2025新課改-高中物理-選修第3冊（10講）05 C熱力學第二定律 提升版含答案

2025新課改-高中物理-選修第3冊（10講）05C熱力學第二定律提升版熱力學第二定律一、熱力學第二定律1．熱力學第二定律的克勞修斯表述熱量不可能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體2．熱力學第二定律的開爾文表述不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其它影響3．熱力學第二定律的實質熱力學第二定律的兩種表述是等價的，無論什么表述方式，都揭示了自然界的基本規(guī)律：一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，即一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。熱力學第二定律是以宏觀事實為基礎的，那么從微觀的角度如何解釋呢？有興趣的同學可以閱讀選修3-3教材第10章的相關內(nèi)容，這里就不做過多介紹了。典例精講【例3.1】（2019?榆林一模）下列說法正確的是（）A．夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大 B．所有的晶體都有固定的熔點和規(guī)則的幾何形狀 C．氣體的溫度升高時，分子的熱運動變得劇烈，分子的平均動能增大，撞擊器壁時對器壁的作用力增大，但氣體壓強不一定增大 D．液體表面張力與浸潤現(xiàn)象都是分子力作用的表現(xiàn) E．第一類永動機和第二類永動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律【分析】夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大。晶體分為單晶體和多晶體，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點；氣體溫度升高時分子熱運動劇烈可以導致壓強增大，浸潤現(xiàn)象和不浸潤現(xiàn)象都與表面層與表面張力有關，都是分子力作用的表現(xiàn)。第一類水動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類永動機研制失敗的原因是違背了熱力學第二定律?！窘獯稹拷猓篈、夏天和冬天相比，夏天的氣溫較高，水的飽和汽壓較大，在相對濕度相同的情況下，夏天的絕對濕度較大，故A正確；B、晶體分為單晶體和多晶體，晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點；但多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀，故B錯誤；C、氣體溫度升高時分子熱運動劇烈可以導致壓強增大，但不知氣體體積如何變化，由PVTD、浸潤現(xiàn)象和不浸潤現(xiàn)象都與表面層與表面張力有關，都是分子力作用的表現(xiàn)。故D正確；E、第一類水動機研制失敗的原因是違背了能量守恒定律，而第二類永動機研制失敗的原因并不是違背了能量守恒定律，而是違背了熱力學第二定律。故E錯誤。故選：ACD?！纠?.2】（2019?周口模擬）下列說法正確的是（）A．熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體 B．高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故 C．隨著高度的增加，大氣壓和溫度都在減小，一個正在上升的氫氣球內(nèi)的氫氣內(nèi)能減小 D．把處于單位時間從液面上飛出去的分子數(shù)等于單位時間從蒸汽中回到液體中的分子數(shù)時的蒸汽叫飽和汽 E．一定質量的理想氣體，在體積不變時，分子每秒與單位面積器壁平均碰撞次數(shù)隨著溫度降低而減少【分析】熱量能從低溫物體傳到高溫物體，高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)氣壓較低的緣故，隨著高度的增加，大氣壓和溫度都在減小，一個正在上升的氫氣球內(nèi)的氫氣對外做功，同時要降溫，故內(nèi)能一定減小，與同種物質的液態(tài)或固態(tài)處于動態(tài)平衡的汽叫做飽和汽，溫度是分子的平均動能的標志，是分子運動的激烈程度的宏觀表現(xiàn)，一定量的氣體，在體積不變時，溫度降低，則分子運動的激烈程度降低。【解答】解：A、根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量能從低溫物體傳到高溫物體，如空調(diào)，但會引起其他的變化，故A錯誤；B．高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)氣壓較低的緣故，故B錯誤；C、隨著高度的增加，大氣壓和溫度都在減小，一個正在上升的氫氣球內(nèi)的氫氣對外做功，同時要降溫，故內(nèi)能一定減小，故C正確；D、與同種物質的液態(tài)或固態(tài)處于動態(tài)平衡的汽叫做飽和汽，故D正確；E、溫度是分子的平均動能的標志，是分子運動的激烈程度的宏觀表現(xiàn)，一定量的氣體，在體積不變時，溫度降低，則分子運動的激烈程度降低，所以分子平均每秒碰撞器壁的次數(shù)隨著溫度的降低而減少，故E正確；故選：CDE。【例3.3】（2019?淮南模擬）有關熱學，下列說法正確的是（）A．甲分子固定不動，乙分子從很遠處向甲靠近到不能再靠近的過程中，分子間的分子勢能是先減小后增大 B．一定量的理想氣體在體積不變的條件下，吸收熱量，內(nèi)能一定增大，壓強必增大 C．已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質量為M，標準狀況下水蒸氣的密度為（均為國際單位制單位），則1個水分子的體積是MρD．自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的 E．飽和汽壓與分子密度有關，與溫度無關【分析】分子力做功等于分子勢能的減小量；溫度是分子熱運動平均動能的標志；熱力學第二定律說明自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性．飽和汽壓與溫度有關．結合這些知識分析．【解答】解：A、甲分子固定不動，乙分子從很遠處向甲靠近到不能再靠近的過程中，分子力先表現(xiàn)為引力，靠近時引力做正功，分子勢能減小。后表現(xiàn)為斥力，相互靠近時，分子力做負功，分子勢能增加。故A正確；B、一定量的理想氣體在體積不變的條件下，不對外做功，故吸收熱量后內(nèi)能一定增加，溫度升高，壓強必增加，故B正確；C、已知阿伏伽德羅常數(shù)為NA，水的摩爾質量為M，標準狀況下水蒸氣的密度為ρ（均為國際單位制單位），則1個水分子所占據(jù)的體積是：V0=VNAD、根據(jù)熱力學第二定律，自然界進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，是不可逆的，故D正確；E、飽和汽壓與溫度有關，且隨著溫度的升高而增大，故E錯誤。故選：ABD?！纠?.4】（2019?遂寧模擬）下列說法正確的是（）A．花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了花粉分子在不停的做無規(guī)則運動 B．外界對氣體做正功，氣體的內(nèi)能不一定增加 C．影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和氣壓的差距 D．第二類永動機不能制成是因為它違反了能量守恒定律 E．晶體熔化過程中，分子的平均動能保持不變，分子勢能增大【分析】布朗運動是懸浮微粒的無規(guī)則運動，不是分子的無規(guī)則運動，形成的原因是由于液體分子對懸浮微粒無規(guī)則撞擊引起的；熱力學第一定律公式△U＝W+Q；熱力學第二定律反映了自發(fā)的宏觀熱現(xiàn)象具有方向性?！窘獯稹拷猓篈、花粉顆粒在水中做布朗運動，反映了水分子在不停的做無規(guī)則運動，故A錯誤；B、外界對氣體做正功，氣體可能同時放熱，根據(jù)熱力學第一定律公式△U＝W+Q，氣體的內(nèi)能不一定增加，故B正確；C、影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是相對濕度，與空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和氣壓的差距有關，故C正確；D、第二類永動機不能制成是因為它違反了熱力學第二定律，即自發(fā)的熱現(xiàn)象具有方向性，故D錯誤；E、晶體熔化過程中，溫度不變，故分子的平均動能保持不變，但吸收熱量，說明內(nèi)能增加，故分子勢能增大，故E正確；故選：BCE。【例3.5】（2019?浉河區(qū)校級模擬）下列說法正確的是（）A．隨著分子間距離增大，分子斥力不斷減小，分子引力不斷增大 B．功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程 C．荷葉上的小水珠呈球形是水的表面張力作用的結果 D．0℃的水和0℃的冰分子平均動能相同 E．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向同性的特點【分析】分子間距離增大時，分子間的引力、斥力都減??；明確熱力學第二定律的內(nèi)容，知道功可以全部轉化為熱量，而熱量卻不能全部轉化為熱而不引起其他方面的變化；知道液體表面張力的性質和現(xiàn)象；明確溫度是分子的平均動能的標志．知道液晶具有各向異性，顯示器正是利用了該光學原理．