锦江中学2023-2024学年高三上学期第一次阶段考试
物理试卷
（考试时间：75分钟试卷满分：100分命题范围：选择性必修第三册）
一、选择题（本题包括10小题，，共46分。在每小题给出的4个选项中，第1～7题只有一个选项符合要求，每题4分；第8～10题有多个选项符合要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 下列关于热现象的说法，正确的是
A. 气体的温度升高，气体的压强一定增大
B. 外界对物体做功，物体的内能一定增加
C. 任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D. 任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
2. 固定的水平汽缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略。假设汽缸壁的导热性能很好，外界环境的温度保持不变，用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，正确的是（ ）
A. 气体对外做功，气体内能减小
B. 气体对外做功，气体内能不变
C. 外界对气体做功，气体内能不变
D. 气体向外界放热，气体内能不变
3. 一定质量理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体（ ）
A. 在状态a的内能小于在状态b的内能
B. 在状态a的分子密集程度大于在状态b的分子密集程度
C. 在b→c过程中气体对外界做功等于a→b和c→a过程外界对气体做功和
D. 在a→b过程气体放出的热量小于b→c过程中气体从外界吸收的热量
4. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性
B. 裂变物质体积小于临界体积时，链式反应也能进行
C. 原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D. 235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
5. 如图所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次衰变后变为钍核，粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，则以下判断正确的是（ ）
A. 1是粒子的径迹，2是钍核的径迹
B. 1是钍核的径迹，2是粒子的径迹
C. 3是粒子的径迹，4是钍核的径迹
D. 3是钍核的径迹，4是粒子的径迹
6. 根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 动能先增加，后减少
B. 电势能先减少，后增加
C. 电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D. 加速度先变小，后变大
7. 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率光
B. 由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光的频率最小
C. 用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
D. 由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最大
8. 图中甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是( )
A. 当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零
B. 当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C. 当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D. 当分子间距离r
A. 的原子核比的原子核少28个中子
B. 的原子核比的原子核少18个中子
C. 衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D. 衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
10. 如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（ ）
A. 只调换电源的极性（同时调整电压表），移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值
B. 保持光照条件不变，滑片P向右滑动过程中，电流表示数可能不变
C. 不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大
D. 阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
二、填空题（本题共2小题，共计18分）
11. 按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量 __________ (选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为 ___________ (普朗克常量为h )。
12. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：
（1）本实验体现物理思想方法为________。
A．控制变量法 B．理想化模型
C．极限思想法 D．整体法与隔离法
（2）油酸分子的直径是_______________m。（结果保留两位有效数字）
（3）某次实验时，该小组四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是___________。
A．甲同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为，不小心错记录为81滴
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
D．丁同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了
（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为________。
三、计算题（本题共3小题，共计28分）
13. 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。
（1）在状态B的温度；
（2）在状态C的压强；
（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
14. 山东海阳核电站一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组．如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u。
（1）写出裂变方程；
（2）求出一个铀核裂变放出的能量；
（3）若铀矿石的浓度为3%，一期工程投产发电后，一年将消耗多少吨铀矿石？（阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1）
15. “夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
（1）每个光子的动量p和能量E；
（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。
锦江中学2023-2024学年高三上学期第一次阶段考试
物理试卷 答案解析
（考试时间：75分钟试卷满分：100分命题范围：选择性必修第三册）
一、选择题（本题包括10小题，，共46分。在每小题给出的4个选项中，第1～7题只有一个选项符合要求，每题4分；第8～10题有多个选项符合要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1. 下列关于热现象的说法，正确的是
A. 气体的温度升高，气体的压强一定增大
B. 外界对物体做功，物体的内能一定增加
C. 任何条件下，热量都不会由低温物体传递到高温物体
D. 任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能
【答案】D
【解析】
【详解】A.只有在体积不变的情况下，温度升高，气体的压强才能增大，故A错误；
B.物体的内能的改变决定于热传递和做功，外界对物体做功，若没有热传递，则物体的内能一定增加，故B错误；
C. 热量要从低温物体传到高温物体必须要引起其它变化，故C错误；
D. 根据热力学第二定律可知：任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，故D正确．
2. 固定水平汽缸内由活塞B封闭着一定质量的理想气体，气体分子之间的相互作用力可以忽略。假设汽缸壁的导热性能很好，外界环境的温度保持不变，用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于汽缸内气体的下列结论，正确的是（ ）
A. 气体对外做功，气体内能减小
B. 气体对外做功，气体内能不变
C. 外界对气体做功，气体内能不变
D. 气体向外界放热，气体内能不变
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．气体体积变大，故气体对外做功；又汽缸壁的导热性能良好，环境的温度保持不变，故气体做等温变化，温度不变即内能不变，故AC错误，B正确；
