1、模块综合测评模块综合测评 (时间：时间：90 分钟分钟分值：分值：100 分分) 一、选择题一、选择题(本题包括本题包括 12 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 48 分。在每小题给出的分。在每小题给出的 4 个选项个选项 中，第中，第 17 题只有一个选项符合要求，第题只有一个选项符合要求，第 812 题有多个选项符合要求。全选对的题有多个选项符合要求。全选对的得得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有选错的得分，有选错的得 0 分。分。) 1下列说法正确的是下列说法正确的是() A.146C 的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变的半衰期会随着周围环境温度的变化而
2、改变 B爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说 C处于处于 n3 能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出 3 种频率的光子种频率的光子 D普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说 C元素的半衰期由原子核内部因素决定元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界温度无关与外界温度无关；爱因斯坦为解释光电爱因斯坦为解释光电 效应提出了光子说；处于效应提出了光子说；处于 n3 能级状态的大量氢原子自发跃迁时能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出能发出 3 种频率的种频率的 光子；普朗克为了解释黑
3、体辐射光子；普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量子假说。提出了能量子假说。 2根据玻尔理论，下列说法正确的是根据玻尔理论，下列说法正确的是() A原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量 B氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子要释放一定频率的光子，电电 势能的减少量等于动能的增加量势能的减少量等于动能的增加量 C氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以因而轨道半径可以 连续增大连续增
4、大 D电子没有确定轨道，只存在电子云电子没有确定轨道，只存在电子云 A根据玻尔理论中的定态假设可知根据玻尔理论中的定态假设可知， 原子处于定态时原子处于定态时， 不向外辐射能量不向外辐射能量， A 正确正确； 氢原子发生跃迁辐射光子氢原子发生跃迁辐射光子，减少的电势能一部分转化为电子的动能减少的电势能一部分转化为电子的动能，另一部分转化为光另一部分转化为光 子能量辐射出去子能量辐射出去，B 错误错误；氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子，轨道半径也是一轨道半径也是一 系列不连续的特定值系列不连续的特定值，C、D 错误。错误。 3下列四幅图的有关说法中正确的是
5、下列四幅图的有关说法中正确的是() AB CD A原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B发现少数发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间 范围范围 C光电效应实验说明了光具有波动性光电效应实验说明了光具有波动性 D射线甲由射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷 B根据玻尔理论可以知道根据玻尔理论可以知道，电子绕原子核运动过程中是沿着特定轨道半径运动电子绕原子核运动过程中是沿着特定轨道半径运动 的的，A
6、 错误错误；根据卢瑟福的根据卢瑟福的粒子散射实验现象粒子散射实验现象，可以知道可以知道 B 正确正确；光电效应表明了光光电效应表明了光 具有粒子性具有粒子性，C 错误；根据左手定则可以判断射线甲带负电错误；根据左手定则可以判断射线甲带负电，D 错误。错误。 4根据玻尔原子结构理论根据玻尔原子结构理论，氦离子氦离子(He )的能级图如图所示 的能级图如图所示。当某个当某个 He 处在 处在 n4 的激发态时，由于跃迁所释放的光子最多有的激发态时，由于跃迁所释放的光子最多有() A1B2 个个C3 个个D6 个个 C本题研究是某个本题研究是某个 He ， ，若从若从 n4 到到 n1 能级跃迁能级
