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模块综合检测
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24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．下列说法正确的是(　　)
A．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B．玻尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
2.开口向上、导热性能良好的汽缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于封闭气体的图像中可能正确的是(　　)
3．下列说法中错误的是(　　)
A．炊烟在大气中的漂移是布朗运动
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
4．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为(　　)
A．α粒子与电子根本无相互作用
B．电子是均匀分布的，α粒子受电子作用的合力为零
C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计
D．电子很小，α粒子碰撞不到电子
5．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
6．太阳主要是由电子e和氢核H、氦核He组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程为2e＋4H―→He＋释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据该核反应方程，下列说法正确的是(　　)
A．核反应前后的总中子数不变
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后的总电荷数不变
D．核反应前后的总质量不变
7．如图所示是研究光电效应的装置，用某一频率的光束照射金属板K，有粒子逸出，下列说法正确的是(　　)
A．逸出的粒子带正电
B．改变光束的频率，金属的逸出功随之改变
C．减小光束的频率，逸出的粒子最大初动能减小
D．减小光束的光强，金属板K可能没有粒子逸出
8．一定质量的理想气体经历了ABCDA的循环，其p V图像如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能大
B．由B到C的过程中，气体吸收热量
C．由C到D的过程中，气体对外界做功
D．经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量
二、多项选择题(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，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)
9．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r2
B．液态油酸分子间的平均距离为r1
C．r2处的分子间的作用力为零
D．处于熔点的晶体熔化吸热过程中，分子间的平均距离r会发生变化
10．目前，我们学习过的核反应有4种类型：核衰变、核裂变、核聚变和人工核转变。下列关于核反应方程属于何种类型判断正确的是(　　)
A.Na―→Mg＋e是β衰变
B.U＋n―→Xe＋Sr＋2n是核裂变
C.F＋He―→Ne＋H是核聚变
D.Pu―→U＋X＋γ是人工核转变
11．如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　)
A．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会变大，电势能会减小
B．氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光子
D．用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁
12．如图甲所示，活塞将一定质量的理想气体封闭在汽缸里。设法让汽缸中的气体经历A→B→C→D的变化，气体的压强与摄氏温度的关系如图乙中实线所示。图中O为坐标原点，A在p轴上，AB∥DC，BC∥AO，AD∥t轴，BA的延长线经过，CD的延长线经过O。关于气体各个阶段的情况，下列说法正确的是(　　)
A．A→B和C→D气体都做等容变化
B．从C到D，气体的分子数密度逐渐减小
C．从B到C，气体从外界吸收热量
D．从A到D全过程，外界对气体做正功
三、非选择题(本题共6小题，共60分)
13.(6分)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把1滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。每一小方格的边长为25 mm。
(1)图中油膜的面积为________m2；每1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是__________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______m。(结果保留两位有效数字)
(2)某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将1滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：____________________。(写出一条即可)
14.(8分)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
(1)关于该实验下列说法正确的有________。
A．为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B．应快速推拉柱塞