【解答】解：A、分子間相互作用力都隨著分子間的距離增大而減小，故A錯誤；B、根據(jù)熱力學第二定律可知，功轉變?yōu)闊岬膶嶋H宏觀過程是不可逆過程，故B正確；C、荷葉上的小水珠呈球形是水的表面張力作用的結果，故C正確；D、溫度是分子平均動能的標志，相同溫度下任何物質的分子平均動能都相同，故D正確；E、彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質具有各向異性的特點，故E錯誤。故選：BCD。隨堂練習一．選擇題（共2小題）1．（2018秋?榮成市校級月考）下列說法正確的是（）A．氣體中大量分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，分子速率的分布也是沒有規(guī)律的 B．從微觀角度看，氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁單位面積上的平均沖量 C．物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能之和 D．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體2．（2012秋?雙流縣校級月考）兩個相同的容器分別裝滿了質量相同的甲、乙兩種液體，用同一熱源分別加熱，液體溫度與加熱時間關系如圖所示（）A．甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容 B．如果升高相同的溫度，兩液體吸收的熱量相同 C．加熱相同的時間，甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量 D．加熱相同的時間，甲液體溫度升高的比乙液體溫度升高的多二．多選題（共5小題）3．（2017秋?商丘期末）下列說法正確的是（）A．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 B．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C．水的飽和氣壓會隨著溫度的升高而變小 D．當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時。分子間的距離越大，分子勢能越小 E．一定質量的理想氣體保持體積不變，溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面上體的分子數(shù)增多4．（2018?梁子湖區(qū)校級三模）下列說法正確的是（）A．德國物理學家克勞修斯在研究熱機時提出：不可能從單一熱庫吸熱使之完全變成功，而不產(chǎn)生其它影響 B．一個孤立系統(tǒng)的總熵可以增加 C．不浸潤現(xiàn)象中液體和固體的附著層內(nèi)液體分子的間距小于液體內(nèi)部分子的間距 D．晶體可以轉化為非晶體，例如熔化以后再凝固的水晶是非晶體 E．潮濕天氣里濕衣服不易晾干，是由于相對濕度較大5．（2018?茂名一模）下列說法正確的是（）A．布朗運動說明了液體分子與懸浮顆粒之間存在著相互作用力 B．物體的內(nèi)能在宏觀上只與其所處狀態(tài)及溫度有關 C．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 D．分子間的吸引力和排斥力都隨分子間距離增大而減小 E．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力6．（2018?新課標Ⅲ卷二模）下列說法中正確的是（）A．汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 B．液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動 C．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故 D．一定質量的某種物質，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化 E．熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程7．（2018?珠海一模）下列說法中正確的是（）A．只要氣體的溫度降低，就可以堿弱氣體分子熱運動的劇烈程度 B．氣體的體積指的就是該氣體所有分子體積之和 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能可能減小 E．一定質量的理想氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高三．解答題（共1小題）8．（2015春?定州市期末）某同學家新買了一雙門電冰箱，冷藏室容積107L，冷凍容積118L，假設室內(nèi)空氣為理想氣體。①若室內(nèi)空氣摩爾體積為22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023個/mol，在家中關閉冰箱密封門后，電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有多少個空氣分子？②若室內(nèi)溫度為27℃，大氣壓為1×105Pa，關閉冰箱密封門通電工作一段時間后，冷藏室內(nèi)溫度降為6℃，冷凍室溫度降為﹣9℃，此時冷藏室與冷凍室中空氣的壓強差為多大？③冰箱工作時把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部，請分析說明這是否違背熱力學第二定律。

隨堂練習參考答案與試題解析一．選擇題（共2小題）1．（2018秋?榮成市校級月考）下列說法正確的是（）A．氣體中大量分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，分子速率的分布也是沒有規(guī)律的 B．從微觀角度看，氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁單位面積上的平均沖量 C．物體的內(nèi)能是物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能之和 D．根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體【分析】由于大量氣體分子都在不停地做無規(guī)則熱運動，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個平均持續(xù)的沖力，致使氣體對器壁產(chǎn)生一定的壓強；根據(jù)壓強的定義得壓強等于作用力比上受力面積，即氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力；內(nèi)能是物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能之和；熱量能自發(fā)從高溫物體傳到低溫物體，但不能自發(fā)從低溫物體傳到高溫物體?！窘獯稹拷猓篈、氣體中大量分子做無規(guī)則運動，速率有大有小，分子速率的分布是有規(guī)律的，故A錯誤；B、由于大量氣體分子都在不停地做無規(guī)則熱運動，與器壁頻繁碰撞，使器壁受到一個平均持續(xù)的沖力，致使氣體對器壁產(chǎn)生一定的壓強；根據(jù)壓強的定義得壓強等于作用力比上受力面積，即氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均沖力，故B錯誤。C、物體的內(nèi)能就是物體內(nèi)部所有分子的熱運動動能和分子勢能的總和，故C正確；D、根據(jù)熱力學第二定律可知，熱量不可能自發(fā)從低溫物體傳到高溫物體，故D錯誤；故選：C。2．（2012秋?雙流縣校級月考）兩個相同的容器分別裝滿了質量相同的甲、乙兩種液體，用同一熱源分別加熱，液體溫度與加熱時間關系如圖所示（）A．甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容 B．如果升高相同的溫度，兩液體吸收的熱量相同 C．加熱相同的時間，甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量 D．加熱相同的時間，甲液體溫度升高的比乙液體溫度升高的多【分析】（1）已知不同液體質量、升高溫度大小關系，用公式c=Q（2）已知熱源一定，也就是相同時間給兩種液體提供的熱量相同，所以從加熱時間長短比較吸收的熱量多少；（3）加熱時間相同，也就是兩種液體吸收的熱量相同，溫度變化從兩種液體縱軸溫度是否重合比較．【解答】解：A、已知兩種液體質量相等，相同熱源加熱說明相同時間提供的熱量相等。由圖象可以看出：在吸收熱量相同時，甲液體升高的溫度更大，由公式c=QB、由圖象可以看出：升高相同溫度時，甲需要的時間較短，也就是甲需要的熱量少。故B錯誤；C、加熱時間相同，兩種液體吸收的熱量相同。故C錯誤；D、由圖象知：加熱相同的時間，甲液體溫度升高的程度大于乙液體。故D正確。故選：D。二．多選題（共5小題）3．（2017秋?商丘期末）下列說法正確的是（）A．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性 B．葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用 C．水的飽和氣壓會隨著溫度的升高而變小 D．當兩分子間距離大于平衡位置的間距r0時。分子間的距離越大，分子勢能越小 E．一定質量的理想氣體保持體積不變，溫度升高，單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面上體的分子數(shù)增多【分析】自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性；葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用；水的飽和氣壓會隨著溫度的升高而增大；根據(jù)分子力做功情況分析分子勢能的變化；根據(jù)氣體分子運動的微觀實質分析氣體與容器壁的碰撞次數(shù)?！