7、跃迁，则只放出一个光子则只放出一个光子；若若从从 n4 能级跃迁到能级跃迁到 n2 能级能级，可以从可以从 n2 能级跃迁到能级跃迁到 n1 能级能级，则有则有 2 个光子放出个光子放出； 同理同理，若从若从 n4 能级先跃迁到能级先跃迁到 n3 能级能级，则还可从则还可从 n3 能级向能级向 n2 能级跃迁能级跃迁，也也 可从可从 n2 能级向能级向 n1 能级跃迁能级跃迁，则放出则放出 3 个光子个光子，C 正确。正确。 5在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范在图甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范 围如图甲围如图甲、乙乙、丙所示
8、丙所示，而甲而甲、乙乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关 系如图丁所示，以下说法正确的是系如图丁所示，以下说法正确的是() 甲甲乙乙丙丙丁丁 A甲、乙为非晶体，丙是晶体甲、乙为非晶体，丙是晶体 B甲、乙为晶体，丙是非晶体甲、乙为晶体，丙是非晶体 C甲、丙为非晶体，乙是晶体甲、丙为非晶体，乙是晶体 D甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体 D由图甲由图甲、乙乙、丙可知丙可知：甲甲、乙各向同性乙各向同性，丙各向异性丙各向异性；由图丁可知由图丁可知：甲甲、丙有丙有 固定熔点固定熔点，乙无固定熔点乙无固定熔点，所以甲
9、所以甲、丙为晶体丙为晶体，乙为非晶体乙为非晶体，其中甲为多晶体其中甲为多晶体，丙为单丙为单 晶体晶体，故故 D 正确。正确。 6下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A分子间的平均距离增大时，其分子势能一定增大分子间的平均距离增大时，其分子势能一定增大 B分子间的平均距离增大时，其分子势能一定减小分子间的平均距离增大时，其分子势能一定减小 C物体的体积增大时，其分子势能一定增大物体的体积增大时，其分子势能一定增大 D0 的水变成的水变成 0 的冰时，体积增大，分子势能减小的冰时，体积增大，分子势能减小 D若分子间的平均距离在大于若分子间的平均距离在大于 r0(r0约为约为 10 10 m)
10、的范围内增大的范围内增大， 由于分子间的作由于分子间的作 用力表现为引力用力表现为引力，分子间平均距离增大时分子间平均距离增大时，分子力对分子做负功分子力对分子做负功，分子势能将增大分子势能将增大。若若 分子间的平均距离在小于分子间的平均距离在小于 r0的范围内增大的范围内增大， 由于分子间的作用力表现为斥力由于分子间的作用力表现为斥力， 分子间平分子间平 均距离增大时均距离增大时，分子力对分子做正功分子力对分子做正功，分子势能将减小分子势能将减小，选项选项 A、B 错误错误；由于物体的由于物体的 体积随分子间的平均距离的增大而增大体积随分子间的平均距离的增大而增大，所以其分子势能随分子距离的
11、变化所以其分子势能随分子距离的变化，与分子势与分子势 能随物体的体积的变化规律相同能随物体的体积的变化规律相同，选项选项 C 错误；水在错误；水在 0 4 的范围内温度升高时的范围内温度升高时， 表现出反常膨胀的特性表现出反常膨胀的特性，温度升高温度升高，体积反而减小体积反而减小，0 的冰体积最大的冰体积最大，0 的水变的水变成成 0 的冰时的冰时，由于要放热由于要放热，而且温度不变而且温度不变，所以水的分子势能减小所以水的分子势能减小， ，选项选项 D 正确。正确。 7如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止。设如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬
12、空而静止。设 活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好缸壁导热性能良好。使缸内气体温度总能使缸内气体温度总能 与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是() A若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些若外界大气压强增大，则弹簧将压缩一些 B若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大若外界大气压强增大，则汽缸的上底面距地面的高度将增大 C若气温升高，则活塞距地面的高度将减小若气温升高，则活塞距地面的高度将减小 D若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将增大若气温升高，则汽缸的上底面距地面的高度将
