5．活塞式真空泵的工作原理如图，抽气筒与被抽密闭容器通过自动阀门相连，当活塞从抽气筒的左端向右移动到右端的过程中，阀门自动开启，密闭容器内的气体流入抽气筒，活塞从右端向左移动到左端的过程中，阀门自动关闭，抽气筒内活塞左侧的气体被排出，即完成一次抽气过程，如此往复，密闭容器内的气体压强越来越小.若密闭容器的容积为，抽气筒的容积为，抽气过程中气体的温度不变，若第1次抽气过程中被抽出的气体质量为，第3次抽气过程中被抽出的气体质量为，则（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示，为了让水平细管中有水流出且水流速度不变，下列图示正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共4小题）
7．关于原子核，下列有关说法正确的是（ ）
A．放射性元素发生β衰变时，新核的质子数比原来核的质子数增加了1
B．原子核的结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素的半衰期与所处环境的温度无关
D．一个原于核在一次衰变中可同时释放出、和三种射线
8．下列说法正确的是（　　）
A．液体的表面张力方向总是跟液面相切
B．电磁波发射时需要用到调谐技术
C．分子间相互作用的引力和斥力总是同时存在的
D．照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的偏振原理
9．受2011年发生的大地震及海啸影响，日本福岛第一核电站1至3号机组堆芯熔毁，事发生后，东京电力公司持续向1至3号机组安全壳内注水以冷却堆芯并回收污水，截至2021年3月，已储存了125万吨核污水，且每天新增140吨。2023年8月24日13时03分日本福岛第一核电站启动核污染水排海，2024年11月4日，日本福岛核电站第10次核污染水排放结束，目前累计的核污染水排放量已达7.83万吨。核污染水含高达64种放射性元素，其中氚衰变过程中产生的电离辐射可损害，是致癌的高危因素之一，半衰期为12.5年。其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程中，，
B．的比结合能大于的比结合能
C．秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度不变
D．经过25年，氚将全部衰变结束
10．某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，油酸酒精溶液的浓度为μ，一滴油酸酒精溶液的体积为V，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，等油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示。正方形小方格的边长为a，数得油膜占有的正方形小方格个数为m，则下列说法正确的是（　　）
A．该实验体现的物理思想方法是等效替代法
B．油酸分子直径约为
C．若在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，会导致油酸分子直径的测量值偏小
D．若在计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，会导致油酸分子直径的测量值偏大
三、非选择题（本大题共5小题）
11．在“油膜法估测分子大小”的实验中，某同学用滴管吸取体积浓度为η的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入量筒，记下体积为V的油酸酒精溶液的滴数为N。之后将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取油酸酒精溶液，靠近水面向水面中央滴入一滴，将带有方格的玻璃板放在浅盘上，待油酸薄膜形状稳定后，用笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上，根据方格数目，估算出油酸薄膜的面积为S，计算油酸分子直径的表达式为 。为减小误差，该实验并未直接测量一滴油酸酒精溶液体积，而是记下体积为V的油酸酒精溶液的滴数为N，下列实验采用了类似方法的是 （填字母）。
A．“用单摆测重力加速度”实验中单摆的周期的测量
B．“用双缝干涉测光的波长”实验中的测量相邻亮条纹间的距离
C．“测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量
12．（6分）小明同学在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
①取油酸注入的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到的刻度为止.摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸和酒精混合溶液；
②用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内体积达到为止，恰好共滴了100滴；
③在浅水盘内注入约深的水，将细痱子粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取混合溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，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，在玻璃板上绘出油膜的形状；
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在每小格边长为的方格纸上.
（1）利用上述具体操作中的有关数据可知，油膜的面积是 ，估测出油酸分子的直径是 （此空保留一位有效数字）.
（2）小明同学通过实验得到的油酸分子的直径和大多数同学相比，测量结果偏小.对于出现这种结果的原因，可能是 .
A．在求每滴溶液体积时，溶液的滴数少记了2滴
B．计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理
C．水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开
D．油膜中含有大量未溶解的酒精
13．（9分）如图是农业上常用的农药抽液过程示意图。抽液前，抽液筒竖直放置，喷嘴插入药液中。初始时药液充满喷嘴，筒内、筒外液面齐平，活塞与液体间密封有压强、长度的气体。缓慢拉动手柄，完成药液的抽取，此过程中抽液筒保持静止，忽略药桶内液面高度的变化。完成抽液后，抽液筒内液面上升。已知大气压强，重力加速度取，药液密度，抽液过程气体温度不变，密封气体可看作理想气体。
（1） 求手柄移动距离的值；
（2） 判断该过程密封气体的吸放热情况。
14．如图所示，竖直放置的圆柱形汽缸内用横截面积为S的轻质活塞封闭1mol的理想气体，汽缸密闭性良好，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。初始时，活塞静止在距汽缸底部L处，活塞上方2L处有固定卡扣。现加热气体，使其温度从T缓慢升高至3T，该过程中气体内能增加3p0SL（p0为外界大气压强），此后气体温度继续缓慢升高至5T。已知理想气体内能与温度成正比，外界大气压强恒为p0。求：
(1)温度升高至3T时，气体的体积；
(2)温度从T升高至3T的过程中，气体吸收的热量；
(3)摩尔热容指的是1mol物质温度升高1K所吸收的热量。摩尔热容与气体经历的变化过程有关，如果升温是在体积不变条件下进行，该热容称为等容摩尔热容（Cv）；如果升温是在压强不变条件下进行，该热容称为等压摩尔热容（Cp）。该气体温度从T升高至5T的过程中，气体的等容摩尔热容与等压摩尔热容的比值。
15．有一个两端开口、粗细均匀的U形玻璃细管，放置在竖直平面内，处在压强为的大气中，两个竖直支管的高度均为h，水平管的长度为，玻璃细管的半径为r，。今将水平管内灌满密度为的水银，如图所示。
（1）如将U型管两个竖直支管的开口分别密封，管内空气压强均等于大气压强。当U型管向右做匀加速运动时，加速度应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为？