窘獯稹拷猓篈、自然界中進行的涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，故A正確；B、液體表面張力產(chǎn)生的原因是：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，所以葉面上的小露珠呈球形是由于液體表面張力的作用，故B正確；C、水的飽和氣壓會隨著溫度的升高而增大，故C錯誤；D、兩分子間距大于平衡距離時，分子間為引力，則分子距離增大時，分子力做負功，分子勢能增大；故D錯誤；E、一定質量的理想氣體保持體積不變，溫度升高，氣體分子的平均動能增大，單位時間內(nèi)撞擊器壁單位面上體的分子數(shù)增多，故E正確；故選：ABE。4．（2018?梁子湖區(qū)校級三模）下列說法正確的是（）A．德國物理學家克勞修斯在研究熱機時提出：不可能從單一熱庫吸熱使之完全變成功，而不產(chǎn)生其它影響 B．一個孤立系統(tǒng)的總熵可以增加 C．不浸潤現(xiàn)象中液體和固體的附著層內(nèi)液體分子的間距小于液體內(nèi)部分子的間距 D．晶體可以轉化為非晶體，例如熔化以后再凝固的水晶是非晶體 E．潮濕天氣里濕衣服不易晾干，是由于相對濕度較大【分析】根據(jù)熱力學第二定律得知，在沒有外界影響之下，從單一熱源吸取熱，使之全部變成有用的機械功。在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵一定增加。附著層液體分子比液體內(nèi)部分子密集，附著層內(nèi)液體分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離，附著層內(nèi)分子間作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴散趨勢，表現(xiàn)為浸潤。天然水晶在熔化再凝固后叫人造水晶，人造水晶不是晶體?？諝庀鄬穸却螅矬w表面的水不易蒸發(fā)，所以在潮濕的天氣里，水蒸發(fā)的慢，所以洗了衣服不容易晾干?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)熱力學第二定律得知，在沒有外界影響之下，從單一熱源吸取熱，使之全部變成有用的機械功。并不是德國物理學家克勞修斯在研究熱機時提出的故A錯誤；B、根據(jù)熵增原理知，在任何自然過程中，一個孤立系統(tǒng)的總熵一定增加。故B正確；C、附著層液體分子比液體內(nèi)部分子密集，附著層內(nèi)液體分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離，附著層內(nèi)分子間作用表現(xiàn)為斥力，附著層有擴散趨勢，表現(xiàn)為浸潤；故C錯誤；D、石英也叫天然水晶，但天然水晶在熔化再凝固后叫人造水晶，人造水晶不是晶體，故D正確。E、空氣相對濕度大，物體表面的水不易蒸發(fā)，所以在潮濕的天氣里，水蒸發(fā)的慢，所以洗了衣服不容易晾干。故E正確；故選：BDE。5．（2018?茂名一模）下列說法正確的是（）A．布朗運動說明了液體分子與懸浮顆粒之間存在著相互作用力 B．物體的內(nèi)能在宏觀上只與其所處狀態(tài)及溫度有關 C．一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行 D．分子間的吸引力和排斥力都隨分子間距離增大而減小 E．氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力【分析】明確布朗運動的性質，知道布朗運動是液體分子無規(guī)則運動的反映；內(nèi)能在宏觀上對應了物質量、溫度和體積；明確熱力學第二定律的內(nèi)容，知道熱現(xiàn)象的方向性；分子引力與分子斥力都隨分子間距離增大而減??；知道氣體壓強的微觀意義，知道氣體對器壁的壓強就就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力【解答】解：A、布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的運動，說明了液體分子在做無規(guī)則運動，無法說明分子間是否存在作用力，故A錯誤；B、物體的內(nèi)能在宏觀上與溫度和體積和物質的量有關，故B錯誤；C、根據(jù)熱力學第二定律可知，一切自發(fā)過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行，故C正確；D、根據(jù)分子力的特點可知，分子引力與分子斥力都隨分子間距離增大而減小，故D正確；E、氣體對器壁的壓強就就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用力，故E正確。故選：CDE。6．（2018?新課標Ⅲ卷二模）下列說法中正確的是（）A．汽化現(xiàn)象是液體分子間因相互排斥而發(fā)生的 B．液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動 C．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故 D．一定質量的某種物質，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化 E．熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程【分析】汽化現(xiàn)象是液體分子無規(guī)則運動的結果；布朗運動是布朗粒子的無規(guī)則；氣體分子的無規(guī)則運動使得氣體分子能夠達到所能夠達到的空間；內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子動能和分子勢能之和；根據(jù)熱力學第二定律分析熱傳遞的方向性?！窘獯稹拷猓篈、汽化現(xiàn)象是液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，是分子的熱運動，故A錯誤；B、液體中懸浮微粒的無規(guī)則運動稱為布朗運動，是液體分子無規(guī)則運動的反映，故B正確；C、氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子無規(guī)則運動的結果，不是氣體分子之間存在勢能的緣故，故C錯誤；D、內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子動能和分子勢能之和，一定質量的某種物質，即使溫度不變，內(nèi)能也可能發(fā)生變化，例如晶體的熔化過程，溫度不變、內(nèi)能增加，故D正確；E、根據(jù)熱力學第二定律可知，熱傳遞的自然宏觀過程具有方向性，熱傳遞的自然過程是大量分子從無序程度小的運動狀態(tài)向無序程度大的運動狀態(tài)轉化的過程，故E正確。故選：BDE。7．（2018?珠海一模）下列說法中正確的是（）A．只要氣體的溫度降低，就可以堿弱氣體分子熱運動的劇烈程度 B．氣體的體積指的就是該氣體所有分子體積之和 C．在完全失重的情況下，氣體對容器壁的壓強為零 D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能可能減小 E．一定質量的理想氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高【分析】氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，溫度高體分子熱運動就劇烈，分子運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，做功也可以改變物體的內(nèi)能?！窘獯稹拷猓篈、溫度高體分子熱運動就劇烈，所以只要氣體的溫度降低，就可以減弱氣體分子熱運動的劇烈程度，故A正確；B、氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達的空間的體積，由于氣體分子之間的距離大約是分子直徑10倍以上，所以氣體體積不是該氣體所有分子體積之和，故B錯誤；C、在完全失重的情況下，分子運動不停息，氣體對容器壁的壓強不為零，故C錯誤；D、氣體從外界吸收熱量，但如果同時對外做功，則內(nèi)能可能減小，故D正確；E、由理想氣體狀態(tài)方程可得，氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高，故E正確。故選：ADE。三．解答題（共1小題）8．（2015春?定州市期末）某同學家新買了一雙門電冰箱，冷藏室容積107L，冷凍容積118L，假設室內(nèi)空氣為理想氣體。①若室內(nèi)空氣摩爾體積為22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023個/mol，在家中關閉冰箱密封門后，電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有多少個空氣分子？②若室內(nèi)溫度為27℃，大氣壓為1×105Pa，關閉冰箱密封門通電工作一段時間后，冷藏室內(nèi)溫度降為6℃，冷凍室溫度降為﹣9℃，此時冷藏室與冷凍室中空氣的壓強差為多大？③冰箱工作時把熱量從溫度較低的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部，請分析說明這是否違背熱力學第二定律。【分析】估算氣體的分子個數(shù)時，先解出氣體的摩爾數(shù)，然后用阿佛加德羅常數(shù)乘以氣體的摩爾數(shù)就得到氣體的分子個數(shù)；根據(jù)查理定律可以解出溫度下降后的壓強，然后做差解出壓強差?！窘獯稹拷猓孩俜肿觽€數(shù)：n=V氣VmolNA=(107+118)×1②氣體狀態(tài)參量為：T1＝273+27＝300K，P1＝1×105Pa，T2＝273+6＝279K，P2＝？