C．为方便推拉柱塞，应用手握住注射器再推拉柱塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，以p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点作图。某同学所在的小组压缩气体时漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的____________(选填“①”或“②”)。
(3)为更准确地测出气体的压强，某同学用压强传感器和注射器相连，得到某次实验的p V图像如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎样的变化_______。
A．一直下降　　　　 B．先上升后下降
C．先下降后上升 D．一直上升
15．(8分)很多轿车为了改善夜间行驶时的照明问题，在车灯的设计上选择了氙气灯，因为氙气灯灯光的亮度是普通灯灯光亮度的3倍，但是耗电量仅是普通灯的一半，使用寿命则是普通灯的5倍。若氙气充入灯头后的体积V＝1.6 L，密度ρ＝6.0 kg/m3，氙气的摩尔质量M＝0.131 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6×1023 mol－1。试估算：(结果均保留一位有效数字)
(1)灯头中氙气分子的总个数N；
(2)灯头中氙气分子间的平均距离。
16．(8分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量。已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字。)
(1)电子的动量的大小；
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。
17．(14分)竖直放置的一粗细均匀的U形细玻璃管中，两边分别灌有水银，水平部分有一空气柱，各部分长度如图所示。现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使水平部分右端的水银全部进入右管中。已知h1＝15 cm，h2＝30 cm，L1＝4 cm，L2＝11 cm，L3＝5 cm，大气压强p0＝75 cmHg，环境温度不变，左管足够长。求：
(1)此时右管封闭气体的压强；
(2)左管中需要倒入水银柱的长度。
18．(16分)如图所示，导热汽缸上端开口，竖直固定在地面上，高度H＝1.35 m，质量均为m＝2 kg的A、B两个活塞静止时将汽缸容积均分为三等份，A、B之间为真空并压缩一根轻质弹簧，弹性系数k＝300 N/m，A、B与汽缸间无摩擦，大气压p0＝1×105 Pa。现给电阻丝通电加热密封气体，使两活塞缓慢上升，已知密封气体初始温度T1＝252 K，重力加速度g取10 m/s2，活塞面积S＝4×10－4 m2，其厚度忽略不计，求：
(1)最初密封气体的压强p1；
(2)当活塞A刚好碰到上端时密封气体的温度T2；
(3)当密封气体温度达到770 K时，活塞B离汽缸底部的高度h。
模块综合检测
1．选B　光的波动性并不是光子间的相互作用的结果，例如光的衍射或干涉现象，其亮条纹是光子出现概率较大的地方，是大量光子的统计规律，A错误；玻尔首先将“量子”引入原子领域，并通过定态、跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律，B正确；光电效应证明光具有粒子性，康普顿效应证明光子还具有动量，C错误；α射线电离作用很强，经过其照射，带电金属球的电荷容易被电离的空气导走，从而张角减小，D错误。
2．选D　由于汽缸导热性能良好，封闭气体与外界充分进行热交换，汽缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律可知，气体体积与压强成反比，A、B、C错误，D正确。
3．选A　炊烟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；液晶既具有液体的流动性，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。
4．选C　α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为电子的质量只有α粒子质量的，电子对α粒子速度的大小和方向的影响极小，α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计，故C正确。
5．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。
6．选C　核反应前后的总中子数分别为0、2，中子数变大，A错误；核反应前后的总质子数分别为4、2，质子数变小，B错误；核反应前后的总电荷数分别为2、2，总电荷数不变，C正确；因为该核反应释放核能，一定发生质量亏损，所以核反应后的总质量一定小于核反应前的总质量，D错误。
7．选C　光电效应逸出的粒子是电子，带负电，故A错误；逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，故B错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，减小光束的频率，逸出的粒子最大初动能减小，故C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，能否发生光电效应与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故D错误。
8．选D　气体从A到B，根据一定质量理想气体状态方程＝，解得＝，所以温度升高，则状态A气体分子的平均动能比状态B气体分子的平均动能小，故A错误；由B到C过程气体体积V不变，则气体做功为0，而压强p减小，由一定质量的理想气体状态方程＝C，可知气体温度降低，内能减小，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知气体对外放出热量，故B错误；由C到D的过程中，V减小，则外界对气体做功，故C错误；气体做功的计算公式W＝pΔV，根据图像可知，整个过程中外界对气体做负功，即W＜0；经历ABCDA一个循环，气体温度不变，即ΔU＝0，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知整个过程中气体吸收的总热量大于释放的总热量，故D正确。
