2024-2025學(xué)年新教材高中物理模塊素養(yǎng)評價含解析新人教版選擇性必修3

PAGE15-模塊素養(yǎng)評價(90分鐘100分)一、單項選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.下列說法正確的是 ()A.花粉顆粒在水中做布朗運動,反映了花粉中的分子在不停地做無規(guī)則運動B.熱量不能自發(fā)地從分子平均動能小的物體傳到分子平均動能大的物體C.空氣相對濕度越大時,空氣中水蒸氣壓強越接近飽和氣壓,水蒸發(fā)越快D.隨著分子間距離的增大,分子間作用力減小,分子勢能也減小【解析】選B?；ǚ垲w粒在水中做布朗運動,反映了水分子在不停地做無規(guī)則運動,故A錯誤;宏觀現(xiàn)象的熱傳遞是熱量自發(fā)從高溫物體傳到低溫物體而不會引起其他變更,但在引起其他變更的狀況下,熱量可以從低溫物體傳到高溫物體,比如制冷設(shè)備,故B正確;相對濕度等于肯定濕度與相同溫度下水蒸氣的飽和氣壓的比值,相對濕度越大,水蒸發(fā)得越慢,表示水蒸氣的壓強越接近飽和氣壓,故C錯誤;當(dāng)分子間的距離小于平衡距離r0時,分子間距離增大,分子勢能減小;當(dāng)分子間的距離大于平衡距離r0時,分子間距離越大,分子勢能越大,故D錯誤。2.對于肯定質(zhì)量的志向氣體,下列說法正確的是 ()A.若氣體的溫度不斷上升,其壓強也肯定不斷增大B.在完全失重的狀態(tài)下,氣體的壓強為零C.若氣體的壓強和體積都不變,其內(nèi)能也肯定不變D.當(dāng)分子熱運動變猛烈時,壓強肯定增大【解析】選C。依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,氣體溫度上升,但氣體體積不明確,其壓強不肯定增大,故A錯誤;依據(jù)封閉氣體壓強的微觀意義,氣體壓強和分子數(shù)密度、分子平均動能有關(guān),與重力無關(guān),在完全失重的狀況下,氣體對器壁的壓強不為零,故B錯誤;依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,氣體的壓強和體積都不變,則溫度肯定不變,其內(nèi)能也不變,故C正確;分子熱運動變猛烈時,分子平均動能增大,說明溫度上升,依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C,其體積并不確定,壓強不肯定增大,故D錯誤。3.如圖所示,導(dǎo)熱良好的圓筒形氣缸豎直放置在水平地面上,用活塞將肯定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸內(nèi),活塞上堆放著鐵砂,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)緩慢取走鐵砂,忽視活塞與氣缸之間的摩擦,外界環(huán)境溫度不變,則在此過程中缸內(nèi)氣體()A.對外做功,其內(nèi)能削減B.溫度不變,與外界無熱量交換C.單個分子碰撞缸壁時的平均作用力減小D.單位時間內(nèi)對活塞的碰撞次數(shù)削減【解析】選D。緩慢取走鐵砂的過程中,因為活塞對封閉氣體的壓力減小,所以活塞會緩慢上升,是氣體膨脹的過程,缸內(nèi)氣體對外做功,但是氣缸導(dǎo)熱良好,所以缸內(nèi)氣體溫度保持不變,則內(nèi)能不變,故A錯誤;依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q,因為氣體膨脹對外做功,所以W<0,氣缸導(dǎo)熱良好,缸內(nèi)氣體溫度保持不變,即ΔU=0,所以ΔQ>0,即氣體要從外界汲取熱量,故B錯誤;由上面的分析可知,缸內(nèi)氣體溫度不變,即氣體分子的平均動能不變,所以單個分子與缸壁碰撞時的平均作用力不變,故C錯誤;依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程=C可知,T不變,V增大,則p減小。所以缸內(nèi)氣體壓強減小,分子的平均動能不變,因為缸內(nèi)氣體體積V增大,所以分子數(shù)密度減小,則在單位時間內(nèi)氣體對活塞的碰撞次數(shù)要削減,故D正確。4.肯定質(zhì)量的志向氣體,從狀態(tài)M起先,經(jīng)狀態(tài)N、Q回到原狀態(tài)M,其p-V圖像如圖所示,其中QM平行于橫軸,NQ平行于縱軸。則 ()A.M→N過程氣體溫度不變B.N→Q過程氣體對外做功C.N→Q過程氣體內(nèi)能減小D.Q→M過程氣體放出熱量【解析】選D。