T3＝273﹣9＝264K，P3＝？氣體體積不變，根據(jù)查理定律得：p1代入數(shù)據(jù)解得：p2＝9.3×104Pa，p3＝8.8×104Pa，壓強差：△P＝p2﹣p3＝5×103Pa；③由于熱量從低溫的冰箱內(nèi)部傳到溫度較高的冰箱外部的同時，消耗了電能，不違背熱力學第二定律。答：①電冰箱的冷藏室和冷凍室內(nèi)大約共有6.0×1024個空氣分子；②此時冷藏室與冷凍室中空氣壓強差為5×103Pa；③不違背熱力學第二定律，因為熱量不是自發(fā)的由低溫的冰箱內(nèi)部向高溫的冰箱外部傳遞的，且冰箱工作過程中要消耗電能。波粒二象性一、光的電磁理論1．光是一種電磁波⑴光具有波的特性，在同一介質中光速、波長和頻率之間滿足：。（請注意分清和這兩個易混的字母）⑵在可見光中，各色光頻率的大小關系是：。2．介質對光速的影響⑴光在真空中的速度：。⑵光在不同的介質中的速度由可知，介質的折射率越大，光速越小。⑶不同色光在同一介質中的速度由三棱鏡光的色散實驗可知，同一介質對紫光的折射率最大，紅光的最小。再由得到，在同一介質中有：。二、光的粒子1．光電效應如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，手觸鋅板使驗電器指示歸零。用紫外線照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器的指針張開。物理學家赫茲（德國）、勒納德（德國）、湯姆孫（英國）等相繼進行了實驗研究，證實了這樣一個現(xiàn)象：照射到金屬表面的光，能使金屬表面的電子從表面逸出。這個現(xiàn)象稱為光電效應，這種電子常被稱為光電子。⑴光電效應實驗規(guī)律=1\*GB3①任何一種金屬，都有一個截止頻率，也稱極限頻率。入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應。=2\*GB3②逸出光電子的動能只與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關。入射光的頻率越大，逸出光電子的動能就越大。=3\*GB3③對于一定顏色的光（），入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。=4\*GB3④無論入射光（）怎樣微弱，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。⑵光電效應與經(jīng)典電磁理論的沖突=1\*GB3①按照光的電磁理論，光是電磁波，是變化的電場與變化的磁場的傳播。入射光照射到金屬上時，金屬中的自由電子受變化電場的驅動力作用而做受迫振動，增大入射光的強度，光波的振幅增大，當電子做受迫振動的振幅足夠大時，總可以掙脫金屬束縛而逸出，成為光電子，不應存在極限頻率。②按照光的電磁理論，光越強，光子的初動能應該越大。=3\*GB3③按照光的電磁理論，光電子的產(chǎn)生需要較長的時間而不是瞬間。=3\*GB2⑶光子說=1\*GB3①在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量與光的頻率成正比，即，其中普朗克常量。②光子說對光電效應的解釋：(a)光子的能量只與光的頻率有關，電子吸收到光子的頻率越大，獲得的能量也就越多。當能量足以使電子擺脫金屬的束縛時，它就從金屬表面逸出，成為光電子，因而存在一個截止頻率。(b)根據(jù)能量守恒定律，逸出光電子的最大初動能：。這就是著名的愛因斯坦光電效應方程，為金屬的逸出功。(c)入射光越強，單位體積內(nèi)的光子數(shù)就越多。光子數(shù)越多，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)也就越多。(d)電子一次性吸收光子的全部能量，不需要積累能量的時間，因此光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。典例精講【例1.1】（2019春?桂林期末）在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時（）A．鋅板帶正電 B．鋅板帶負電 C．指針不帶電 D．鋅板有正電子飛出【分析】用弧光燈照射鋅板，發(fā)生光電效應，鋅板失去電子，從而可以得出鋅板和指針的電性?！窘獯稹拷猓篈BC．鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，導致指針帶正電。故A正確，BC錯誤；D．光電子是光電效應中從金屬中逸出的電子，帶負電，故D錯誤。故選：A。【例1.2】（2019春?揚州期末）有一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，可能使金屬產(chǎn)生光電效應的措施是（）A．改用頻率更小的紫外線照射 B．改用光子能量更大的射線照射 C．改用強度更大的原紫外線照射 D．延長原紫外線的照射時間【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，根據(jù)題意先判斷出紫外線的頻率與金屬的極限頻率的大小關系，從而即可進行分析。【解答】解：用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，知紫外線的頻率小于金屬的極限頻率，要能發(fā)生光電效應，需改用頻率更大的光照射。能否發(fā)生光電效應與入射光的強度和照射時間無關。故B正確，ACD錯誤。故選：B?！纠?.3】（2019春?寶安區(qū)期末）如圖所示，某實驗小組把一驗電器與鋅板相連，現(xiàn)用一弧光燈照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器金屬片張開一定的夾角，則（）A．驗電器和鋅板帶同種電荷 B．用X射線照射鋅板，驗電器金屬片不會張開夾角 C．用紅外線燈照射鋅板，也一定能使驗電器張開一定角度 D．用兩個相同的弧光燈同時照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動能將變?yōu)樵瓉淼膬杀丁痉治觥炕」鉄粽丈滗\板，發(fā)出光電子，鋅板帶正電，金屬箔張開一定的夾角，根據(jù)光電效應方程以及光電效應發(fā)生的條件判斷?！窘獯稹拷猓篈．弧光燈照射鋅板，發(fā)生光電效應，發(fā)出光電子，鋅板帶正電，驗電器也帶正電，故A正確；B、驗電器也帶正電，驗電器金屬片會張開夾角。故B錯誤；C、用紅外線燈照射鋅板，不一定發(fā)生光電效應，則不一定能使驗電器張開一定角度。故C錯誤；D、根據(jù)廣大學員分享可知，用兩個相同的弧光燈同時照射鋅板產(chǎn)生的光電子最大初動能將不變。故D錯誤故選：A?！纠?.4】（2019春?廣安期末）愛因斯坦提出光是一份一份傳播的，每一份叫光量子，簡稱光子，其能量E＝hν，從而很好地解釋了光電效應現(xiàn)象。愛因斯坦光電效應方程是光電效應現(xiàn)象的一個重要方程，它是根據(jù)下列哪個定律推導出來的（）A．歐姆定律 B．能量守恒定律 C．庫侖定律 D．動量守恒定律【分析】根據(jù)物理學史和常識解答，記住愛因斯坦對光電效應的解釋即可?！窘獯稹拷猓簮垡蛩固棺钤缯J識到了能量子的意義，為解釋光電效應的實驗規(guī)律，愛因斯坦結合能量守恒定律提出了光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象。故B正確，ACD錯誤故選：B。2．康普頓效應⑴光的散射光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。⑵康普頓效應1918~1922年，美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長相同的成分外，還有波長大于的成分，這個現(xiàn)象叫做康普頓效應?？灯疹D的學生，中國留學生吳有訓測試了多種物質對X射線的散射，證實了康普頓效應的普遍性。=3\*GB2⑶康普頓效應與經(jīng)典電磁理論的沖突按照經(jīng)典電磁理論，由于光是電磁振動的傳播，入射光引起物質內(nèi)部帶電微粒的受迫振動，振動著的帶電微粒從入射光吸收能量，并向四周輻射，這就是散射光。散射光的頻率應該等于帶電粒子受迫振動的頻率，也就是入射光的頻率，因而散射光的波長與入射光的波長應該相同，不會出現(xiàn)的散射光。經(jīng)典理論與實驗事實又一次出現(xiàn)矛盾。=4\*GB2⑷光子模型對康普頓效應的解釋康普頓用光子的模型成功地解釋了這種效應。基本思想是：X射線的光子不僅具有能量，也像其他粒子那樣具有動量，X射線的光子與晶體中的電子碰撞時要遵守能量守恒和動量守恒定律，求解這些方程，可以得出散射光波長的變化值。理論結果與實驗符合得很好。=5\*GB2⑸光子的動量：典例精講【例2.1】（2019春?永定區(qū)校級月考）下列說法不正確的是（）A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體是一種理想化模型，其輻射強度與溫度有關，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，會把一部分動量轉移給電子，因此光子散射后波長變短【分析】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性。光的波長越長，波動性越明顯，波長越短，其粒子性越顯著。根據(jù)黑體輻射的定義以及特點分析；根據(jù)光子的動量與光的波長的關系分析?！窘獯稹拷猓篈、光電效應表明光具有一定的能量，能說明光具有粒子性，故A正確；B、衍射是波特有的現(xiàn)象，熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，故B正確；C、黑體體是一種理想化模型，黑體輻射的實驗規(guī)律可用量子理論來解釋，其輻射強度與溫度有關，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。