D．内能不变：即△U=0，又气体对外做功，故W＜0，由热力学第一定律：△U=W+Q得：Q=-W＞0；故气体从外界吸热，故D错误。
故选B。
3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后再回到状态a，其p-T图像如图所示，则该气体（ ）
A. 在状态a的内能小于在状态b的内能
B. 在状态a的分子密集程度大于在状态b的分子密集程度
C. 在b→c过程中气体对外界做功等于a→b和c→a过程外界对气体做功的和
D. 在a→b过程气体放出的热量小于b→c过程中气体从外界吸收的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A．a、b温度相同，则内能相等，A错误；
B．根据，则状态a的体积大于状态b的体积，故状态a的分子密集程度小于在状态b的分子密集程度，B错误；
C．根据，则状态a的体积等于状态c的体积，则b→c气体体积变化量等于a→b体积变化量，根据W=pV，b→c气体压强大于a→b气体压强，故b→c对外做功多于a→b外界对气体做功，c→a气体不做功，故在b→c过程中气体对外界做功大于a→b和c→a过程外界对气体做功的和，C错误；
D．在a→b→c过程中，温度升高，内能增加，气体对外做功多于外界对气体做功，W＜0，根据热学第一定律
得
Q＞0
在a→b→c过程中吸热，即a→b过程气体放出的热量小于b→c气体从外界吸收的热量，D正确。
故选D。
4. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性
B. 裂变物质体积小于临界体积时，链式反应也能进行
C. 原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子
D. 235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短
【答案】A
【解析】
【详解】A．电子是实物粒子，其衍射现象说明实物粒子具有波动性，故A正确；
B．要发生链式反应要求反应物的体积达到临界体积，故B错误；
C．原子核内部的一个中子转化成一个质子时，同时释放一个电子，故C错误；
D．衰变的快慢是由原子核内部自身决定的，所以半衰期与物理性质、化学性质、环境都无关，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次衰变后变为钍核，粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，则以下判断正确的是（ ）
A. 1是粒子的径迹，2是钍核的径迹
B. 1是钍核的径迹，2是粒子的径迹
C. 3是粒子的径迹，4是钍核的径迹
D. 3是钍核的径迹，4是粒子的径迹
【答案】B
【解析】
【详解】由于原来的铀核静止，而衰变前后动量守恒，所以衰变后两粒子的速度方向相反，又知道α粒子和钍核都带的是正电，所以根据左手定则可得轨迹为外切，所以3和4的轨迹错误，根据半径公式，可知电量大的轨道半径小，知1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹，B正确．
6. 根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b，再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 动能先增加，后减少
B. 电势能先减少，后增加
C. 电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D. 加速度先变小，后变大
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子经过某一原子核附近时α粒子和原子核均带正电，互相排斥，虚线为等势线，电场线垂直于等势线，α粒子由于惯性，逆电场线运动，由a到b，受斥力，电场力做负功，电势能增大，速度减小，动能减小，由b到c过程中，电场力的方向与速度方向夹角为锐角，电场力做正功，电势能减小，速度增大，动能增大，由于a和c在同一等势线上，电场力做功为零，C正确，AB错误；
D．由点电荷电场线分布特点，b点的电场线比a、c两点较密，因此，a、c两点场强小于b点场强，加速度先变大后变小，D错误。
故选C。
7. 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是（ ）
A. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B. 由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光的频率最小
C. 用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
D. 由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最大
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据大量氢原子在不同能级释放出光子的种数
可知，当时，会释放6种不同频率的光，故A错误；
BD．根据
，
可知，跃迁过程中释放的光的能量越小，其释放的光的频率就越小，波长就越大，显然从能级跃迁到能级时释放的光的能量最小，即放出的光的频率最小，而从n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光的能量最大，频率就最大，波长最小，故BD错误；
C．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射的光的能量为
则可知，用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应，故C正确。
故选C。
8. 图中甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是( )
A. 当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零
B. 当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大
C. 当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大
D. 当分子间距离r
【解析】
【详解】A、由图可以知道,当分子间距离为时,分子力和分子势能均最小,但分子势能不一定为零，要看零势能面的选取，故A错误；
B、由图可以知道,当分子间距离时,分子力表现为引力，随分子间距离增大先增大后减小，故B错误；
C、由图可以知道，当分子间距离为时，分子势能最小，分子势能随分子间距离的增大而增加，故C正确；
D、由图可以知道,当分子间距离时，分子力和分子势能均最小，分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增加，故D正确；
故选CD．
【点睛】根据题中的图象，分子间同时存在引力和斥力，随着分子间距的增加,引力和斥力同时减小，根据分子之间距离变化情况与分子势能的变化情况即可正确分析．
9. 由于放射性元素的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现，已知经过一系列α衰变和β衰变后变成，下列论断中正确的是（ ）
A. 的原子核比的原子核少28个中子
B. 的原子核比的原子核少18个中子
C. 衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D. 衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】AB．的原子核比的原子核少10个质子，质子数和中子数总共少28，故的原子核比的原子核少18个中子，故A错误B正确；
CD．需要经过x次α衰变和y次β衰变，根据质量数和电荷数守恒则有：
93=2x-y+83，4x=237-209
解得：
x=7，y=4
故C正确，D错误；
故选BC。
10. 如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（ ）
A. 只调换电源的极性（同时调整电压表），移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值
B. 保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数可能不变
C. 不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大
D. 阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．只调换电源的极性（同时调整电压表），此时光电管加反向电压，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值，选项A正确；
B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动过程中，光电管两端电压变大，则光电流变大，若达到饱和光电流，则电流表示数会不变，选项B正确；
C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，则单位时间逸出光电子数增加，则光电流变大，电流表示数会增大，选项C正确；
D．光束照射后不需要一定的时间，几乎同时有光电流，故D错误。
故选ABC。
二、填空题（本题共2小题，共计18分）
11. 按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量 __________ (选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为 ___________ (普朗克常量为h )。
【答案】 ①. 越大 ②.