由數(shù)學(xué)學(xué)問可知,M→N過程氣體的pV乘積先增加后減小,結(jié)合志向氣體狀態(tài)方程=C可知,溫度先上升后降低,故A錯誤;N→Q過程氣體的體積不變,不對外做功,故B錯誤;N→Q過程氣體壓強增大,體積不變,由=C可知,溫度上升,則內(nèi)能增加,故C錯誤;Q→M過程氣體壓強不變,體積減小,外界對氣體做功,即W>0;由=C可知,溫度降低,內(nèi)能減小,即ΔU<0,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q可知Q<0,氣體放出熱量,故D正確。【補償訓(xùn)練】肯定質(zhì)量的志向氣體由狀態(tài)A沿平行T軸的直線變更到狀態(tài)B,然后沿過原點的直線由狀態(tài)B變更到狀態(tài)C,p-T圖像如圖所示。關(guān)于該志向氣體在狀態(tài)A、狀態(tài)B和狀態(tài)C時的體積VA、VB、VC的關(guān)系正確的是 ()A.VA=VB=VC B.VA<VB=VCC.VA>VB>VC D.VA<VB<VC【解析】選B。從A到B為等壓變更,依據(jù)=C可知,隨著溫度的上升,體積增大,故VA<VB,從B到C為過坐標(biāo)原點的部分直線,為等容變更,故VB=VC,所以VA<VB=VC,故A、C、D錯誤,B正確。5.下列說法正確的是 ()A.肯定質(zhì)量的100℃的水變成100℃的水蒸氣須要吸熱,是因為要增大分子平均動能B.肯定質(zhì)量的志向氣體放出熱量,同時對外做功,其內(nèi)能可能不變C.肯定質(zhì)量的志向氣體等容升溫過程,內(nèi)能的增加量與它從外界汲取的熱量相等D.在任何條件下內(nèi)能都不行能轉(zhuǎn)化成機械能,而機械能可以轉(zhuǎn)換為內(nèi)能【解析】選C。溫度是分子動能的標(biāo)記,肯定質(zhì)量的100℃的水變成100℃的水蒸氣須要吸熱,但增大的是分子勢能,不是分子動能,故A錯誤;依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知,肯定質(zhì)量的志向氣體放出熱量,同時對外做功,其內(nèi)能肯定減小,故B錯誤;肯定質(zhì)量的志向氣體等容升溫,則氣體沒有對外做功,外界也沒有對氣體做功,氣體溫度上升,內(nèi)能增大,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律可知,內(nèi)能增加量肯定等于汲取的熱量,故C正確;滿意肯定的條件內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成機械能,故D錯誤。6.我國自行研制了可控?zé)岷朔磻?yīng)試驗裝置“超導(dǎo)托卡馬克”(英名稱:EAST,俗稱“人造太陽”)。設(shè)可控?zé)岷嗽囼灧磻?yīng)前氘核H)的質(zhì)量為m1,氚核H)的質(zhì)量為m2,反應(yīng)后氦核He)的質(zhì)量為m3,中子n)的質(zhì)量為m4,光速為c。下列說法中不正確的是 ()A.這種裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHenB.由核反應(yīng)過程質(zhì)量守恒可知m1+m2=m3+m4C.核反應(yīng)放出的能量等于(m1+m2-m3-m4)c2D.這種裝置與我國大亞灣核電站所運用核裝置的核反應(yīng)原理不相同【解析】選B。可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中發(fā)生的核反應(yīng)方程式是HHHen,故A正確;核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒,但質(zhì)量不守恒,核反應(yīng)過程中存在質(zhì)量虧損,因此m1+m2≠m3+m4,故B錯誤;核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損Δm=m1+m2-m3-m4,釋放的核能ΔE=Δmc2=(m1+m2-m3-m4)c2,故C正確;這種裝置的核反應(yīng)是核聚變,我國大亞灣核電站所運用核裝置是核裂變,它們的核反應(yīng)原理不相同,故D正確。7.科研人員正在研制一種新型鎳銅電池,它采納半衰期長達100年的放射性同位素鎳Ni)和銅作為電池的正、負極,利用鎳63發(fā)生β衰變釋放電子給銅片,為負載供應(yīng)電能。