故C正確；D、在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉移給電子，則動量減小，根據(jù)λ=?本題選擇不正確的，故選：D?！纠?.2】（2019春?韓城市期末）下列說法正確的是（）A．愛因斯坦在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說 B．光電效應、康普頓效應表明光具有粒子性 C．不確定性關系只適用于電子和光子等微觀粒子，不適用于其他宏觀物體 D．一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變，它的質子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個【分析】普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說。光電效應現(xiàn)象和康普頓效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。根據(jù)β衰變的本質理解?！窘獯稹拷猓篈、普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說。故A錯誤；B、光電效應現(xiàn)象和康普頓效應現(xiàn)象說明光即具有能量，也具有動量，具有粒子性。故B正確；C、不確定性關系只適用于電子和光子等微觀粒子，也適用于其他宏觀物體。故C錯誤；D、根據(jù)β衰變的本質可知，一個放射性原子核發(fā)生一次β衰變，它的質子數(shù)增加一個，中子數(shù)減少一個。故D正確故選：BD?！纠?.3】（2019?陸良縣二模）以下說法正確的是（）A．盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構模型 B．太陽輻射能量來自核聚變，目前采用核電站發(fā)電的能量均來自核聚變反應 C．一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多能輻射5種不同頻率的光子 D．按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大 E．康普頓效應說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性【分析】盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構模型。目前采用核電站發(fā)電的能量均來自裂變反應。一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，根據(jù)Cn【解答】解：A、盧瑟福通過α粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構模型，故A正確。B、太陽輻射能量來自核聚變，目前采用核電站發(fā)電的能量均來自重核裂變反應。故B錯誤。C、一個氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，最多能輻射C4D、按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道遷到半徑較大的軌道時，庫侖力對電子做負功，電子的動能減小，要吸收光子，原子總能量增大，故D正確。E、康普頓效應說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性，故E正確。故選：ADE。【例2.4】（2019春?啟東市校級期中）利用金屬晶格（大小約10﹣10m）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速，然后讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。己知電子質量為m、電量為e、初速度為零，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是（）A．該實驗說明電子具有波動性 B．實驗中電子束的德布羅意波長為λ=?C．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越不明顯 D．若用相同動能的質子代替電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯【分析】干涉與衍射是波所特有的現(xiàn)象；由動能定理求出電子的速度，然后求出德布羅意波的波長；波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯，根據(jù)德布羅意波波長公式分析波長與加速電壓及粒子質量的關系，然后判斷衍射現(xiàn)象是否明顯?！窘獯稹拷猓篈、實驗得到了電子的衍射圖樣，說明電子這種實物粒子發(fā)生了衍射，說明電子具有波動性，故A正確；B、由動能定理可得，eU=12mv2﹣0，電子加速后的速度v=2eUmC、由電子的德布羅意波波長公式λ=?D、物體動能與動量的關系是P=2mEk，由于質子的質量遠大于電子的質量，所以動能相同的質子的動量遠大于電子的動量，由λ故選：ABC。三、波粒二象1．光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象和光的電磁理論，證明光具有波動性；光電效應現(xiàn)象和光子說證明光具有粒子性。無法用其中的一種性質解釋所有光現(xiàn)象，所以認定光既有粒子性，又有波動性，即具有波粒二象性。當研究個別光子的行為時，呈現(xiàn)的是粒子性；當研究大量光子的連續(xù)行為時，呈現(xiàn)的是波動性。光的波長越長，其波動性越顯著，光的波長越短，其粒子性越顯著。典例精講【例1.1】（2019春?天津期末）下列關于光的說法中，正確的是（）A．光有時是波，有時是粒子 B．光電效應表明在一定條件下，光子可以轉化為電子 C．光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有粒子性 D．光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性【分析】光既具有波動性，又具有粒子性；光電效應現(xiàn)象中能產(chǎn)生光電子，但不是光子轉化為電子；光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性；光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性?！窘獯稹拷猓篈、光既具有波動性又具有粒子性，故具有波粒二象性。故A錯誤；B、光電效應現(xiàn)象中能產(chǎn)生光電子，但不是光子轉化為電子。故B錯誤；C、光的干涉現(xiàn)象和光的衍射現(xiàn)象說明光具有波動性。故C錯誤；D、光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。故D正確；故選：D?！纠?.2】（2019春?啟東市期末）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 B．光電效應現(xiàn)象揭示了光具有粒子性 C．康普頓效應揭示了光具有波動性 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等【分析】黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋；光電效應現(xiàn)象和康普頓效應都揭示了光具有粒子性；動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長不相等?！窘獯稹拷猓篈、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故A錯誤；B、光電效應現(xiàn)象揭示了光具有粒子性。故B正確；C、康普頓效應揭示了光具有粒子性。故C錯誤；D、動能相等的質子和電子，因質子質量比電子質量大得多，依據(jù)動能Ek=p22m故選：B?！纠?.3】（2019春?迎澤區(qū)校級月考）關于光的波粒二象性下列說法正確的是（）A．光子說完全否定了波動說 B．光波頻率越高，波動性越明顯 C．個別光子易表現(xiàn)出粒子性，大量光子易表現(xiàn)出波動性 D．光的波粒二象性是指光和經(jīng)典的波和微粒都很相似【分析】光子說完善光的本性，沒有否定波動說；光的波動性與粒子性與宏觀粒子不相同；依據(jù)光的波粒二象性，即可求解?！窘獯稹拷猓篈、光子說的確立，沒有完全否定了波動說，使人們對光的本性認識更完善，光既有波動性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A錯誤。B、光波頻率越高，波長越短，粒子性越明顯，故B錯誤。C、光具有波粒二象性，個別光子易表現(xiàn)出粒子性，大量光子易表現(xiàn)出波動性，故C正確。D、光具有波粒二象性，與宏觀概念中的波相同又與微觀概念中的粒子完全不相同，故D錯誤。故選：C?！纠?.4】（2019春?孝感期末）手機大多有拍照功能，用來衡量其拍照性能的一個重要的指標就是像素，像素可理解為光子打在光屏上的一個亮點，300萬像素的手機拍出的照片比30萬像素的手機拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為（）A．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性 B．光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的 C．光是一種粒子，它和物質的作用是一份一份的 D．