2025高考物理步步高同步练习选修3模块综合试卷含答案

2025高考物理步步高同步练习选修3模块综合试卷模块综合试卷(满分：100分)一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分．每题只有一个选项最符合题意．1．(2022·江苏南通高二期末)下列关于近代物理学研究的说法，正确的是()A．普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子假说B．汤姆孙研究阴极射线，发现了电子并精确测定了电子的电荷量C．密立根通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型D．玛丽·居里最早发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线答案A解析普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了能量子假说，故A正确；汤姆孙研究阴极射线，发现了电子，密立根精确测定了电子的电荷量，故B错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故C错误；贝克勒尔最早发现铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，故D错误．2．(2021·江苏盐城高二期末)对如图所示四幅图的有关说法中，不正确的是()A．图甲，分子间距离为r0时，分子势能最小B．图乙，估测油酸分子直径d时，可把油酸分子简化为球形处理C．图丙，食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性D．图丁，猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，气体对外界做正功答案D解析如图所示，分子间距离为r0时，分子势能最小，A正确，不符合题意；估测油酸分子直径d时，可把油酸分子简化为球形处理，B正确，不符合题意；食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性，C正确，不符合题意；猛推活塞，密闭的气体温度升高，压强变大，外界对气体做正功，D错误，符合题意．3．(2021·江苏无锡高二期末)有关下列四幅图片的说法不正确的是()A．图甲三种射线中的a射线为β射线(图中磁场方向为垂直纸面向里)B．图乙光电效应实验说明了光具有粒子性C．图丙电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．图丁α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内答案A解析根据左手定则可得，a射线为带正电的粒子，为α射线，A错误；光电效应实验说明了光是一份一份的，具有粒子性，B正确；电子束通过铝箔时的衍射图样说明电子具有波动性，C正确；α粒子散射实验中，能观察到绝大多数α粒子沿着原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转，说明占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围内，称为原子核，D正确．4．(2022·江苏如东县高二期末)人们常用空调调节室内空气的温度，下列说法正确的是()A．空调风速越大，室内空气的分子平均动能也越大B．空调过滤器能够吸附肉眼看不见的PM2.5颗粒，此颗粒的运动是分子热运动C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D．空调制热使得室内温度上升，则速度小的空气分子比例减小答案D解析室内空气的分子平均动能只与温度有关，与空调风速无关，故A错误；空调过滤器能够吸附PM2.5颗粒，PM2.5颗粒是肉眼看不见的固体小颗粒，不是分子热运动，故B错误；空调既能制热又能制冷，说明在不自发地条件下热传递方向可以逆向，不违背热力学第二定律，故C错误；空调制热使得室内温度上升，温度越高，分子的热运动越剧烈，速率小的空气分子比例减小，故D正确．5．(2022·江苏南京市第一中学高二期中)“嫦娥五号”中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制．“核电池”利用了eq\o\ar(238,94)Pu的衰变，衰变方程为eq\o\ar(238,94)Pu→eq\o\ar(234,m)X＋eq\o\al(n,2)Y，光速为c，下列说法正确的是()A.eq\o\ar(234,m)X比eq\o\ar(238,94)Pu的中子数少4个B.eq\o\ar(238,94)Pu在月球上和在地球上半衰期相同C．一个eq\o\ar(238,94)Pu衰变为eq\o\ar(234,m)X释放的核能为(mPu－mX)c2D.eq\o\ar(238,94)Pu发生的是α衰变，α射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤答案B解析根据质量数守恒与电荷数守恒可知238＝234＋n,94＝m＋2，解得m＝92，n＝4.eq\o\ar(238,94)Pu的衰变方程为eq\o\ar(238,94)Pu→eq\o\ar(234,92)U＋eq\o\al(4,2)He，易知发生的是α衰变，eq\o\ar(234,m)X比eq\o\ar(238,94)Pu的中子数少2个，故A错误；半衰期与环境条件无关，不会受到阳光、温度、电磁场等环境因素的影响，所以eq\o\ar(238,94)Pu在月球上和在地球上半衰期相同，故B正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为Δm＝mPu－mX－mα，释放的核能为E＝(mPu－mX－mα)c2，故C错误；α射线的穿透能力较差，不能用于金属探伤，故D错误．6．