13、增大 D取活塞及汽缸为研究对象取活塞及汽缸为研究对象，其重力和弹簧弹力平衡其重力和弹簧弹力平衡，无论气体怎样变化无论气体怎样变化，弹力弹力 不变不变，其长度不变其长度不变，A 错误；错误；p气 气 p0M 缸缸g S ，大气压强大气压强 p0增大增大，气体压强变大气体压强变大，温度温度 不变不变，由玻意耳定律知气柱变短由玻意耳定律知气柱变短，即汽缸上底面离地高度变小即汽缸上底面离地高度变小，B 错误错误；气体压强不变气体压强不变， 温度升高温度升高，根据盖根据盖吕萨克定律知体积增大吕萨克定律知体积增大，气柱变长气柱变长，知知 C 错误错误，D 正确。正确。 8(多选多选)一定质量的某种气体自状
14、态一定质量的某种气体自状态 A 经状态经状态 C 变化到状态变化到状态 B，这一过程如图所，这一过程如图所 示，则示，则() A在过程在过程 AC 中，气体的压强不断变大中，气体的压强不断变大 B在过程在过程 CB 中，气体的压强不断变小中，气体的压强不断变小 C在状态在状态 A 时，气体的压强最大时，气体的压强最大 D在状态在状态 B 时，气体的压强最大时，气体的压强最大 AD气体在过程气体在过程 AC 中发生等温变化中发生等温变化，由由 pVC(恒量恒量)可知可知，体积减小体积减小，压强压强 增大增大，故选项故选项 A 正确；在正确；在 CB 变化过程中变化过程中，气体的体积不发生变化气体
15、的体积不发生变化，即为等容变化即为等容变化， 由由p T C(恒量恒量)可知可知，温度升高温度升高，压强增大压强增大，故选项故选项 B 错误；综上所述错误；综上所述，在在 ACB 过过 程中气体的压强始终增大程中气体的压强始终增大，所以气体在状态所以气体在状态 B 时的压强最大时的压强最大，故选项故选项 C 错误错误，D 正确正确。 9(多选多选)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质 光子。已知质 子子、中子中子、氘核的质量分别为氘核的质量分别为 m1、m2、m3，普朗克常量为普朗克常量为 h，真空中的光速为真空中的光
16、速为 c，若产若产 生的核能全部被生的核能全部被光子带走。下列说法正确的是光子带走。下列说法正确的是() A核反应方程是核反应方程是 1 1H10n31H B聚变反应中的质量亏损聚变反应中的质量亏损mm1m2m3 C辐射出辐射出光子的能量光子的能量 E(m3m1m2)c2 D光子的波长光子的波长 h (m1m2m3)c BD该核反应方程质量数不守恒该核反应方程质量数不守恒，故故 A 错误；聚变反应中的质量亏损错误；聚变反应中的质量亏损mm1 m2m3，故故 B 正确；聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出正确；聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能故光子能 量为量为
17、E(m1m2m3)c2，故故 C 错误错误；根据根据 Ehc (m1m2m3)c2，得光子的波长为得光子的波长为 h (m1m2m3)c， ，故故 D 正确。正确。 10(多选多选)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。核反应方程恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应。核反应方程为为 4 2He42He84Be。以下说法正确的是。以下说法正确的是() A该核反应为聚变反应该核反应为聚变反应 B热核反应中有质量亏损热核反应中有质量亏损 C热核反应会放出巨大能量热核反应会放出巨大能量 D由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的 AB