大量光子表現(xiàn)光具有粒子性【分析】光是一種粒子，它和物質的作用是“一份一份”進行的，用很弱的光做雙縫干涉實驗時的照片上的白點就是光子落在膠片上的痕跡，清楚的顯示了光的粒子性，光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個光子也有波動性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關，大量光子表明光具有波動性。【解答】解：AD、光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性，故A正確，D錯誤；B、光的波粒二象性是光的內(nèi)在屬性，即使是單個光子也有波動性，跟光子的數(shù)量和光子之間是否有相互作用無關，故B錯誤；C、光是一種粒子，它和物質的作用是“一份一份”進行的，用很弱的光做雙縫干涉實驗時的照片上的白點就是光子落在膠片上的痕跡，清楚的顯示了光的粒子性，但數(shù)碼相機拍出的照片不是白點，所以不是因為此原因，故C錯誤；故選：A。2．粒子的波動性德布羅意考慮到普朗克量子理論和愛因斯坦光子理論的成功，大膽把光的波粒二象性推廣到實物粒子，如電子、質子等。他提出假設：實物粒子也具有波動性。這種與實物粒子相聯(lián)系的波后來稱為德布羅意波，也叫做物質波。1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實驗，證實了電子的波動性。說明：這部分內(nèi)容深入講解的話涉及量子力學的知識，高考也極少考察，因此老師根據(jù)課堂實際情況簡單說明即可。隨堂練習一．選擇題（共10小題）1．（2019春?涼州區(qū)校級期末）關于光電效應的規(guī)律，下面說法中正確的是（）A．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能也就越大 B．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，如果入射光的強度減弱，從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加 C．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應 D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則所有金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定相同2．（2019?懷柔區(qū)模擬）如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上。當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉一定角度，則（）A．鋅板帶正電，驗電器帶負電 B．從鋅板逸出電子的動能都相等 C．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角不變 D．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小3．（2019春?鄭州期末）關于光電效應，下列說法正確的是（）A．光電效應現(xiàn)象顯示了光的波動性 B．照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關 C．在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會一直增加 D．入射光的頻率低于截止頻率時才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象4．（2019春?沙雅縣校級期中）用某種色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子飛出，如果光的強度減弱而頻率不變，則（）A．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，仍有光電子飛出 B．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子飛出 C．光電子從金屬表面逸出時的最大初動能減小 D．單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目不變5．（2019春?諸暨市校級期中）下列關于波粒二象性的說法正確的是（）A．光電效應揭示了光的波動性 B．使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上不會出現(xiàn)衍射圖樣 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性6．（2019春?宿遷期末）以下說法中正確的是（）A．電子是實物粒子，運動過程中只能體現(xiàn)粒子性 B．光子的數(shù)量越多，傳播過程中其粒子性越明顯 C．光在傳播過程中，只能顯現(xiàn)波動性 D．高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，故不會“失準”7．（2019春?信州區(qū)校級月考）波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有粒子性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等8．（2019?淮南模擬）下列選項中，說法正確的是（）A．借助于能量子的假說，愛因斯坦得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合非常好 B．光電效應現(xiàn)象表明，光具有波動性 C．盧瑟福提出核式結構模型，很好地解釋了α粒子散射實驗中的現(xiàn)象 D．β射線是高速電子流，它的穿透能力比α射線和γ射線都弱9．（2017春?金州區(qū)校級期中）下列說法正確的是（）A．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分能量轉移給電子，因此，光子散射后波長變小 B．玻爾的原子結構理論是在盧瑟福核式結構學說上引入了量子理論 C．某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少2個 D．在黑體輻射中隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都會增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較長的方向移動10．用X射線照射石墨后，散射出來的X射線的波長（）A．變長 B．變短 C．不變 D．變長變短都用可能出現(xiàn)二．多選題（共3小題）11．（2017?紹興模擬）下列說法正確的是（）A．“物體的長度”體現(xiàn)了量子化的思想 B．發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度能增大光電子的最大初動能 C．比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定 D．能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性12．（2019?鹽城一模）如圖所示，用導線將驗電器與潔凈的鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器箔片不張開。用紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，移走紫外線燈，用帶負電的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器箔片張角減?。桓挠眉t外線燈照射鋅板，結果發(fā)現(xiàn)驗電器箔片不張開。則說明（）A．用紫外線燈照射后鋅板帶正電 B．用紅外線燈照射后鋅板帶負電 C．紅外線的頻率小于鋅的極限頻率 D．紫外線的頻率小于鋅的極限頻率13．（2019春?綦江區(qū)校級月考）能說明光具有粒子性的實驗（）A．α粒子的散射實驗 B．光電效應實驗 C．電子衍射實驗 D．康普頓效應實驗三．計算題（共2小題）14．（2018秋?紹興月考）真空光電管（又稱電子光電管）由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極絲構成，如圖（a）所示是半圓柱面陰極式光電管，陰極材料的逸出功為W，陽極與陰極同軸放置，當頻率為v的入射光穿過光窗照到陰極上時，由于光電效應，逸出的電子在電場作用下作加速運動，最后被高電位陽極接收，形成光電流。不計電子重力及電子之間的相互作用。已知元電荷為e，電子質量為m，普朗克常量為h。（1）給光電管兩極加上電壓U，求陰極表面逸出的電子的最大初速度vm和到達陽極的電子的最大動能。（2）圖（b）是小明畫出的光電管橫截面示意圖。他撤去光電管兩極的電壓，在半徑為R的半圓平面內(nèi)加一垂直截面向外的勻強磁場，只考慮電子在截面內(nèi)的運動。（Ⅰ）研究發(fā)現(xiàn)，要使電子能運動到陽極處，逸出時的速度必須大于5v，求感應強度B值；所加磁場的磁（Ⅱ）進一步研究表明，陰陽兩極沒有同軸會造成到達陽極的光電子數(shù)目不同，小明拿到一個“次品”，其陽極比正常圓心位置向右偏離了，假設光電子且只考慮速度為vm的光電子，從陰極表面均勻逸出，則此情況下到達陽極的光電子數(shù)是正常情況的百分之幾？（可能用到的三角函數(shù)sin37°=35，sin39°15．（2017?洛陽二模）某光電管用金屬鈉作為陰極金屬，已知金屬鈉的逸出功為2.29eV，現(xiàn)用波長為300nm的光照射金屬鈉表面，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J?s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10﹣19C，1nm＝10﹣9m，求：（1）金屬鈉的截止頻率（2）光電子的最大初動能（3）該光電管的遏止電壓．