下面說法正確的是 ()A.鎳63的β衰變方程為NieCuB.β衰變釋放的電子是核內(nèi)neH所產(chǎn)生的C.提高溫度,增大壓強可以變更鎳63的半衰期D.經(jīng)過200年該電池中的鎳將全部變成其他金屬【解析】選B。依據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒知,鎳63的裂變方程是NieCu,故A錯誤;β衰變所釋放的電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)變成質(zhì)子的同時釋放的,即釋放的電子是核內(nèi)neH所產(chǎn)生的,故B正確;半衰期由原子核本身確定,與外界因素?zé)o關(guān),故C錯誤;經(jīng)過200年即經(jīng)過了兩個半衰期,該電池中的鎳剩余的質(zhì)量為:m=m0()2=,將有變成其他金屬,故D錯誤。8.核電池可通過半導(dǎo)體換能器將放射性同位素Pu衰變過程釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｒ混o止的Pu衰變?yōu)殁櫤薝和新粒子,并釋放出γ光子。已知PuU的質(zhì)量分別為mPu、mU,下列說法正確的是 ()A.Pu的衰變方程為PuU+H+γB.核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm=mPu-mUC.核反應(yīng)過程中的釋放的核能為ΔE=(mPu-mU)c2D.釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)閁動能、新粒子動能和γ光子能量【解析】選D。依據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可知,Pu的衰變方程應(yīng)為PuUHe+γ,故A錯誤;此核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損等于反應(yīng)前后質(zhì)量的差,則為:Δm=mPu-mU-mα,故B錯誤;依據(jù)質(zhì)能方程可知,釋放的核能為:ΔE=Δmc2=(mPu-mU-mα)c2,釋放的核能轉(zhuǎn)變?yōu)閁動能、新粒子(α粒子)動能和γ光子能量,故C錯誤,D正確。二、多項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。9.關(guān)于某一氣體在不同溫度下的速率分布圖像,下列推斷正確的是 ()A.T1>T2B.T1<T2C.兩條圖線和橫軸所包圍的面積肯定相等D.兩條圖線和橫軸所包圍的面積可能不等【解析】選B、C。溫度越高分子熱運動越激烈,分子運動激烈是指速率大的分子所占的比例大,圖線T2速率大的分子比例大,溫度高;圖線T1速率大的分子所占比例小,溫度低,故T1<T2,故A錯誤,B正確;圖中兩個狀態(tài)下曲線下的面積都是1,則兩條圖線和橫軸所包圍的面積肯定相等,故C正確,D錯誤。10.肯定質(zhì)量的志向氣體從狀態(tài)A經(jīng)過狀態(tài)B變更到狀態(tài)C,其V-T圖像如圖所示。下列說法正確的有 ()A.A→B的過程中,外界對氣體做功B.A→B的過程中,氣體放出熱量C.B→C的過程中,氣體壓強發(fā)生變更D.A→B→C的過程中,氣體內(nèi)能增加【解析】選A、B。A→B的過程中,溫度不變,體積減小,可知外界對氣體做功,故A正確;A→B的過程中,溫度不變,內(nèi)能不變,體積減小,外界對氣體做功,依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q知,W為正,則Q為負,即氣體放出熱量,故B正確;因為V-T圖線中,BC段的圖線是過原點的傾斜直線,則B→C的過程中,壓強不變,故C錯誤;B到C的過程中,溫度降低,內(nèi)能減小,故D錯誤。11.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法中正確的是 ()A.盧瑟福在α粒子散射試驗的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型B.發(fā)覺中子的核反應(yīng)方程是BeHeCnC.200個U原子核經(jīng)過兩個半衰期后肯定剩下50個U原子核未衰變D.