（2）如将其中一个竖直支管的开口密封起来。使其管内气体压强为1个大气压。当U型管以另一个竖直支管（开口的）为轴做匀速转动时，转速n应为多大才能使水平管内水银柱长度稳定为？（设气体温度保持不变）
参考答案
1．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】B　
【详解】该衰变反应产物为正电子，不属于β衰变，A错误；衰变过程中原子核少了一个质子，多了一个中子，故e是质子转变为中子的结果，B正确；Al原子核衰变后新生成的核，一定处于高能状态，向低能级跃迁而产生γ光子，C错误；原子核的衰变与所处环境的无关，行星上的Al会衰变，D错误。
2．【知识点】阿伏加德罗常数的理解及相关计算
【答案】A　
【详解】体积为V的二氧化碳气体的质量为m＝ρV，所含分子数为N＝NA＝NA，二氧化碳气体变为硬胶体后，可以看成是分子一个个紧密排列在一起，其体积为V′＝N·πD3＝，故选A。
3．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】B
【解析】由题意知，空气可视为理想气体，则空气的分子势能为零，A错误；空气体积减小，外界对空气做功，，温度不变，则内能不变，，根据热力学第一定律，则有，空气对外界放出热量，由于密封空气的温度始终不变，则空气的分子平均动能不变，B正确；当井盖刚好被顶起来时井内空气的压强为，根据玻意耳定律可得水面与井盖距离和下一次顶起井盖水面上涨高度之间的关系为，可得，随着的减小，也随之减小，因此水面匀速上升的情况下，井盖相邻两次跳跃时间间隔将变小，C错误；从题图所示位置到第一次顶起井盖，密封空气经历等温变化，有，水面上升的距离为，D错误．
4．【知识点】光电效应方程的图像问题
【答案】B
【题图剖析】
【详解】题图乙中的光遏止电压比光小，根据可知，光频率大，对应的氢原子跃迁的能级差大，则光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，错误；题图乙中的光光子能量为，正确；使处于第3能级的氢原子电离需要的最小能量为，则动能为的电子不能使处于第3能级的氢原子电离，错误；因光子对应着从第3能级到基态的跃迁，该光能使光电管发生光电效应，比光能量稍小的跃迁对应从第2能级到基态的跃迁，该跃迁放出能量为，但是该光不能使光电管发生光电效应，可知阴极金属的逸出功大于，不可能为，错误。
5．【知识点】变质量气体状态变化问题
【答案】A
【解析】第1次抽气过程,根据玻意耳定律可得,同理,第2次抽气过程,有,第3次抽气过程,有,每次被抽出的气体的体积、温度都相同,则第3次抽气过程中被抽出的气体质量与第1次抽气过程中被抽出的气体质量的比值为,故正确.
6．【知识点】气体的状态参量
【答案】B
【详解】对图分析，水面上方通过左侧水管与大气相连，压强为，水面与虚线之间的压力差是由水面与虚线间的水位差决定的，随着水位的降低，水位差变小，可知水的流速也会降低，错误；对图分析，水流稳定时，左侧上端口压强为，水从右侧管口流出时，左右两侧管上端口水位差不变，所以压力差不变，可知水流出的速度恒定，正确；对图分析，水流稳定时，由于右侧管口比左侧上端口的位置高，所以右侧管口的压强等于，左侧管口的压强大于，所以水平细管中没有水流出，错误；对图分析，右侧管口与左侧上端口的位置一样高，稳定时压强都是，水平细管中没有水流出，错误。
【情境应用】 本题以倒置的玻璃瓶为情境，考查学生对气体、液体压强的理解，引导学生思考用不同插管方式所导致不同结果的本质是什么，增强学生的思考能力和创新思维。
7．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】AC
【详解】在β衰变中，原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子，电子被释放出去，所以新核的质子数比原来核的质子数增加了1，A正确；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，而不是结合能越大越稳定，B错误；放射性元素的半衰期由原子核自身的性质决定，与所处环境的温度等外部因素无关，C正确；一个原子核在一次衰变中要么是α衰变，要么是β衰变，同时伴随着射线的产生，不会同时释放出α、β和三种射线，D错误。
8．【知识点】无线电波的发射和接收、液体的表面张力
【答案】AC
【详解】液体的表面张力方向总是跟液面相切，A正确；电磁波的发射需要调制，电磁波的接收需要调谐和解调，B错误；根据分子动理论，分子间相互作用的引力和斥力总是同时存在的，C正确；照相机镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉现象，D错误。
9．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】ABC
【详解】根据核反应方程中质量数和电荷数守恒。氚（）的质量数是3，电荷数是1；电子（）质量数是0，电荷数是-1；光子质量数和电荷数都是0。设，则电荷数
可得，质量数，可得，A正确；氚发生衰变的过程中会释放能量，生成的比氚更稳定，比结合能越大的原子核越稳定，所以的比结合能大于的比结合能，B正确；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件（如温度、压强等）无关，所以秋冬气温逐渐变低时，氚的衰变速度不变，C正确；半衰期是大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过 25 年，即经过 2 个半衰期，剩余氚的质量为原来的，并不是全部衰变结束，D错误。选ABC。
10．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】BD
【详解】该实验体现的物理思想方法是理想化物理模型法，A错误；油酸分子直径约为，B正确；若在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，油酸酒精溶液的浓度降低，会导致油酸分子直径的测量值偏大，C错误；若在计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则油膜面积偏小，会导致油酸分子直径的测量值偏大，D正确。
11．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】，AB
【详解】[1]一滴溶液中油酸的体积为，油酸分子直径的表达式为。
[2]为了减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得N滴这种酒精油酸溶液的总体积为V，该方法为累积法，“用单摆测量重力加速度”实验中，单摆的周期的测量是测量至少30次全振动的时间，然后用求解周期，采用的也是累积法，A正确。“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中相邻亮条纹间的距离的测量，也是测量多个亮条纹间距，然后求解相邻亮纹间距，采用的也是累积法，B正确；“测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量没有利用累积法，C错误。
12．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）432（2分）；（2分）
（2）（2分）
【解析】（1）由图中油膜轮廓可知，油膜大约有108个小方格，则油酸膜的面积为；一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为，所以油酸分子直径为；
（2）在求每滴溶液体积时，溶液的滴数少记了2滴，使得一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积计算值偏大，根据可知，直径测量值偏大，故错误；计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使得油膜面积计算值偏大，则直径测量值偏小，故正确；水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开，使得油膜面积计算值偏小，直径测量值偏大，故错误；油膜中含有大量未溶解的酒精，使得油膜面积计算值偏大，直径测量值偏小，故正确.
