2022-2023学年新教材高中物理综合学业质量标准检测新人教版选择性必修第三册

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做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得1mL上述溶液，共有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20mm。则(1)油酸膜的面积是__2.40×10－2_m2__；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__1.2×10－5_mL__；(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是__5×10－10_m__。解析：(1)数轮廓包围方格约60个，则油酸膜的面积S＝60×(2×10－2)2m2＝2.40×10－2m2。(2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝eq\f(1,50)×eq\f(6,104)mL＝1.2×10－5mL(3)油酸分子直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(1.2×10－5×10－6,2.40×10－2)m＝5×10－10m12．(9分)某同学利用玻意耳定律，设计了测量小石块体积的实验方案，并按如下步骤进行了实验：Ⅰ．将连接注射器的压强传感器、数据采集器以及计算机相连，如图所示，再将小石块装入注射器内；Ⅱ．缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的容积刻度V1，从计算机上读取此时气体的压强p1；Ⅲ．重复步骤Ⅱ若干次，记录每一次活塞所在位置的容积刻度Vn，并读取对应的气体压强pn；Ⅳ．处理记录的数据，求出小石块体积。试回答下列问题：(1)实验过程中，除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外，还应该保持封闭气体的__温度__不变。(2)设小石块的体积V0，任意两次测得的气体压强及体积为p1、V1和p2、V2，则上述物理量之间的关系式为__p1(V1－V0)＝p2(V2－V0)__。(3)为了减小实验误差，实验数据通常采用作直线图线的方法来处理。横、纵坐标对应的物理量最佳的设置方法是：以__eq\f(1,p)__为横轴、以__V__为纵轴。(4)指出实验中导致小石块体积误差的一个因素__注射器连接压强传感器之间的软管有体积__。解析：(1)实验过程中，除了保持注射器内封闭气体的质量不变之外，还应该保持封闭气体的温度不变。(2)根据玻意耳定律可得：p1(V1－V0)＝p2(V2－V0)(3)根据玻意耳定律有：pV＝C，要作直线图，故以eq\f(1,p)为横轴、以V为纵轴。(4)在计算时，忽略了注射器连接压强传感器之间的软管有体积，将会导致误差。三、论述、计算题(本题共4小题，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(11分)已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，eq\o\al(3,2)He核的质量为3.0150u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成eq\o\al(3,2)He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能。(质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外，eq\o\al(3,2)He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式。(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?答案：(1)2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)3.26MeV(3)0.45MeV解析：(1)核反应方程为2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n。(2)质量亏损为Δm＝2.0136u×2－3.015u－1.0087u＝0.0035u。则释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.0035×931.5MeV≈3.26MeV。(3)设中子和eq\o\al(3,2)He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能为E0，反应后中子和eq\o\al(3,2)He核的动能分别为E1、E2。根据动量守恒得m1v1－m2v2＝0，所以eq\f(v1,v2)＝eq\f(m2,m1)＝eq\f(3,1)。由E＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(E2,E1)＝eq\f(\f(1,2)m2v\o\al(2,2),\f(1,2)m1v\o\al(2,1))＝eq\f(3,1)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)))2＝eq\f(1,3)，即E2＝eq\f(E1,3)＝eq\f(1,3)×3.12MeV＝1.04MeV，由能量转化和守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，代入数据得E0＝0.45MeV。14．(10分)(2020·辽宁省六校协作体高二下学期期中联考)如图所示，足够长圆柱形气缸开口向上直立于水平面上，气缸的底面积为S＝2.0×10－3m2。缸内有两个质量为m＝1kg可沿缸内无摩擦滑动的活塞，封闭着两部分理想气体，两活塞间连着一根劲度系数为k＝1.05×103N/m的轻质弹簧，当温度为T0＝300K时两部分气柱的长度均等于弹簧的自由长度l0＝0.1m，当气体升温后，B室的气柱长度变为l2＝0.2m。(已知大气压强为p0＝1.0×105Pa，g＝10m/s2，弹簧始终在弹性限度内)求：(1)初始状态时A中的气体压强；(2)气体升温后的温度。答案：(1)1.1×105Pa(2)900K解析：(1)法一：对弹簧下方活塞受力分析可得：mg＋pBS＝pAS对弹簧上方活塞受力分析可得：mg＋p0S＝pBS两式联立代入数据可得pA＝1.1×105Pa法二：直接由整体法可得2mg＋p0S＝pAS代入数据可得pA＝1.1×105Pa。(2)升温前：对B室气体初态：p1＝p0＋eq\f(mg,S)＝1.05×105PaV1＝l0ST1＝T0＝300K升温后：对B室气体末态：p2＝p0＋eq\f(mg,S)＋eq\f(kl2－l0,S)＝1.575×105PaV2＝l2S由理想气体状态方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得：T2＝900K。15．(10分)(2020·天津一中高二下学期月考)一个静止的氮核eq\o\al(14,7)N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30，求：(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么；(3)写出核反应方程。答案：(1)3×106m/s(2)氦原子核(3)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(4,2)He解析：氮核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统，在反应过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种