(2022·江苏南京航空航天大学苏州附属中学高二期中)某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T3、T4两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系．下列说法正确的是()A．图甲中T1>T2，图乙中T3＞T4B．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大D．图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关答案B解析由题图甲可知，温度为T2的图线中速率大的分子占据的比例较大，说明其对应的平均分子动能较大，故T2对应的温度较高，所以T2＞T1，温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大；题图乙中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，T3＞T4，故B正确，A、C错误．题图乙中黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故D错误．7．(2021·江苏扬州高二期末)如图所示，某容器装有一定质量的理想气体，气体经历了A→B→C→A的循环过程，其中A→B是等温过程，B→C是绝热过程，则()A．A→B过程，每个气体分子动能均保持不变B．B→C过程，气体温度升高C．B→C过程，单位时间内气体碰撞单位面积器壁的分子数减少D．整个循环过程中，气体放热答案C解析A→B过程，温度不变，说明气体分子平均动能不变，而并非指每个气体分子的动能均保持不变，故A错误；B→C过程中，绝热膨胀，气体对外做功，内能减小，温度降低，故B错误；B→C过程，气体的体积增大，单位体积内的分子数变少，气体分子的密集程度降低，且分子平均动能减小，单位时间内对器壁的碰撞次数减少，故C正确；整个循环过程中，根据W＝pΔV可知气体对外做功大于外界对气体做功，即W＜0，该循环过程中，气体内能不变，根据ΔU＝Q＋W可知气体吸热，故D错误．8．(2021·江苏金陵中学高二期中)某汽缸内封闭有一定质量的理想气体，从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其V－T图像如图所示，则在该循环过程中，下列说法正确的是()A．从状态B到C，气体吸收热量B．从状态C到D，气体的压强增大C．从状态D到A，单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少D．若气体从状态C到D，内能增加3kJ，对外做功5kJ，则气体向外界放出热量8kJ答案C解析从状态B到C过程气体发生等温变化，内能不变，体积减小，外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体放出热量，A错误；由V＝eq\f(C,p)T知，从C到D过程气体发生等压变化，B错误；从D到A过程中，气体温度不变，则单个气体分子碰撞器壁的力不变，压强减小，则必然是单位时间内碰撞器壁单位面积的分子数减少造成的，C正确；由ΔU＝W＋Q，得Q＝8kJ，气体从外界吸收热量，D错误．9．(2022·江苏南通市高二期末)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应实验，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是()A．a、b光的频率νa＜νbB．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能Eka＞EkbD．材料1、2的截止频率ν1＞ν2答案D解析a、b两束光颜色相同，所以频率相同，故A错误；饱和光电流越大，光照强度越大，所以a光的光照强度比b光的大，故B错误；光电子的最大初动能为Ek＝eUc，由题图可知Ucb＞Uca，所以Ekb＞Eka，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得Eka＝hνa－hν1，Ekb＝hνb－hν2，所以ν1＞ν2，故D正确．10.(2021·江苏省苏州一中高二期中)如图所示为氢原子的能级图，下列说法不正确的是()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条光谱线D．用能量为9.6eV的电子轰击处于基态的氢原子，一定能使氢原子发生能级跃迁答案D解析电子做圆周运动，静电力提供向心力，则有keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，Ek＝eq\f(1,2)mv2，联立可得Ek＝eq\f(ke2,2r)，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式分析可知电子的动能会变大，因静电力做正功，电势能会减小，故A正确，不符合题意；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，不符合题意；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种类为n－1＝4－1＝3，故C正确，不符合题意；从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.40eV－(－13.60eV)＝10.20eV，9.6eV＜10.20eV，用能量为9.6eV的电子轰击处于基态的氢原子，不可能使氢原子跃迁到n＝2能级，故D错误，符合题意．二、非选择题：共5题，共60分．其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位．11．(10分)(2021·江苏省如皋中学高二月考)某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：①向体积V油＝6mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子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，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1cm.