【解析】
【详解】[1]按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能级越高，能量越大。
[2]由能量关系
解得
12. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：
（1）本实验体现的物理思想方法为________。
A．控制变量法 B．理想化模型
C．极限思想法 D．整体法与隔离法
（2）油酸分子的直径是_______________m。（结果保留两位有效数字）
（3）某次实验时，该小组四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是___________。
A．甲同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为，不小心错记录为81滴
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
D．丁同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了
（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏伽德罗常数的表达式为________。
【答案】 ①. B ②. ③. D ④.
【解析】
【详解】（1）[1] 本实验中，需要将在水面上形成的油膜看成单分子油膜，并将油酸分子理想化为紧密排列的球体，从而所计算的油膜的厚度即为油酸分子的直径，因此，本实验体现的物理思想方法为理想化模型。故B正确，ACD错误。
故选B。
（2）[2] 根据题已知条件可得油酸的体积浓度为
则一滴该油酸酒精溶液中油酸的体积为
对形成的油膜面积进行估算，不足半格的舍去，大于等于半格的记为一格，估算可得油膜面积为
则油膜分子的直径为
（3）[3] A．拿错的注射器的针管比原来的粗，则滴出的一滴酒精油酸溶液的体积将偏大，即所含油酸的体积偏大，而计算过程中所用体积比实际小，因此测量得到的油酸分子的直径将偏小，故A错误；
B．乙同学用注射器测得80滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为81滴，则所得一滴酒精油酸溶液的体积将偏小，从而使油酸的体积偏小，最终导致所测分子直径偏小，故B错误；
C．丙同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故C错误；
D．不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了，则计算使用油酸的体积将偏大，从而导致所测油酸分子直径偏大，故D正确。
故选D。
（4）[4] 球状分子的体积
而根据已知条件可得
分子的质量
阿伏伽德罗常数为
三、计算题（本题共3小题，共计28分）
13. 某探究小组设计了一个报警装置，其原理如图所示。在竖直放置的圆柱形容器内用面积、质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。开始时气体处于温度、活塞与容器底的距离的状态A。环境温度升高时容器内气体被加热，活塞缓慢上升恰好到达容器内的卡口处，此时气体达到状态B。活塞保持不动，气体被继续加热至温度的状态C时触动报警器。从状态A到状态C的过程中气体内能增加了。取大气压，求气体。
（1）在状态B温度；
（2）在状态C的压强；
（3）由状态A到状态C过程中从外界吸收热量Q。
【答案】（1）330K；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，气体由状态A变化到状态B的过程中，封闭气体的压强不变，则有
解得
（2）从状态A到状态B的过程中，活塞缓慢上升，则
解得
根据题意可知，气体由状态B变化到状态C的过程中，气体的体积不变，则有
解得
（3）根据题意可知，从状态A到状态C的过程中气体对外做功为
由热力学第一定律有
解得
14. 山东海阳核电站一期工程建设了两台125万千瓦的AP1000三代核电机组．如果铀235在中子的轰击下裂变为Sr和Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u。
（1）写出裂变方程；
（2）求出一个铀核裂变放出的能量；
（3）若铀矿石的浓度为3%，一期工程投产发电后，一年将消耗多少吨铀矿石？（阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023mol－1）
【答案】（1） （2）140.4MeV （3）45.7t
【解析】
【详解】（1）根据核裂变规律可得
（2）裂变过程质量亏损为
释放的能量为
（3）核电站一年的发电量为
由
得
代入数据解得
15. “夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
（1）每个光子的动量p和能量E；
（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。
【答案】（1），；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可知每个光子的动量为
每个光子的能量为
（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意设t秒发射总光子数为n，则
可得
所以t秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X射线的总功率