13．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】（1）
（2） 吸热
【详解】
（1） 设末状态密封气体长度为，筒的横截面积为，
由玻意耳定律有（2分）
其中，，（1分）
解得（1分）
而手柄移动距离（1分）
代入解得（1分）
（2） 该过程密封气体温度不变、内能不变，则，缓慢拉动手柄的过程中，气体膨胀对外做功，有，根据热力学第一定律得，则气体从外界吸热（3分）
14．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】(1)3SL；(2)5p0SL；(3)
【详解】（1）假设温度升高至时，活塞还未运动到固定卡扣位置，设此时气体的体积为，气体温度从升高至的过程中，气体经历等压变化，可得，解得，此时活塞距汽缸底部的距离刚好为，说明活塞恰好运动到固定卡扣位置。
（2）气体温度从升高至的过程中，对外界做的功为，由热力学第一定律可得，解得。
（3）理想气体内能与温度成正比，可得气体温度从升高至的过程中，内能的增加量等于温度从升高至的内能增加量，由热力学第一定律可得，气体温度从升高至的过程中，气体体积不变，气体对外界不做功，由摩尔热容的定义可得，，可得温度从升高至的过程中，气体的等容摩尔热容与等压摩尔热容的比值为。
15．【知识点】理想气体与理想气体状态方程
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设管的截面积为S，当“U”型管向右加速运动时，水平管内的水银柱将向左边的竖直支管中移动，其所受水平方向的合力提供加速度a，如图
竖直支管内空气温度不变，根据玻意耳定律，对右管气体有
对左管气体有B两处的压强分别为，
留在水平管内的水银柱质量
由牛顿运动定律有
解得
（2）当“U”型管以开口的竖直支管为轴转动时，水平管内的水银柱将向封闭的竖直支管中移动，如图
对于封闭气体有B两处的压强分别为，
留在水平管内的水银柱的质量
有
而
解得
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第 page number 页，共 number of pages 页期末综合练习4--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册
一、单选题（本大题共6小题）
1．恒温水槽中的气泡缓慢上升的过程中(　　)
A．压强增加，外界对气泡做功，气泡对外放热
B．压强增加，气泡对外做功，气泡从外界吸热
C．压强减小，外界对气泡做功，气泡对外放热
D．压强减小，气泡对外做功，气泡从外界吸热
2．如图所示，电子血压计是进行血压测量的医疗设备，由袖带、导气管、充气泵等部分组成，袖带内有气密性良好的气囊，最大容积为，通过导气管与充气泵的出气口连接。充气前袖带的气囊是瘪的，内部存有压强为的气体，测量血压时需打开气泵对袖带气囊进行充气，当压强提高至后通过放气进行血压测量。已知气泵每秒可将的外界气体充入气囊，外界大气压强为，充气过程气体温度保持不变，则测量血压时需要充气的时间为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，水平面上有一半径为的透明均质球，下半球内竖直中心轴上有、两种单色灯（可视为点光源，都发出可见光），发现从两个光源照射到上半球面的光恰好全部都能发生折射（不考虑光线在球内反射后的折射），下列说法正确的是（ ）
A．光光子动量小于光光子动量
B．光在透明均质球中的折射率为
C．若发出光的某光源高速靠近探测器，探测器接收到的光频率可能与光相同
D．若光是氢原子从能级跃迁到能级时发出的，光可能是氢原子从能级跃迁到能级时发出的
4．如图所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法中正确的是(　　)
A．无论有多少个处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时，都能辐射出10种光子
B．处于n＝3激发态的氢原子吸收具有1.87 eV能量的光子后被电离
C．用13 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可以跃迁到n＝4能级
D．电子从高能级向低能级跃迁时电势能的变化量与其动能的变化量是相同的
5．如图所示为宾馆内的烟雾探测器，探测器中装有大约的镅，它是一种半衰期长达年的放射性金属，会释放出射线和射线。当空气分子穿过探测器时，释放出的射线将其电离，电离产生的正、负离子在电场力作用下移动，形成微小电流，可被探测器内芯片探测到，下列说法正确的是（　　）
A．镅需要及时更换，保证探测器工作的稳定性
B．发生衰变的方程是
C．的比结合能大于的比结合能
D．使空气分子发生电离的主要是射线
6．一定质量的理想气体从状态经过状态、变化到状态，其图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．的过程中，气体对外界做功
B．的过程中，所有气体分子的动能都增大
C．的过程中，气体对外界做功
D．的过程中，气体先吸热后放热
二、多选题（本大题共4小题）
7．福岛核污染水中含有60多种放射性核素，例如氚、碳—14等，其中很多放射性核素尚无有效处理技术。其中碘—129衰变生成氙，半衰期长达年，将会对环境造成永久性污染。关于碘—129，下列说法正确的是（　　）
A．衰变方程为
B．碘—129制成碘化物后半衰期减小
C．放射性污染物半衰期越长对环境影响越小
D．碘—129衰变过程会释放能量
8．关于“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，下列说法正确的是（　　）
A．先滴入油酸酒精溶液，后在水面撒上痱子粉
B．滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面
C．待油膜形状稳定后，在玻璃板上描下油膜边缘的形状
D．配制好的油酸酒精溶液放置久了，会导致测量值偏小
9．(气体实验定律与热力学第一定律的结合·应用)(多选)一定质量的理想气体,初始温度为300 K,压强为1×105 Pa.经等容过程,该气体吸收400 J的热量后温度上升100 K;若经等压过程,需要吸收600 J的热量才能使气体温度上升100 K.下列说法正确的是 (　　)