18、C该核反应为聚变反应该核反应为聚变反应，故故 A 正确；核反应中的裂变和聚变正确；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏都会有质量亏 损损，都会放出巨大的能量都会放出巨大的能量，故故 B、C 正确正确；核反应中质量数守恒核反应中质量数守恒，质量不守恒质量不守恒，故故 D 错错 误。误。 11(多选多选)一定量的理想气体从状态一定量的理想气体从状态 a 开始开始，经历三个过程经历三个过程 ab、 、 bc、 ca 回到原状态回到原状态， 其其 pT 图像如图所示。下列判断正确的是图像如图所示。下列判断正确的是() A过程过程 ab 中气体一定吸热中气体一定吸热 B过程过程 bc 中气体既不吸热也不放
19、热中气体既不吸热也不放热 C过程过程 ca 中外界对气体所做的功等于气体所放的热中外界对气体所做的功等于气体所放的热 Da、b 和和 c 三个状态中，状态三个状态中，状态 a 分子的平均动能最小分子的平均动能最小 AD过程过程 ab，理想气体等容变化理想气体等容变化，温度升高温度升高，理想气体的内能增大理想气体的内能增大，气体一定吸气体一定吸 热热，选项选项 A 正确；过程正确；过程 bc，理想气体等温变化理想气体等温变化，压强减小压强减小，容器壁单位面积、单位时容器壁单位面积、单位时 间内受到分子撞击的次数减小间内受到分子撞击的次数减小，而体积变大而体积变大，气体对外做功气体对外做功，气体一
20、定吸热气体一定吸热，选项选项 B 错误；过程错误；过程 ca，理想气体的压强不变理想气体的压强不变，温度降低温度降低，内能减小内能减小，体积减小体积减小，外界对气体外界对气体 做功做功，气体对外放出的热量大于外界对气体做的功气体对外放出的热量大于外界对气体做的功，选项选项 C 错误；根据上述三过程可错误；根据上述三过程可 知知：在在 a、b、c 三个状态中三个状态中，状态状态 a 的温度最低的温度最低，根据温度是分子平均动能的标志根据温度是分子平均动能的标志，可可 知状态知状态 a 分子的平均动能最小分子的平均动能最小，选项选项 D 正确。正确。 12(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的
21、是() A.23290Th 经过经过 6 次次衰变和衰变和 4 次次衰变后，成为稳定的原子核衰变后，成为稳定的原子核 208 82Pb B发现中子的核反应方程为发现中子的核反应方程为 9 4Be42He126C10n C射线一般伴随着射线一般伴随着或或射线而产生射线而产生，在这三种射线中在这三种射线中射线的穿透能力最强 射线的穿透能力最强，电电 离能力最弱离能力最弱 D 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时， ， 电子的动能减小电子的动能减小， 电势能增大，原子能量减小电势能增大，原子能量减小 ABC23290Th 经过经过
22、6 次次衰变和衰变和 4 次次衰变后衰变后，质量数是：质量数是：m23264208，电电 荷数荷数：z9026482，成为稳定的原子核成为稳定的原子核 208 82Pb，故故 A 正确正确；发现中子的核反应方发现中子的核反应方 程是程是 9 4Be42He126C10n，故故 B 正确；正确；射线一般伴随着射线一般伴随着或或射线而产生射线而产生，在这三种射在这三种射 线中线中，射线的穿透能力最强射线的穿透能力最强，电离能力最弱电离能力最弱，故故 C 正确正确；根据玻尔理论可知根据玻尔理论可知，核外电核外电 子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子
23、的电势能增大氢原子的电势能增大，核外电子遵循核外电子遵循： ke 2 r2 mv 2 r ，据此可知电子的动能减小据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径原子的能量随半径 的增大而增大的增大而增大，故故 D 错误。错误。 二、非选择题二、非选择题(本大题共本大题共 6 小题，共小题，共 52 分分) 13(6 分分)在在“油膜法估测油酸分子的大小油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：实验中，有下列实验步骤： 往边长约为往边长约为 40 cm 的浅盘里倒入约的浅盘里倒入约 2 cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉深的水，待水面稳定
24、后将适量的痱子粉 均匀地撒在水面上。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在水面上，待薄膜形状稳定。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形状稳定。 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积计算出油膜的面积，根据油酸的体积根据油酸的体积 和面积计算出油酸分子直径的大小。和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。一定体积时的滴数，由此计