9．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，分子间的作用力为零，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。
10．选AB　Na―→Mg＋e过程中释放电子，是β衰变，故A正确；核裂变方程为U＋n―→Xe＋Sr＋2n，故B正确；核聚变是把轻核合成质量较大的核并释放出核能的反应，故可知F＋He―→Ne＋H不是核聚变反应方程，故C错误；根据电荷数和质量数守恒可知，Pu―→U＋X＋γ中X是He，是α衰变，故D错误。
11．选ABC　电子绕原子核做圆周运动，静电力提供向心力，则有k＝m，Ek＝mv2，联立可得Ek＝，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式可知，电子的动能会变大，因静电力做正功，电势能减小，故A正确；根据玻尔理论可知，氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B正确；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出光谱线的种类为n－1＝4－1＝3，故C正确；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，由于9.6 eV<10.2 eV，所以用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，不可能使氢原子发生跃迁，故D错误。
12．选BC　根据理想气体状态方程可得p＝·T，BA延长线过绝对零度，为等容线，A→B气体做等容变化，对比C点与绝对零度的连线和D点与绝对零度的连线，发现斜率减小，故C→D气体体积变大，A错误；从C到D，气体体积变大，分子数密度逐渐减小，B正确；从B到C，气体等温降压，可知内能不变，体积增大，气体对外做功，故气体必须从外界吸收热量，C正确；从A到B体积不变，气体没有做功，从B到C气体对外做功，从C到D气体对外做功，故整个过程气体对外做正功，D错误。
13．解析：(1)油膜的面积可从方格纸上得到，油膜所围范围内的小方格，面积超过一半按一格算，小于一半的舍去，题图中共有72个小方格，故油膜面积为S＝72×25 mm×25 mm＝45 000 mm2＝4.5×10－2 m2；每1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积是V＝×10－6× m3＝1.2×10－11 m3；油酸分子的直径d＝＝ m≈2.7×10－10 m。
(2)油膜收缩的主要原因：溶液中酒精挥发，使液面收缩。
答案：(1)4.5×10－2　1.2×10－11　2.7×10－10
(2)溶液中酒精挥发，使液面收缩
14．解析：(1)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油，以防漏气，A正确；快速推拉柱塞或用手握住注射器，会导致气体温度发生变化，不符合实验条件，B、C错误；实验只需要关注图像的斜率变化即可探究压强跟体积的关系，所以注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位，D正确。
(2)根据理想气体的状态方程可知，p 图像的斜率与气体质量成正比，所以漏气导致气体质量减小，即图像斜率减小，故选②。
(3)根据图像与等温线的关系，可知气体温度先上升后下降，故选B。
答案：(1)AD　(2)②　(3)B
15．解析：(1)设充入灯头的氙气的物质的量为n，则n＝，氙气分子的总个数N＝NA≈4×1022(个)。
(2)每个氙气分子所占的空间为V0＝，设分子间的平均距离为a，则有V0＝a3，则a＝≈3×10－9 m。
答案：(1)4×1022个　(2)3×10－9 m
16．解析：(1)电子的德布罗意波长
λ＝440×10－4 nm＝4.4×10－11 m
根据λ＝，电子的动量为
p＝＝ kg·m/s≈1.5×10－23 kg·m/s。
(2)电子在电场中加速，有eU＝mv2
则U＝＝，
代入数据解得U≈8×102 V。
答案：(1)1.5×10－23 kg·m/s　(2)U＝　8×102 V
17．解析：(1)设玻璃管的横截面积为S，对右管中的气体研究，
初状态p1＝75 cmHg，V1＝30S
末状态V2＝(30－5)S＝25S
根据玻意耳定律p1V1＝p2V2
解得p2＝90 cmHg。
(2)对水平管中的气体，
初状态p＝p0＋15 cmHg＝90 cmHg，V＝11S
末状态p′＝p2＋20 cmHg＝110 cmHg
根据玻意耳定律pV＝p′V′
解得V′＝9S
水平管中气柱的长度变为9 cm，此时，原来左侧19 cm水银柱已有11 cm进入到水平管中，所以左侧管中需要倒入水银的长度为L＝(110－75－8) cm＝27 cm。
答案：(1)90 cmHg　(2)27 cm
18．解析：(1)根据题意，对A、B整体受力分析，有2mg＋p0S＝p1S，解得p1＝2×105 Pa。
(2)由已知条件得，初始状态活塞B距离底部的高度为h1＝0.45 m
当活塞A刚好碰到上端时，活塞B距离底部的高度为h2＝0.9 m
从初始状态到活塞A刚好碰到上端，整个过程为等压变化，则有＝，即＝
解得T2＝504 K。
(3)设初状态弹簧的形变量为Δh，对活塞A受力分析有kΔh＝p0S＋mg
由T3＝770 K>504 K可知，此时弹簧再次被压缩，设此时活塞B距离底部的高度为h3，气体压强为p3，则弹簧的压缩量为h3－h2＋Δh，对活塞B进行受力分析有mg＋k(h3－h2＋Δh)＝p3S
对封闭气体＝
解得h3＝1 m。
答案：(1)2×105 Pa　(2)504 K　(3)1 m
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