A．初始状态下,气体的体积为6 L
B．等压过程中,气体对外做功400 J
C．等压过程中,气体体积增加了原体积的
D．两个过程中,气体的内能增加量都为400 J
10．利用毛细现象可判断现象中的液体与固体是属于“浸润”或者“不浸润”关系。如图所示，为某次观察毛细现象实验得到的实验情景，管内液面与管外液面的高度差为h，大气压强为p0，液体密度为ρ，当地重力加速度为g，液柱中O点与管外液面在同一个水平面上。关于该实验，下列叙述正确的是（　　）
A．O点压强大小为
B．毛细管内径越细毛细现象越明显
C．液体与固体是属于“不浸润”关系
D．管壁处液体表面张力形成向上拉力，使管中液体向上运动
三、非选择题（本大题共5小题）
11．（8分）某实验小组为完成“用油膜法估算油酸分子的大小”的实验，操作如下：
①取油酸配成油酸酒精溶液；
②用注射器吸取油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴；
③在浅盘内注入适量的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器滴入一滴溶液；
④待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸的轮廓（如图所示，每个方格的边长为）.
（1）“将油酸分子看成球形”所采用的方法是 .
A．理想模型法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．极限思维法
（2）该实验中一滴油酸酒精溶液含 纯油酸；由上述数据估算得到油酸分子的直径约为 （结果保留一位有效数字）.
（3）若实验中最终测得的油酸分子直径偏小，可能原因是 .
A．爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开
B．配制好的油酸酒精溶液放置时间过长
C．计算油酸膜的面积时，将所有不完整方格作为完整方格处理
D．用注射器测得50滴油酸酒精溶液为时，不小心错记为40滴
12．如图所示，圆柱形绝热汽缸竖直悬挂于天花板，用横截面积为的轻质光滑活塞封闭一定质量的理想气体，活塞下悬挂质量为的重物，此时活塞处在距离汽缸上底面为的A处（图中未画出），气体的温度为。汽缸内的电阻丝加热，活塞缓慢移动到距离汽缸上底面为的B处（图中未画出）。此过程气体吸收了热量，大气压保持不变。
（1）活塞缓慢从A处移动到B处气体分子数密度 （填“减小”或“不变”或“增大”），该封闭气体的压强 （填“减小”或“不变”或“增大”）；
（2）求活塞在B处时的气体温度；
（3）求此过程气体内能的增量。
13．如图所示，小邱同学在固定的导热性良好的足够长汽缸和中分别用活塞封闭有一定质量的理想气体，活塞面积为，质量为，活塞面积为S，质量为，两活塞以穿过的底部的轻杆相连，可沿汽缸无摩擦滑动，两个汽缸都不漏气，整体与水平面成放置。初始时、中封闭气体长度均为，中气体压强等于大气压强，且，其中为重力加速度且未知，周围环境温度为。若仅对加热，使的温度缓慢提高到，温度不变。求：
（1）初始时，中气体压强大小；
（2）中气体温度为时压强大小。
14．做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是______（填写实验步骤前的序号）。
A．往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
B．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
C．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有_______。
A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水
（3）实验中，体积为的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，用注射器和量筒测得滴上述溶液的体积为，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形的边长为，则油酸薄膜的面积 ；可求得油酸分子的直径为 （用、、、、表示）。
（4）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。
A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
15．如图所示，上端开口带有卡环、内壁光滑、竖直放置的绝热容器内，有两个厚度不计的活塞，封闭了上、下两部分气体，其中小活塞质量为，导热性能良好，大活塞质量为，绝热，两活塞密封性均良好。细管道横截面积为，粗管道横截面积为，下部分气体中有电阻丝可以通电对封闭气体进行加热。若下部分封闭气体初始温度为，此时各部分长度。已知大气压强，外界环境温度保持不变，重力加速度g取，取现对电阻丝通电以缓慢升高气体温度。
（1）求当小活塞刚好移至顶部时，下部分气体的温度；
（2）求当下部分封闭气体的温度为时，上部分气体的压强。
参考答案
1．【知识点】热力学第一定律及其应用
【答案】D　
【详解】气泡上升过程中，外界压强降低，则气泡压强减小，气泡温度不变，根据p1V1＝p2V2，可知气泡的体积变大，则气泡对外界做功，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，其中ΔU＝0，W<0，可知Q>0，气泡从外界吸热，故D正确。
2．【知识点】气体等温变化与玻意耳定律
【答案】A
【详解】根据题意，设充气时间为，根据玻意耳定律可知，其中，，，，代入数据解得，选A。
3．【知识点】氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】C
【解析】任意画一条照射到上半球面的光线,如图甲所示,由正弦定理得,因为和距离不变,所以光在上半球面射出时 越大 越大.上半球面的光恰能都发生折射,故光源射到与球心等高处的入射角恰为临界角,如图乙所示；由于在的下方,则有,,,根据公式可得,故错误；对于光有,故错误；观察者与波源靠近,接收频率大于波源频率,探测器接收到的频率大于光频率,可能与光相同,故正确；氢原子从能级跃迁到能级发出的光子能量大于氢原子从能级跃迁到能级发出的光子的能量，由可知，后者频率更小，与项分析不符,故错误.