25、算出一滴油酸酒精溶液的体积。 将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 完成下列填空：完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是上述步骤中，正确的顺序是_(填写步骤前面的数字填写步骤前面的数字)。 (2)将将 1 cm3的油酸溶于酒精，制成的油酸溶于酒精，制成 300 cm3的油酸酒精溶液，测得的油酸酒精溶液，测得 1 cm3的油酸酒的油酸酒 精溶液有精溶液有 50 滴滴。 现取现取 1 滴该油酸酒精溶液滴在水面上滴该油酸酒精溶液滴在水面上， 测得所形成的油膜的面积是测得所形成的油膜的面积是 0.13 m2。由此估
26、算出油酸分子的直径为。由此估算出油酸分子的直径为_ m。(结果保留一位有效数字结果保留一位有效数字) 解析解析(1)在油膜法估测油酸分子的大小实验中在油膜法估测油酸分子的大小实验中，应先配制油酸酒精溶液应先配制油酸酒精溶液，再往盘再往盘 中倒入水中倒入水， 并撒痱子粉并撒痱子粉， 然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上， 待油膜形状稳定待油膜形状稳定， 再将玻璃板放于盘上再将玻璃板放于盘上，用彩笔将油膜形状描绘在玻璃板上用彩笔将油膜形状描绘在玻璃板上，根据根据 dV S计算。 计算。 (2)一滴油酸酒精溶液中含油酸体积一滴油酸酒精溶液中含油酸体积 V110
27、 6 50 1 300 m3，故故 dV S510 10 m。 答案答案(1)(2)510 10 m 14(8 分分)光电效应证明了光具有粒子性，图中光电管的光电效应证明了光具有粒子性，图中光电管的 K 为阴极， 为阴极，A 为阳极，理为阳极，理 想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。 (1)当开关当开关 S 断开时断开时，用光子能量为用光子能量为 3.11 eV 的一束光照射阴极的一束光照射阴极 K，发现电流表读数发现电流表读数 不为零不为零，闭合开关闭合开关 S，调节滑动变阻器调节滑动变阻器，
28、发现当电压表读数小于发现当电压表读数小于 1.21 V 时时，电流表读数电流表读数 仍不为零；当电压表读数大于或等于仍不为零；当电压表读数大于或等于 1.21 V 时，电流表读数为零。从上述实验数据可时，电流表读数为零。从上述实验数据可 知，此时光电子的最大初动能为知，此时光电子的最大初动能为_eV，该阴极材料的逸出功为，该阴极材料的逸出功为_eV。若。若 增大入射光的强度，电流计的读数增大入射光的强度，电流计的读数_(选填选填“为零为零”或或“不为零不为零”)。 (2)现将电源正现将电源正、负极对调负极对调，闭合开关闭合开关 S，若光电管的阴极若光电管的阴极 K 用截止频率为用截止频率为的金
29、属的金属 铯制成铯制成，光电管阳极光电管阳极 A 和阴极和阴极 K 之间的电压为之间的电压为 U。用波长为用波长为的单色光射向阴极的单色光射向阴极，产生产生 了光电流。已知普朗克常量为了光电流。已知普朗克常量为 h，电子电荷量为，电子电荷量为 e，真空中的光速为，真空中的光速为 c，则金属铯的逸，则金属铯的逸 出功出功 W0_，光电子到达阳极，光电子到达阳极 A 的最大动能的最大动能 Ek_。 解析解析(1)接通开关接通开关，当电压表读数大于或等于当电压表读数大于或等于 1.21 V 时时，电流表读数为零电流表读数为零，光电光电 管的遏止电压为管的遏止电压为 Uc1.21 V，则光电子的最大初
30、动能为则光电子的最大初动能为 EkmeUc1.21 eV，根据光电根据光电 效应方程得效应方程得 EkmhW0，解得逸出功为解得逸出功为 W0hEkm3.11 eV1.21 eV1.90 eV。 若增大入射光的强度若增大入射光的强度，而频率仍不变而频率仍不变，则电流计的读数为零。则电流计的读数为零。 (2)金属铯的逸出功为金属铯的逸出功为 W0h，根据光电效应方程知根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为光电子的最大初动能为 Ekm hc W0hc h 根据动能定理得根据动能定理得 eUEkEkm 解得光电子到达阳极解得光电子到达阳极 A 的最大动能为的最大动能为 EkeUEkmeUhc h。