根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为____m3；油膜面积为______m2；油酸分子直径为______m；(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．答案(1)8×10－12(2分)1×10－2(2分)8×10－10(2分)(2)大(2分)(3)小(2分)解析(1)8×10－12m3油膜的面积S＝111×1cm2＝111cm2≈1×10－2m2油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－12,1×10－2)m＝8×10－10m(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大．(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则浓度变大，最终得到的油膜的面积变大，可知测量值偏小．12．(10分)一定质量的理想气体从状态A经状态B变化到状态C.其V－T图像如图所示．(1)若气体分子总数为N，求气体在状态B时分子间的平均距离d；(2)若气体在状态A的压强为p，气体从状态A经状态B变化到状态C的过程中，内能的增加量为ΔU，求气体在该过程中吸收的热量Q.答案(1)eq\r(3,\f(2V0,N))(2)ΔU＋pV0解析(1)气体从状态A变化到状态B的过程，根据等压变化规律有eq\f(V0,T0)＝eq\f(VB,2T0)(1分)解得VB＝2V0(1分)又VB＝d3N(1分)解得d＝eq\r(3,\f(2V0,N))(1分)(2)气体从状态A变化到状态B的过程中，气体对外界做功，W＝－p(VB－VA)(2分)气体从状态B变化到状态C的过程中，气体对外界做功0.根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q(2分)解得气体在该过程中吸收的热量Q＝ΔU＋pV0.(2分)13．(12分)(2021·江苏苏州高二期中)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为：①eq\o\al(1,1)H＋eq\o\ar(12,6)C→eq\o\ar(13,7)N②eq\o\al(1,1)H＋eq\o\ar(15,7)N→eq\o\ar(12,6)C＋X(1)写出原子核X的元素符号、质量数和核电荷数；(2)已知原子核eq\o\al(1,1)H、eq\o\ar(12,6)C、eq\o\ar(13,7)N的质量分别为mH＝1.0078u，mC＝12.0000u，mN＝13.0057u．1u相当于931MeV.试求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；(结果保留三位有效数字)(3)用上述辐射中产生的波长为λ＝4×10－7m的单色光去照射逸出功为W＝3.0×10－19J的金属材料铯时，通过计算判断能否以生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光在真空中的速度c＝3×108m/s，结果保留三位有效数字)答案(1)eq\o\al(4,2)He(2)1.96MeV(3)能发生光电效应1.97×10－19J解析(1)根据核反应前后电荷数守恒可得出X元素的电荷数为2，根据核反应前后质量数守恒可得出X元素的质量数为4，则X为He原子核，eq\o\al(4,2)He.(3分)(2)由题知，质量亏损为Δm＝mH＋mC－mN＝0.0021u，ΔE＝Δm×931MeV≈1.96MeV(3分)(3)根据波长和能量的关系有E＝heq\f(c,λ)(1分)解得E≈4.97×10－19J(1分)E>W，所以能发生光电效应．(1分)最大初动能Ekmax＝hν－W＝heq\f(c,λ)－W(2分)解得Ekmax＝1.97×10－19J．(1分)14．(12分)(2021·江苏泰州高二期末)如图所示，一绝热汽缸固定在倾角为30°的固定斜面上，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体．活塞的质量为m，横截面积为S.初始时，气体的温度为T0，活塞与汽缸底部的距离为L，通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体的温度变为1.5T0.已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦．求：(1)气体温度为1.5T0时活塞与汽缸底部的距离；(2)加热过程中气体内能的增加量．答案(1)1.5L(2)Q－(p0＋eq\f(mg,2S))eq\f(SL,2)解析(1)由等压变化规律有eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)(2分)即eq\f(LS,T0)＝eq\f(L′S,1.5T0)(2分)得L′＝1.5L(2分)(2)由题意得，封闭气体压强为p＝p0＋eq\f(mgsin30°,S)＝p0＋eq\f(mg,2S)(2分)该过程气体对外界做功W＝－pS×eq\f(1,2)L＝－(p0＋eq\f(mg,2S))S×eq\f(L,2)(2分)气体内能的增加量ΔU＝Q－(p0＋eq\f(mg,2S))eq\f(SL,2).(2分)15．(16分)(2020·山东卷)中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病．常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门．使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按