甲 乙
4．【知识点】氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】B　一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可发出C＝10种不同频率的光，个别处于n＝5激发态的氢原子不一定能辐射出10种光子，故A错误；处于n＝3激发态的氢原子的能级为－1.51 eV，它吸收具有1.87 eV＞1.51 eV能量的光子后被电离，故B正确；处于基态的氢原子若吸收一个13 eV的光子后的能量为－13.6 eV＋13 eV＝－0.6 eV，由于不存在该能级，所以用13 eV的光子照射处于基态的氢原子时，氢原子仍处于基态，C错误；根据玻尔理论知识可知氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时动能增加，势能减小。原子总能量变小，故在数值上总是动能的变化量小于电势能的变化量，D错误。
5．【知识点】结合能与比结合能
【答案】B
【详解】因为的半衰期为432年，不需要经常更换，A错误；由质量数、电荷数守恒可知衰变方程为，B正确；衰变产生的更稳定，的比结合能小于的比结合能，C错误；射线的电离能力最强，射线的电离能力最弱，使空气分子发生电离的主要是射线，D错误。
6．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】A
【详解】a→b的过程中，气体温度不变，压强减小，则体积变大，则气体对外界做功，A正确；b→c的过程中，气体温度升高，分子平均动能变大，但并非所有气体分子的动能都增大，B错误；根据可得，则由于d点与原点连线斜率大于c点与原点连线的斜率，可知d态对应的体积小于c态的体积，则c→d的过程中，体积减小，外界对气体做功，C错误；由图可知a→b的过程中，气体温度不变，气体与外界没有热量交换，b→c的过程中，气体温度升高，气体从外界吸收热量，D错误。
7．【知识点】原子核的衰变及半衰期
【答案】AD
【详解】根据质量数与电荷数守恒可知，碘—129的衰变方程为，A正确；放射性核素的半衰期不受温度、压强、是否是单质等因素的影响，B错误；放射性污染物半衰期越长，在环境中存在的时间越长，对环境影响越大，C错误；碘—129衰变过程有质量亏损，会释放能量，D正确。
8．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】CD
【详解】实验时应先在水面撒上痱子粉，再滴入油酸酒精溶液。这样痱子粉能在水面形成一层薄膜，便于显示油酸薄膜的轮廓。若先滴溶液再撒痱子粉，油酸会先扩散，影响测量，A错误；滴入液滴时，滴管下端应靠近水面，便于油酸溶液均匀散开形成油膜，B错误；为了确保油膜面积测量的精度，待油膜形状稳定后，在玻璃板上描下油膜边缘的形状，后续通过数方格等方法计算油膜面积，C正确；配制好的油酸酒精溶液放置久了，酒精挥发，油酸浓度变大。则1滴油酸酒精溶液含纯油酸体积实际量比理论值大，则油墨面积S偏大，根据，但计算1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积时仍按原来的浓度计算，可知导致测量的分子直径d偏小，D正确。
9．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】AD
【解析】一定质量的理想气体的内能只与温度有关，故一定质量的理想气体温度相同，内能相同，当气体温度上升100 K时，等容过程中，气体体积不变，W1＝0，吸收了400 J的热量，则Q1＝400 J，由热力学第一定律可得ΔU1＝W1＋Q1＝400 J，故等压过程中ΔU2＝400 J，等压过程中气体吸收了600 J的热量，Q2＝600 J，根据热力学第一定律可得ΔU2＝W2＋Q2，可得W2＝－200 J，说明气体对外做功200 J，B错误，D正确；等压过程中，气体对外做功W2＝p0ΔV＝200 J，解得ΔV＝2×10－3 m3，根据盖－吕萨克定律有＝，解得V0＝6×10－3m3＝6 L，体积增加了原体积的＝＝，A正确，C错误.
10．【知识点】浸润、不浸润及毛细现象、液体的表面张力
【答案】BD
【详解】根据同一液面压强相等可知，O点压强大小为，A错误；毛细现象是指液体在细管中上升或下降的现象，其显著程度与管径有关。管径越小，毛细现象越明显，B正确；从图中可以看出，管内的液面高于管外的液面，这是浸润现象的典型表现，C错误；当液体浸润固体时，附着层内部分子间距小，使附着层有扩张的趋势，而表面层中的表面张力使表面层有收缩趋势，对液体产生向上的拉力，使管中液体向上运动，D正确。
11．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）A
（2）（2分）；（2分）
（3）BC
【解析】（1）“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法，故正确，错误.
（2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，每小格面积为，超过半个格子的算一个，不满半个的舍去，大约100个，所以分子直径.
（3）水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，致使水面上的油酸分子呈现多层，导致面积变小，测得油酸分子直径变大，故错误；配置好的油酸酒精溶液放置时间过长，浓度变大，导致油膜面积测量值偏大，分子直径测量值偏小，故正确；计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则会使测得油酸面积变大，可知油酸分子直径变小，故正确；用注射器测得50滴油酸酒精溶液为时，不小心错记为40滴，使计算的一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏大，油酸分子直径变大，故错误.