31、 答案答案(1)1.211.90为零为零(2)heUhc h 15(8 分分)在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状在如图所示的坐标系中，一定质量的某种理想气体先后发生以下两种状 态变化过程：第一种变化是从状态态变化过程：第一种变化是从状态 A 到状态到状态 B，外界对该气体做功为，外界对该气体做功为 6 J；第二种变化；第二种变化 是从状态是从状态 A 到状态到状态 C，该气体从外界吸收的热量为，该气体从外界吸收的热量为 9 J。图线。图线 AC 的反向延长线过坐标的反向延长线过坐标 原点原点 O，B、C 两状态的温度相同，理想气体的分子势能为零。求：两状态的温度相同
32、，理想气体的分子势能为零。求： (1)从状态从状态 A 到状态到状态 C 的过程，该气体对外界做的功的过程，该气体对外界做的功 W1和其内能的增量和其内能的增量U1； (2)从状态从状态 A 到状态到状态 B 的过程，该气体内能的增量的过程，该气体内能的增量U2及其从外界吸收的热量及其从外界吸收的热量 Q2。 解析解析(1)由题意知从状态由题意知从状态 A 到状态到状态 C 的过程的过程，气体发生等容变化气体发生等容变化 该气体对外界做的功该气体对外界做的功 W10 根据热力学第一定律有根据热力学第一定律有 U1W1Q1 内能的增量内能的增量U1Q19 J。 (2)从状态从状态 A 到状态到状
33、态 B 的过程的过程，体积减小体积减小，温度升高温度升高 该气体内能的增量该气体内能的增量U2U19 J 根据热力学第一定律有根据热力学第一定律有 U2W2Q2 从外界吸收的热量从外界吸收的热量 Q2U2W23 J。 答案答案(1)09 J(2)9 J3 J 16(8 分分)如图所示，哑铃状玻璃容器由两段粗管和一段细管连接而成，容器竖直如图所示，哑铃状玻璃容器由两段粗管和一段细管连接而成，容器竖直 放置。容器粗管的横截面积均为放置。容器粗管的横截面积均为 S12 cm2，细管的横截面积为，细管的横截面积为 S21 cm2，开始时粗，开始时粗、 细管内水银长度分别为细管内水银长度分别为 h1、h
34、2，h1h22 cm。整个细管长为整个细管长为 h4 cm。封闭气体长度封闭气体长度 为为 L6 cm。大气压强为。大气压强为 p076 cmHg，气体初始温度为，气体初始温度为 27 。(T273 Kt) (1)若要使水银刚好离开下面的粗管，封闭气体的温度应为多少？若要使水银刚好离开下面的粗管，封闭气体的温度应为多少？ (2)若在容器中再倒入同体积的水银，且使容器中封闭气体长度若在容器中再倒入同体积的水银，且使容器中封闭气体长度 L 仍为仍为 6 cm，封闭，封闭 气体的温度应为多少？气体的温度应为多少？ 解析解析(1)封闭气体的初状态参量：封闭气体的初状态参量：p1p0ph1ph280 c
35、mHg， ， V1LS1，T1(27327) K300 K 水银全部离开下面的粗管时水银全部离开下面的粗管时，设水银进入上面的粗管中的高度为设水银进入上面的粗管中的高度为 h3 则则 h1S1h2S2hS2h3S1，解得解得 h31 cm 此时封闭气体的压强为此时封闭气体的压强为 p2p0phph381 cmHg 封闭气体体积为封闭气体体积为 V2(Lh1)S1 由理想气体状态方程得由理想气体状态方程得p1V1 T1 p2V2 T2 代入数据解得代入数据解得 T2405 K。 (2)再倒入同体积的水银再倒入同体积的水银，封闭气体的长度仍为封闭气体的长度仍为 6 cm，则此过程为等容变化。则此过
36、程为等容变化。 封闭气体的压强封闭气体的压强 p3p02p(h1h2)84 cmHg 由查理定律得由查理定律得p1 T1 p3 T3 代入数据解得代入数据解得 T3315 K。 答案答案(1)405 K(2)315 K 17(10 分分)用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图所示，用来喷洒农药的压缩喷雾器的结构如图所示，A 的容积为的容积为 7.5 L，装入，装入 药液后药液后，药液上方空气体积为药液上方空气体积为 1.5 L。关闭阀门关闭阀门 K。用打气筒用打气筒 B 每次打进每次打进 105Pa 的空的空气气 250 cm3。假设整个过程温度不变，求：。假设整个过程温度不变，求： (1)要使药