據(jù)圖可知,原子核B和C結(jié)合成原子核A要放出能量【解析】選A、B。α粒子散射試驗中,絕大多數(shù)α粒子能夠穿過原子,只有極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故盧瑟福在此基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故A正確;發(fā)覺中子的核反應(yīng)方程是BeHeCn,故B正確;半衰期針對大量原子核才有統(tǒng)計意義,故C錯誤;因為A的比結(jié)合能較低,故原子核B和C結(jié)合成原子核A要汲取能量,故D錯誤。12.核電站中采納反應(yīng)堆使重核裂變,將釋放出的巨大能量轉(zhuǎn)化成電能。反應(yīng)堆中一種可能的核反應(yīng)方程式是Un→NdZr+x+y,設(shè)U核質(zhì)量為m1,中子質(zhì)量為m2,Nd核質(zhì)量為m3,Zr核質(zhì)量為m4,x質(zhì)量為m5,y質(zhì)量為m6,那么,在所給的核反應(yīng)中()A.x可能是H,y可能是1eB.x可能是n,y可能是eC.釋放的核能為(m1+m2-m3-m4-m5-m6)c2D.釋放的核能為(m3+m4+m5+m6-m1-m2)c2【解析】選B、C。假如x是H,y是1e不滿意質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,故A錯誤;假如x是n,y是e滿意質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒,故B正確;質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4-m5-m6,由質(zhì)能方程可知,釋放的能量為E=Δmc2=(m1+m2-m3-m4-m5-m6)c2,故C正確,D錯誤。三、試驗題:本題共2小題,共14分。13.(6分)(1)在用油膜法估測分子大小的試驗中,已知純油酸的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,一滴油酸溶液中含純油酸的質(zhì)量為m,一滴油酸溶液滴在水面上擴散后形成的純油酸膜最大面積為S,阿伏加德羅常數(shù)為NA。以上各量均采納國際單位制,對于油酸分子的直徑和分子數(shù)量有如下推斷:①油酸分子直徑d=②油酸分子直徑d=③一滴油酸溶液中所含油酸分子數(shù)n=NA④一滴油酸溶液中所含油酸分子數(shù)n=NA以上推斷正確的是________。

(2)油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL,用注射器測得1mL上述溶液有液滴75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里,最終油酸膜的形態(tài)和尺寸如圖所示,坐標(biāo)中正方形小方格的邊長為1cm,則①油酸膜的面積是________m2。

②按以上數(shù)據(jù),估測出油酸分子的直徑是________m。(保留1位有效數(shù)字)

【解析】(1)由純油酸的質(zhì)量與密度的關(guān)系可得體積為:V= ①由所形成的油膜面積S可得,純油酸分子的直徑為:d= ②由①②可得:d=一滴油酸溶液中含有純油酸的摩爾數(shù)為:一滴油酸溶液中含有純油酸的分子個數(shù)n=NA故選②④;(2)①油酸膜的面積是:105×1cm2=105cm2=1×10-2m2;②油酸分子的直徑是:d==m=8×10-10m答案:(1)②④(2)①1×10-2②8×10-1014.(8分)“用DIS探討在溫度不變時,肯定質(zhì)量氣體壓強與體積關(guān)系”的試驗裝置如圖所示。保持溫度不變,封閉氣體的壓強p用壓強傳感器測量,體積V由注射器刻度讀出。某次試驗中,數(shù)據(jù)表格內(nèi)第2～8次壓強沒有記錄,但其他操作規(guī)范。次數(shù)123456789壓強p/kPa100.1p7179.9體積V/cm3181716151413121110(1)依據(jù)表格中第1次和第9次數(shù)據(jù),推想出第7次的壓強p7,其最接近的值是________。

A.128.5kPa B.138.4kPaC.149.9kPa D.163.7kPa(2)若考慮到連接注射器與傳感器的軟管內(nèi)氣體體積V0不行忽視,則封閉氣體的真實體積為______。從理論上講p-圖像可能接近下列哪個圖?