12．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】（1）减少；不变；（2）；（3）
【详解】（1）活塞缓慢从A处移动到B处的过程中，体积增大，气体分子数密度减少
活塞受力不变，气体压强不变
（2）A到B为等压过程，根据盖-吕萨克定律有，解得
（3）对活塞受力分析，有，解得，活塞从A处到B处的过程中，气体对外界做功，解得，由热力学第一定律,，解得
13．【知识点】理想气体与理想气体状态方程
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）以A活塞为研究对象，设杆的拉力为，根据平衡条件可得，
解得杆对A活塞的拉力大小为，
方向沿斜面向上，设B汽缸中气体的压强为，对B活塞受力分析可得，
又因为，
联立解得。
（2）设的温度缓慢提高到时活塞沿斜面移动的距离为，杆对活塞的作用力为,对活塞而言则有，
解得，
对于B汽缸内的气体而言，初状态，，
末状态，，
的温度不变，根据玻意耳定理则有，
即，
同理对于A活塞则有，
解得，
对于A汽缸内的气体而言。初状态，，，
末状态，，，
根据理想气体状态方程则有，
即，
解得，
即杆对活塞A作用力的大小为，方向沿斜面向上，代入可得中气体时压强大小。
14．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）DABEC；（2）ABC；（3）70a2；；（4）AB
【详解】（1）用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。操作先后顺序排列为DABEC；
（2）把油酸分子看成球形为理想假设，A正确；让油膜尽可能散开，形成单分子层为理想假设，B正确。油酸分子是紧挨着的没有空隙，不考虑分子间空隙为理想假设，C正确；油酸本身不溶于水，不是理想假设，D错误。
（3）将大于二分之一的格子视为一个格，舍掉小于二分之一的格子，则油酸薄膜的面积70a2，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，可求得油酸分子的直径为
（4）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，根据计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则S偏小，则测得的d偏大，选项A正确；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S偏小，则测得的d偏大，选项B正确；用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，则V偏小，则测得的d偏小，选项C错误；油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值，则V偏小，则测得的d偏小，选项D错误。
15．【知识点】利用理想状态方程解决问题、气体的等压变化与盖—吕萨克定律、气体等温变化与玻意耳定律
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）在小活塞刚好移至顶部前，上部分气体的压强和温度均不变，所以体积保持不变。小活塞向上移动了
大活塞向上移动
对于下部分气体，压强不变，初态体积
温度
此时体积
设此时温度为，根据盖-吕萨克定律得
解得
（2）设当大活塞刚好移至粗细管道连接处时，下部分封闭气体的温度为，对上部分气体，初态
体积为
末态
由玻意耳定律得
代入数据解得
对下部分气体，初态时对大活塞受力分析，根据平衡条件得
体积
温度
末态
体积
根据理想气体状态方程得
代入数据解得
当下部分封闭气体的温度为时，末态体积仍为
所以上部分气体压强为
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第 page number 页，共 number of pages 页期末综合练习5--2024-2025学年高二物理人教版（2019）选择性必修第三册【较难】
一、单选题（本大题共6小题）
1．下列说法正确的是(　　)
A．液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部
B．在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力
C．土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松
D．浸润液体能发生毛细现象，不浸润液体则不能发生毛细现象
2．量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是 （　　）
A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
3．氢原子能级图如图所示，关于玻尔理论与氢原子跃迁，下列叙述正确的是(　　)
A．玻尔的原子模型完全推翻了卢瑟福的原子理论，能够解释所有的原子发光现象
B．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
C．氢原子从n＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光子能量为17.0 eV
D．大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向基态跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光
4．为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于激发态的氢原子提供的能量为（　　）
A．10.20eV B．2.89eV C．2.55eV D．1.89eV
5．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲核N原子核的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个相内切的圆，如图所示。下列说法正确的是
A．碳14在衰变的过程中动量不守恒
B．图中大圆为反冲核N原子核的运动轨迹
C．碳14发生α衰变
D．图中大圆与小圆的直径之比为7∶1
6．一平行板电容器的电容为C，A极板材料发生光电效应的极限波长为，整个装置处于真空中，如图所示。现用一波长为（＜）的单色光持续照射电容器的A极板，B极板接地。若产生的光电子均不会飞出两极板间，则下列说法正确的是（　　）（已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，光电子的电量为e）
A．光电子的最大初动能为
B．光电子的最大初动能为
C．平行板电容器可带的电荷量最多为
D．平行板电容器可带的电荷量最多为
二、多选题（本大题共4小题）
7．(多选)电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是(　　)
A．发射电子的动能约为8.0×10－15 J
B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m
C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
8．下列说法中正确的是（　　）
A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大
B．一定质量的理想气体，如果保持其压强不变，当温度升高时，其内能一定增加
C．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的
D．能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
9．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（　　）
A．当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快