37、液上方气体的压强为要使药液上方气体的压强为 4105Pa，应打几次打气？，应打几次打气？ (2)当当 A 中有中有 4105Pa 的空气后的空气后，打开阀门打开阀门 K 可喷洒药液可喷洒药液，直到不能喷洒时直到不能喷洒时，喷雾喷雾 器剩余多少体积的药液？器剩余多少体积的药液？(忽略喷管中药液产生的压强忽略喷管中药液产生的压强) 解析解析(1)设原来药液上方空气体积为设原来药液上方空气体积为 V，每次打入空气的体积为每次打入空气的体积为 V0，打打 n 次后压次后压 强由强由 p0变为变为 p1，以以 A 中原有空气和中原有空气和 n 次待打入次待打入 A 中的全部气体为研究对象中的全部气体为研
38、究对象，由玻意耳由玻意耳 定律得：定律得：p0(VnV0)p1V， 故故 n(p1 p0)V p0V0 (410 5 105)1.5 10525010 3 18 次。次。 (2)打开阀门打开阀门 K，直到药液不能喷出直到药液不能喷出，忽略喷管中药液产生的压强忽略喷管中药液产生的压强，则则 A 容器内的容器内的 气体压强应等于外界大气压强气体压强应等于外界大气压强，以以 A 中气体为研究对象中气体为研究对象 p1Vp0V， Vp1V p0 410 5 105 1.5 L6 L， 因此因此 A 容器中剩余药液的体积为容器中剩余药液的体积为 7.5 L6 L1.5 L。 答案答案(1)18 次次(2
39、)1.5 L 18 (12分分)一个氘核一个氘核(21H)和一个氚核和一个氚核(31H)聚变时产生一个中子聚变时产生一个中子(10n)和一个和一个粒子粒子(42He)。 已知氘核的质量为已知氘核的质量为 mD，氚核的质量为，氚核的质量为 mT，中子的质量为，中子的质量为 mn，粒子的质量为粒子的质量为 m，光，光 速为速为 c，元电荷为，元电荷为 e。 (1)写出核反应方程，并求一个氘核和一个氚核聚变时释放的核能写出核反应方程，并求一个氘核和一个氚核聚变时释放的核能E； (2)反应放出的反应放出的粒子在与匀强磁场垂直的平面内做圆周运动，轨道半径为粒子在与匀强磁场垂直的平面内做圆周运动，轨道半径
40、为 R，磁感，磁感 应强度大小为应强度大小为 B。求。求粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期 T 和等效电流和等效电流 I； (3)1909 年卢瑟福及盖革等用年卢瑟福及盖革等用粒子轰击金箔发现，绝大多数粒子轰击金箔发现，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿粒子穿过金箔后仍沿 原来的方向前进或只发生很小的偏转，但有些原来的方向前进或只发生很小的偏转，但有些粒子发生了较大的偏转，个别就像被弹粒子发生了较大的偏转，个别就像被弹 回来了一样。卢瑟福认为回来了一样。卢瑟福认为“枣糕模型枣糕模型”中的电子不足以把中的电子不足以把粒子反弹回来，在经过深思熟粒子反弹回来，在经过深思熟 虑和
41、仔细的计算后，他提出了原子的核式结构模型。以一个虑和仔细的计算后，他提出了原子的核式结构模型。以一个粒子以速度粒子以速度 v 与原来静止与原来静止 的电子发生弹性正碰为例，通过计算说明为什么电子不能把的电子发生弹性正碰为例，通过计算说明为什么电子不能把粒子反弹回来粒子反弹回来(已知已知粒子粒子 的质量是电子质量的的质量是电子质量的 7 300 倍倍)。 解析解析(1)核反应方程为核反应方程为 2 1H31H10n42He 反应释放的核能为反应释放的核能为 Emc2(mDmTmmn)c2。 (2)粒子在匀强磁场中做圆周运动粒子在匀强磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力洛伦兹力提供向心力，则有则有
42、 2evBmv 2 R 又周期又周期 T2R v 联立得联立得粒子在磁场中的运动周期粒子在磁场中的运动周期 Tm eB 由电流定义式可得环形电流由电流定义式可得环形电流 I2e T 联立得联立得 I2e 2B m 。 (3)设电子的质量为设电子的质量为 me，碰撞后碰撞后粒子的速度为粒子的速度为 v，电子的速度为电子的速度为 ve。 取碰撞前取碰撞前粒子的速度方向为正方向粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得由动量守恒定律得 mvmvmeve 由能量守恒定律得由能量守恒定律得 1 2m v21 2m v21 2m ev2e 得得 vm me mmev 因因 mme，m me mme1， ，所以所以 vv，即即粒子所受电子的影响是微乎其微的粒子所受电子的影响是微乎其微的，不能不能 被反弹。被反弹。 答案答案(1)21H31H10n42He(mDmTmmn)c2 (2)m eB 2e2B m (3)见解析见解析