（結果均保留兩位有效數(shù)字）四．解答題（共2小題）16．（2018春?興慶區(qū)校級期末）如圖所示，靜電計與鋅板相連，現(xiàn)用紫外燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定的偏角。（1）現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指計偏角將（填“增大”、“減小”或“不變”）（2）使靜電計指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉。那么，若改用強度更大的紅外燈照射鋅板，可觀察到靜電計指針（填“有”或“無”）偏轉。17．（2019春?昌平區(qū)期末）光電效應和康普頓效應深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量。我們知道光子的能量E＝hv，動量P=?λ，其中γ為光的頻率，h為普朗克常量，λ為光的波長。由于光子具有動量，當光照射到物體表面時，會對物體表面產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I表示。一臺發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束頻率為γa．該激光器在單位時間內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)N；b．該激光作用在物體表面時產(chǎn)生的光壓I。

隨堂練習參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2019春?涼州區(qū)校級期末）關于光電效應的規(guī)律，下面說法中正確的是（）A．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能也就越大 B．當某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應，如果入射光的強度減弱，從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加 C．對某金屬來說，入射光波長必須大于一極限值，才能產(chǎn)生光電效應 D．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，則所有金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定相同【分析】光電效應具有瞬時性，根據(jù)光電效應方程判斷光電子的最大初動能與什么因素有關．【解答】解：A、根據(jù)光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大。故A正確。B、光電效應具有瞬時性，入射光的強度不影響發(fā)出光電子的時間間隔。故B錯誤。C、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即入射光的波長小于金屬的極限波長。故C錯誤。D、不同的金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應方程Ekm＝hv﹣W0，知同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應，光電子的最大初動能不同。故D錯誤。故選：A。2．（2019?懷柔區(qū)模擬）如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上。當用紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏轉一定角度，則（）A．鋅板帶正電，驗電器帶負電 B．從鋅板逸出電子的動能都相等 C．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角不變 D．撤去光源，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小【分析】當用紫外線照射時，鋅板發(fā)生光電效應，光電子從鋅板上飛出，鋅板帶正電；根據(jù)光電效應方程分析；毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電?！窘獯稹拷猓篈、用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉，說明用紫外線照射鋅板能發(fā)生光電效應，鋅板失去電子，故鋅板一定帶正電；驗電器與鋅板連接，所以驗電器也帶正電。故A錯誤；B、根據(jù)光電效應方程可知，從鋅板飛出的光電子的最大初動能相等，但不是所以光電子的動能都相等。故B錯誤；CD、毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，若撤去光源就不再產(chǎn)生光電效應，將毛皮摩擦過的橡膠棒與鋅板接觸，鋅板上的正電荷被中和，所以將發(fā)現(xiàn)驗電器指針偏角會變小。故C錯誤，D正確。故選：D。3．（2019春?鄭州期末）關于光電效應，下列說法正確的是（）A．光電效應現(xiàn)象顯示了光的波動性 B．照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關 C．在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會一直增加 D．入射光的頻率低于截止頻率時才會發(fā)生光電效應現(xiàn)象【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，根據(jù)光電效應方程知，光子頻率越大，光電子的最大初動能越大，光強度會影響單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目?！窘獯稹拷猓篈、光電效應說明了光子具有粒子性，故A錯誤；B、根據(jù)光電效應方程知，Ekm＝hv﹣W0，可知若照射同種金屬，逸出光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，故B正確；C、在光照條件不變的情況下，隨著所加電壓增加，光電流會達到一個飽和值，即飽和光電流，不能一直增加，故C錯誤；D、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，入射光的波長必須小于極限波長，故D錯誤。故選：B。4．（2019春?沙雅縣校級期中）用某種色光照射到金屬表面時，金屬表面有光電子飛出，如果光的強度減弱而頻率不變，則（）A．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，仍有光電子飛出 B．光的強度減弱到某一最低數(shù)值時，就沒有光電子飛出 C．光電子從金屬表面逸出時的最大初動能減小 D．單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目不變【分析】發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率。光的強弱不影響光電子的能量，只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，最大初動能與入射光的頻率有關，頻率不變最大初動能不變?！窘獯稹拷猓篈B、發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于截止頻率。若入射光的頻率不變，仍然能發(fā)生光電效應，故A正確，B錯誤。C、逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，頻率不變最大初動能不變，故C錯誤；D、光的強弱只影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，光的強度減弱則單位時間內(nèi)飛出的光電子數(shù)目減小。故D錯誤故選：A。5．（2019春?諸暨市校級期中）下列關于波粒二象性的說法正確的是（）A．光電效應揭示了光的波動性 B．使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上不會出現(xiàn)衍射圖樣 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性【分析】光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義；光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性；相鄰原子之間的距離大致與中子的德布羅意波長相同故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念；康普頓效應表明光子有動量，揭示了光的粒子性的一面?！窘獯稹拷猓篈、光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性。故A錯誤；B、根據(jù)光的波動性與粒子性的實驗可知，使光子一個一個地通過單縫，若時間足夠長，底片上仍然會出現(xiàn)衍射圖樣。故B錯誤；C、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故C錯誤；D、熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性。故D正確。故選：D。6．（2019春?宿遷期末）以下說法中正確的是（）A．電子是實物粒子，運動過程中只能體現(xiàn)粒子性 B．