B．实际气体分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的温度和体积
C．一定量的水变成的水蒸气，其分子平均动能不变
D．若气体的摩尔质量为密度为，阿伏加德罗常数为，则气体的分子体积为
10．（2023 浙江嘉兴 一模）一定量理想气体经历状态，其过程如图上的两条线段所示，则气体（ ）
A．对外做功值小于吸收的热量
B．在状态b处的压强小于状态c处的压强
C．过程气体分子的数密度一直变小
D．过程每一个气体分子的动能都减小
三、非选择题（本大题共5小题）
11．（10分）实验小组在专业人员陪同下利用暑假实践活动测量海水深度，一端开口一端封闭的长玻璃管质量m＝200 g，横截面积S＝10 cm2，先将玻璃管倒插在海水表面，海面平静时测出玻璃管露出水面部分长度L1＝40 cm。如图所示，潜水员带着玻璃管缓慢下潜，到海底稳定后测出空气柱长度L2＝12 cm，水柱长度L3＝88 cm，假设下潜过程中玻璃管竖直且不漏气，海面温度为27 ℃，海底温度为17 ℃，海水密度ρ＝1×103 kg/m3，大气压强p0＝1．0×105 Pa，重力加速度g取10 m/s2，不计玻璃管厚度，管内空气可视为理想气体。
（1）求海水的深度；
（2）下潜过程中管内空气吸热还是放热？
12．理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为R的电热丝，电热丝密封在绝热固定容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体，接通电路开始加热，加热前气体温度为。
(1)求变压器的输出功率P；
(2)已知该容器内的气体吸收的热量Q与其温度变化量成正比，即，其中C已知。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，要使容器内的气体压强达到加热前的2倍，求电热丝的通电时间t。
13．如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。
（1）示意图中，a端应是电源极。
（2）光控继电器的原理是：当光照射光电管时，。
（3）当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则说法正确。
A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
14．
（1） 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下：
A．用公式求出薄膜厚度，即油酸分子的直径
B．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数
C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积
D．用浅盘装入约深的水，然后将痱子粉（或石膏粉）均匀地撒在水面
E．将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
F．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个），再根据方格的边长求出油膜的面积
上述实验步骤的合理顺序是 ；
（2） 以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液有80滴，则一滴溶液中纯油酸的体积是 ；
（3） 在实验操作及数据处理过程中，以下说法中正确的有 ．
A．为了防止酒精的挥发，配置的油酸酒精溶液不能长时间放置
B．处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列
C．处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就得到了油酸分子的直径
D．若实验中撒的痱子粉（或石膏粉）过多，则计算得到的油酸分子的直径将偏大
15．如图所示,一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750 cm3的左右两部分。面积为S=100 cm2的绝热活塞B被锁定,隔板A的左侧为真空,右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300 K、压强p1=2.04×105 Pa的状态1。抽取隔板A,右侧中的气体就会扩散到左侧中,最终达到状态2。然后解锁活塞B,同时施加水平恒力F,仍使其保持静止,当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度T2=350 K的状态3,气体内能增加ΔU=63.8 J。已知大气压强p0=1.01×105 Pa,隔板厚度不计。
(1)气体从状态1到状态2是　　　　(填“可逆”或“不可逆”)过程,分子平均动能　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);
(2)求水平恒力F的大小;
(3)求电阻丝C放出的热量Q。
参考答案
1．【知识点】浸润、不浸润及毛细现象
【答案】B　
【详解】液面表面张力的方向与液面相切，A错误；液体表面层分子较为稀疏，分子间距大于液体内部，表现为引力，故在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力，故B正确；土壤里有很多毛细管，如果将地面的土壤锄松，则将破坏毛细管，不会将地下的水引到地表，故C错误；浸润液体能发生毛细现象，液面上升；不浸润液体也能发生毛细现象，液面下降，D错误。
2．【知识点】产生光电效应的条件判断
【答案】B
【详解】
A 普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，并不连续 ×
B 产生光电效应的条件是ν>νc，紫光的频率高于红光，红光能使金属产生光电效应，则紫光也能使该金属产生光电效应 √
C 石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定动量，光子动量变小，根据波长λ=可知波长变长 ×
D 德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子 ×
3．【知识点】氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】D　
【详解】玻尔的原子模型是在卢瑟福的原子理论的基础上建立的，对其有继承有发扬，玻尔理论并不成熟， 只能解释氢原子的发光现象，A错误；电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，B错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，C错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向基态跃迁时最多可辐射出C＝6种不同频率的光，D正确。
4．【知识点】原子跃迁过程中原子总能量、电势能和电子动能的变化规律、氢原子的能级结构、能级公式和跃迁问题
【答案】C
【详解】
AB．处于n=2能级的原子不能吸收10.20eV、2.89eV的能量，则选项AB错误；
C．处于n=2能级的原子能吸收2.55eV的能量而跃迁到n=4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n=4到n=3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；
D．处于n=2能级的原子能吸收1.89eV的能量而跃迁到n=3的能级，从n=3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。
故选C。
5．【知识点】原子核的衰变及半衰期、反冲运动
【答案】D
【解析】碳14在衰变的过程中放射出的粒子与反冲核受到的合力为零，则动量守恒，A错误；根据动量守恒定律有meve＝mNvN，根据牛顿第二定律有qvB＝m，则R＝∝，则大圆为电子的运动轨迹，小圆为N原子核的运动轨迹，题图中大圆与小圆的直径之比为7∶1，B错误，D正确；由A项分析可知放射出的粒子与反冲核N的速度方向相反，根据左手定则可知射出的粒子带负电，所以发生β衰变，根据电荷数守恒和质量数守恒，碳14的衰变方程为CeN，C错误。