【解析】(1)依據(jù)玻意耳定律,肯定質(zhì)量氣體,壓強與體積成反比,第1次和第9次數(shù)據(jù),它們的壓強與體積乘積,也正好近似相等,因此第7次的壓強p7=kPa=150kPa故C正確,A、B、D錯誤;故選C。(2)在軟管內(nèi)氣體體積ΔV不行忽視時,被封閉氣體的初狀態(tài)的體積為V0+ΔV,壓強為p0,末狀態(tài)的體積為V+ΔV,壓強為p,由等溫變更有p0(V0+ΔV)=p(V+ΔV)解得p=p0當(dāng)式中的V趨向于零時,有p=p0即該雙曲線的漸近線方程是p=p0故D正確,A、B、C錯誤。故選D。答案:(1)C(2)V0+VD四、計算題:本題共4小題,共46分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位。15.(8分)如圖所示,在水平地面上固定一個內(nèi)壁光滑、內(nèi)部橫截面積為S,長度為L的汽缸,汽缸頂部開一很小的孔與外界大氣相通,已知外界的大氣壓強恒為p0。缸內(nèi)有一質(zhì)量為m、厚度不計的光滑圓柱形活塞,當(dāng)汽缸豎直放置,活塞下方氣體的熱力學(xué)溫度為T0時,活塞位于汽缸的中心。重力加速度大小為g。(1)保持溫度不變,將汽缸側(cè)向放置,求穩(wěn)定后活塞到缸底的距離x;(2)若汽缸仍豎直放置,通過缸內(nèi)底部的電熱絲緩慢加熱氣體,求活塞恰好到達汽缸頂部時缸內(nèi)氣體的熱力學(xué)溫度T?！窘馕觥?1)氣體初狀態(tài)的壓強和體積分別為:p1=p0+,V1=S·氣體末狀態(tài)的壓強和體積分別為:p2=p0,V2=xS由p1V1=p2V2 (2分)解得:x=L (2分)(2)該過程氣體做等壓變更,則有:=,其中V′=LS (2分)解得:T=2T0 (2分)答案:(1)L(2)2T016.(8分)如圖所示,內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱汽缸豎直放置在水平桌面上,汽缸內(nèi)封閉肯定質(zhì)量的氣體,現(xiàn)在氣體緩慢汲取熱量280J使活塞從A運動到B的過程中,氣體對外做功120J。(1)求氣體的內(nèi)能的變更量;(2)若氣體的摩爾質(zhì)量為M,用NA表示阿伏加德羅常數(shù),活塞在B處時氣體的密度為ρ,求此時氣體分子間的平均距離?！窘馕觥?1)依據(jù)熱力學(xué)第肯定律ΔU=W+Q,ΔU=(280-120)J=160J,內(nèi)能增加。 (2分)(2)每個氣體分子的質(zhì)量m= (2分)每個氣體分子所占的空間體積V0= (2分)分子間平均距離為d==。 (2分)答案:(1)160J(2)17.(14分)如圖,粗細勻稱的導(dǎo)熱細玻璃管豎直放置,A、G端均開口,BC段和DEF段有水銀柱。其中,BC、EF段長度均為25cm,CD段長度為30cm。DE段長度為5cm、FG段長度為20cm,CD部分封閉有肯定質(zhì)量的志向氣體,外界大氣壓強p0=75cmHg,初始狀態(tài)下,封閉G端,在A端加上活塞并緩慢下壓,使DEF段水銀柱的D端向右移動至E點。求:(1)末態(tài)FG段氣體的壓強;(2)下壓過程中,BC段水銀柱的C端向右移動的距離?！窘忸}指南】解答本題可按以下思路進行:(1)封閉G端后,對FG段氣體分析由玻意耳定律求解壓強;(2)對CD段氣體分析,由玻意耳定律求解長度,然后依據(jù)氣體移動的距離關(guān)系求解C端右移距離。【解析】(1)封閉G端后,末狀態(tài)各點位置如圖所示對FG段氣體分析:初態(tài)氣體長度l1=20cm,壓強p1=p0=75cmHg末態(tài)氣體長度l1′=l1-5cm=15cm,壓強為p′1由玻意耳定律:p1l1S=p′1l1′S (2分)代入數(shù)據(jù)得:p1′=100cmHg(2分)(2)對CD段氣體分析:初態(tài)氣體長度l2=30cm,壓強p2=p0+pBC=100cmHg末態(tài)氣體長度為l2′。壓強p2′=p1′+pFE=125cmHg(2分)由玻意耳定律:p2l2S=p2′l2′S (2分)代人數(shù)據(jù)得:l2′=24cm(1分)CD段氣體D端右移距離:Δl1=l1-l1′=5cm(1分)CD段氣體長度變更:Δl2=l2-l2′ (2分)則CD段氣體D端向右移動距離Δl=Δl1+Δl2 (1分)代入數(shù)據(jù)得:Δl=11cm(1分)答案:(1)100cmHg(2)11cm18.(16分)目前地球