光子的數(shù)量越多，傳播過程中其粒子性越明顯 C．光在傳播過程中，只能顯現(xiàn)波動性 D．高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，故不會“失準”【分析】根據(jù)德布羅意理論可知，實物同樣具有波粒二象性。光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義。波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性?！窘獯稹拷猓篈、根據(jù)德布羅意理論可知，實物同樣具有波粒二象性，實物粒子的運動有特定的軌道，是因為實物粒子的波動性不明顯而已，故A錯誤；B、大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，故B錯誤；C、光子既有波動性又有粒子性，光在傳播過程中，即可以表現(xiàn)波動性也可以表現(xiàn)粒子性，故C錯誤；D、高速飛行的子彈由于德布羅意波長較短，粒子性明顯，故不會“失準“，故D正確。故選：D。7．（2019春?信州區(qū)校級月考）波粒二象性時微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A．光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有粒子性 C．黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋 D．動能相等的質子和電子，它們的德布羅意波長也相等【分析】光子既有波動性又有粒子性，波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義；光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性；相鄰原子之間的距離大致與中子的德布羅意波長相同故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念；【解答】解：A、光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性。故A正確；B、衍射是波特有的性質；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性。故B錯誤；C、黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋，而普朗克借助于能量子假說，完美的解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念。故C錯誤；D、由P＝hcλ及P=故選：A。8．（2019?淮南模擬）下列選項中，說法正確的是（）A．借助于能量子的假說，愛因斯坦得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合非常好 B．光電效應現(xiàn)象表明，光具有波動性 C．盧瑟福提出核式結構模型，很好地解釋了α粒子散射實驗中的現(xiàn)象 D．β射線是高速電子流，它的穿透能力比α射線和γ射線都弱【分析】普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元。光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。盧瑟福的原子核式結構很好解釋了α粒子散射實驗現(xiàn)象。β射線是高速電子流，穿透能力弱于γ射線，強于α射線?！窘獯稹拷猓篈、普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元。故A錯誤；B、光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，故B錯誤；C、盧瑟福的原子核式結構很好解釋了α粒子散射實驗現(xiàn)象，故C正確；D、明確各種射線電離性和穿透性能力強弱，β射線是高速電子流，穿透能力弱于γ射線，強于α射線，故D錯誤。故選：C。9．（2017春?金州區(qū)校級期中）下列說法正確的是（）A．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分能量轉移給電子，因此，光子散射后波長變小 B．玻爾的原子結構理論是在盧瑟福核式結構學說上引入了量子理論 C．某原子核經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，核內(nèi)中子數(shù)減少2個 D．在黑體輻射中隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都會增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較長的方向移動【分析】在康普頓效應中，散射光子的動量減小，根據(jù)德布羅意波長公式判斷光子散射后波長的變化。玻爾的原子結構理論引入了量子理論；知道原子核衰變質量數(shù)和電荷數(shù)守恒。隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動?！窘獯稹拷猓篈、在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉移給電子，則動量減小，根據(jù)λ=?B、玻爾的原子結構理論，是在盧瑟福核式結構學說的基礎上引入了量子理論，故B正確；C、某原子核經(jīng)過一次α衰變，電荷數(shù)減小2，質量數(shù)減小4，一次β衰變后電荷數(shù)增加1，質量數(shù)不變，所以經(jīng)過一次α衰變和兩次β衰變后，質量數(shù)減小4，電荷數(shù)不變。所以核內(nèi)中子數(shù)減少4個。故C錯誤。D、隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加，另一方面輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。故D錯誤故選：B。10．用X射線照射石墨后，散射出來的X射線的波長（）A．變長 B．變短 C．不變 D．變長變短都用可能出現(xiàn)【分析】在康普頓效應中，根據(jù)λ=?【解答】解：在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉移給電子，則動量減小，根據(jù)λ=?故選：A。二．多選題（共3小題）11．（2017?紹興模擬）下列說法正確的是（）A．“物體的長度”體現(xiàn)了量子化的思想 B．發(fā)生光電效應時，增大入射光的強度能增大光電子的最大初動能 C．比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定 D．能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性【分析】“物體的長度”可以分割，不能體現(xiàn)量子化的思想．發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關．比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定．能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性．結合這些知識分析．【解答】解：A、“物體的長度”可以分割，可以取小數(shù)，不能體現(xiàn)量子化的思想，故A錯誤。B、根據(jù)愛因斯坦光電效應方程：12mvC、比結合能越大，表示原子核中核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定，故C正確。D、根據(jù)熱力學第二定律可知，涉及熱現(xiàn)象的宏觀自然過程都具有方向性，能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。故D正確。故選：CD。12．（2019?鹽城一模）如圖所示，用導線將驗電器與潔凈的鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器箔片不張開。用紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，移走紫外線燈，用帶負電的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器箔片張角減?。桓挠眉t外線燈照射鋅板，結果發(fā)現(xiàn)驗電器箔片不張開。則說明（）A．用紫外線燈照射后鋅板帶正電 B．用紅外線燈照射后鋅板帶負電 C．紅外線的頻率小于鋅的極限頻率 D．紫外線的頻率小于鋅的極限頻率【分析】用紫外線照射時，鋅板發(fā)生光電效應，光電子從鋅板上飛出，鋅板帶正電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，故接觸鋅板時部分電荷被中和，導致電量減??；當入射光的頻率大于極限頻率時才發(fā)生光電效應，據(jù)此可比較紅外線頻率和鋅板極限頻率的大小關系?！窘獯稹拷猓篈、橡膠棒帶負電當其接觸鋅板時發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，這說明鋅板帶電量減小，故鋅板一定帶正電，部分電量被橡膠棒所帶負電中和；則A正確B、C、若用紅外線照射，發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉，這說明沒有發(fā)生光電效應，故金屬鋅的極限頻率大于紅外線的頻率。則B錯誤，C正確D、因紫外線燈照射鋅板，驗電器箔片張開，發(fā)生了光電效應，則紫外線的頻率大于鋅的極限頻率，故D錯誤故選：AC。13．（2019春?綦江區(qū)校級月考）能說明光具有粒子性