6．【知识点】光电流、遏制电压相关问题
【答案】C
【详解】
AB．根据光电效应方程可知
选项AB错误；
CD．随着电子的不断积聚，两板电压逐渐变大，设最大电压为U，则
且
Q=CU
解得
选项C正确，D错误。
故选C。
7．【知识点】实物粒子的波粒二象性
【答案】BD　
【详解】本题考查电子双缝干涉、物质波。根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为Ek＝＝ J≈8.0×10－17 J，A错误；发射电子的物质波波长约为λ＝＝ m＝5.5×10－11 m，B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，C错误，D正确。
8．【知识点】温度与分子平均动能的关系、热力学第二定律及其应用
【答案】ABD
【详解】A．温度高的物体其分子的平均动能一定大，但内能还跟分子个数有关，所以物体的内能不一定大，故A正确；
B．一定质量的理想气体，如果保持其压强不变，则温度升高时，分子平均动能增加，内能一定增加，故B正确；
C．由热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，而不引起其他变化，故即使符合能量守恒定律，有些热现象也是不能实现的，故C错误；
D．由热力学第二定律可知，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故D正确；
故选ABD。
9．【知识点】分子间的作用力、阿伏加德罗常数的理解及相关计算
【答案】BC
【详解】A．分子间的引力和斥力都随分子间距离减小而增大，但斥力增大得比引力快，A错误；
B．实际气体分子热运动的平均动能取决于气体的温度，而气体分子间的势能由体积决定来决定，B正确；
C．一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，由于温度不变，所以分子平均动能不变，由于吸热，内能增大，则其分子之间的势能增大，C正确；
D．若气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为，则每个气体分子占有的空间体积为，D错误；选BC。
10．【知识点】气体的V-T（V-t）图像问题
【答案】AC
【详解】A．由图像可知，的过程气体温度升高，内能增大，体积增大，则气体对外做功，由热力学第一定律可知，对外做功值小于吸收的热量，故A正确；
B．气体状态方程
结合的过程中温度降低体积增大，可知，压强减小，既在状态b处的压强大于状态c处的压强，故B错误；
C．从的过程中，气体体积一直增大，所以气体分子的数密度一直变小，故C正确；
D．过程中，温度降低，气体分子的平均动能减小，但个别分子的动能可能增大，故D错误。
故选AC。
11．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】（1）40．18 m　（2）放热
【解析】（1）玻璃管在海面上平衡时，其浮力等于重力，设管内、外液面高度差为h，管内空气压强为p1，
有mg＝ρShg，得h＝0．2 m（2分）
p1＝p0＋ρgh＝1．02×105 Pa（1分）
选管内空气柱为研究对象，
初状态有p1＝1．02×105 Pa，体积V1＝（L1＋h）S，T1＝300 K，
末状态有p2＝p0＋ρgh' ，体积V2＝L2S，T2＝290 K，
根据理想气体状态方程，有＝（1分）
海水的深度H＝h'＋L3（1分）
解得H＝40．18 m（1分）
（2）到达某位置时手对玻璃管的作用力恰好为零，此时浮力等于玻璃管重力，松手后玻璃管悬停在水中，不会浮出水面（2分）
下潜过程中，温度降低，管内空气内能减小，管内空气体积减小，外界对空气做正功，根据热力学第一定律，ΔU ＝W＋Q，则Q＜0，即放热（2分）
12．【知识点】含有理想变压器的动态电路分析、热力学第一定律及其应用
【答案】(1)；(2)
【详解】（1）由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为
设变压器副线圈的输出电压为，根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有
联立解得
理想变压器的输出功率等于R的功率，即
（2）设加热前容器内气体的压强为，则加热后气体的压强为，温度为，容器内的气体做等容变化，则有
得
由知气体吸收的热量
根据热力学第一定律
气体的体积不变，所以，容器是绝热容器，则
即
解得
13．【知识点】产生光电效应的条件判断、光电效应规律的综合应用
【答案】正；阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住。无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M；B。
【详解】（1）[1]根据阴极K发射电子，阴极接电源的负极，所以示意图中，a端应是电源正极。
（2）[2]光控继电器的原理是：当光照射光电管时，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住。无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。
（3）[3]A．根据，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，所以A错误；
B．增大绿光照射强度，单位时间内发出的光电子数目增大，则电路中光电流增大，所以B正确；选B。
14．【知识点】实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
（1） 油膜法估测分子的大小的步骤为：测一滴油酸酒精溶液体积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，准备浅盘，撒上石膏粉或痱子粉，滴入油酸酒精溶液，将玻璃板放在浅盘上，描绘油膜形状，测油膜面积，算出油膜厚度．故合理顺序为．
（2） 油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为．
（3） 为了防止酒精的挥发，配制的油酸酒精溶液不能长时间放置，否则油酸浓度会发生变化，正确；处理数据时将油酸分子看成单分子层且紧密排列，正确；处理数据时应该用一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积除以油膜面积得到油酸分子的直径，错误；若实验中撒的痱子粉（或石膏粉）过多，则油酸不能充分展开，所测得的油膜面积偏小，计算得到的油酸分子的直径将偏大，正确．
15．【知识点】热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用
【答案】(1)不可逆　不变　(2)10 N　(3)89.3 J
【解析】(1)根据热力学第二定律可知,气体从状态1到状态2是不可逆过程,由于隔板A的左侧为真空,可知气体从状态1到状态2,气体不做功,又没有发生热传递,根据热力学第一定律可知,气体的内能不变,气体的温度不变,分子平均动能不变 (2分)
(2)气体从状态1到状态2发生等温变化,根据玻意耳定律有
p1V1=p2·2V1 (1分)
解得状态2气体的压强为
p2==1.02×105 Pa (1分)
解锁活塞B,同时施加水平恒力F,仍使其保持静止,以活塞B为研究对象,根据受力平衡得
p2S=p0S+F,
解得F=(p2-p0)S=10 N (1分)
(3)当电阻丝C加热时,活塞B能缓慢滑动(无摩擦),使气体达到温度T2=350 K的状态3,可知气体做等压变化,根据盖-吕萨克定律有
=,
可得状态3气体的体积为
V3=·2V1=1 750 cm3 (1分)
该过程气体对外做功为
W=p2ΔV=p2(V3-2V1)=25.5 J (1分)
根据热力学第一定律得
ΔU=-W+Q',
解得气体吸收的热量为
Q'=ΔU+W=89.3 J,
可知电阻丝C放出的热量为
Q=Q'=89.3 J (1分)
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