2025高考物理步步高同步練習選修3學習筆記答案精析

2025高考物理步步高同步練習選修3學習筆記答案精析第一章分子動理論1分子動理論的基本內(nèi)容第1課時物體是由大量分子組成的探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)6.02×1023個NA(2)eq\f(M,NA)eq\f(Vmol,NA)(3)Vmol＝NAV0僅適用于固體和液體，不適用于氣體．例1C[已知氧氣的密度和阿伏加德羅常數(shù)，可以求出單位體積氧氣的質(zhì)量，但求不出氧氣的摩爾質(zhì)量，故A錯誤；已知氧氣分子的體積和阿伏加德羅常數(shù)，求不出氧氣的摩爾質(zhì)量，故B錯誤；一摩爾氧氣分子的質(zhì)量是摩爾質(zhì)量，一摩爾氧氣含有阿伏加德羅常數(shù)個分子，已知氧氣分子的質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)，可以求出氧氣的摩爾質(zhì)量，故C正確；已知氧氣分子的體積和氧氣分子的質(zhì)量，求不出氧氣的摩爾質(zhì)量，故D錯誤．]例2D[1m3銅含有的原子數(shù)為eq\f(NA,Vmol)，根據(jù)ρ＝eq\f(M,Vmol)，得eq\f(NA,Vmol)＝eq\f(ρNA,M)，選項A正確；1個銅原子的質(zhì)量為m＝eq\f(M,NA)，選項B正確；1個銅原子占有的體積為eq\f(Vmol,NA)，因為ρ＝eq\f(M,Vmol)，所以eq\f(Vmol,NA)＝eq\f(M,ρNA)，選項C正確；1kg銅所含有的原子數(shù)目為eq\f(NA,M)≠ρNA，選項D錯誤．]二、例3(1)1kg(2)3×1025個(3)4×10－10m解析(1)根據(jù)m＝ρV代入數(shù)據(jù)可得該液化水的質(zhì)量m＝1kg(2)該液化水的物質(zhì)的量n＝eq\f(m,M)水分子數(shù)：N＝nNA則得N＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(1,1.8×10－2)×6.0×1023個≈3×1025個．(3)建立水分子的球模型每個水分子的體積為V0＝eq\f(V,N)＝eq\f(V,\f(ρV,M)NA)＝eq\f(M,ρNA)又V0＝eq\f(1,6)πd3故得水分子直徑d＝eq\r(3,\f(6M,πρNA))解得d≈4×10－10m.例4(1)4×1022個(2)3×10－9m解析(1)設(shè)氙氣的物質(zhì)的量為n，則n＝eq\f(ρV,M)氙氣分子的總數(shù)：N＝eq\f(ρV,M)NA＝eq\f(6.0×1.6×10－3,0.131)×6×1023個≈4×1022個；(2)每個分子所占的空間為：V0＝eq\f(V,N)設(shè)分子間平均距離為a，則有：V0＝a3則a＝eq\r(3,\f(V,N))＝eq\r(3,\f(1.6×10－3,4×1022))m≈3×10－9m.第2課時分子熱運動和分子間的作用力探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究1．①②⑤2．不正確．3．不正確．分子的熱運動是永不停息的．雖然溫度降低，分子的無規(guī)則運動變慢，但不會停止，所以當溫度降低到0℃以下時，分子的無規(guī)則運動仍然不會停止．例1A[溫度越高，擴散進行得越快，故A正確；擴散現(xiàn)象是分子熱運動引起的分子的遷移現(xiàn)象，沒有產(chǎn)生新的物質(zhì)，是物理現(xiàn)象，故B錯誤；擴散現(xiàn)象在氣體、液體和固體中都能發(fā)生，故C錯誤；液體中的擴散現(xiàn)象不是由于液體的對流形成的，而是因液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的，故D錯誤．]例2C[炭粒在水中做布朗運動，題圖是懸浮在水中的炭粒的運動位置連線的圖片，而并非炭粒無規(guī)則運動的軌跡，故A錯誤；布朗運動是小顆粒受到不同方向的液體分子無規(guī)則運動產(chǎn)生的撞擊力不平衡引起的，炭粒做無規(guī)則運動是由于水分子的無規(guī)則運動引起的，故B錯誤；顆粒越小，溫度越高，布朗運動越劇烈；對比甲、乙兩個圖，在相同時間間隔內(nèi)，乙運動的距離更大，說明乙的無規(guī)則運動更加劇烈；如果水溫相同，題圖甲中炭粒的顆粒比較大；如果炭粒大小相同，乙的水溫較高，故C正確，D錯誤．]例3B[熱運動是指大量分子的永不停息的無規(guī)則運動，并不是物體受熱后所做的運動，也不是單個分子的永不停息的無規(guī)則運動，也不是溫度高的物體中的分子的無規(guī)則運動，故選B.]二、導(dǎo)學探究(1)不相等．此時玻璃板和液面分子間的作用力表現(xiàn)為引力，所以在使玻璃板離開水面時彈簧測力計的示數(shù)要大于玻璃板的重力．(2)不是．雖然兩物體靠得很緊，但絕大部分分子間距離仍很大，達不到分子引力起作用的距離，所以不會粘在一起．例4C[分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的，當r＝r0時，F(xiàn)引＝F斥，分子所受的合力為零，并非不受力；當r<r0時，F(xiàn)斥>F引，合力為斥力，并非只受斥力，故A、B錯誤．當分子間的距離從0.5r0增大到10r0的過程中，分子間的引力和斥力都減小，而且斥力比引力減小得快，分子間作用力的合力先減小到零，再增大，最后減小，故C正確，D錯誤．]例5C[碎玻璃不能拼合在一起，是由于分子間距離達不到分子引力起作用的范圍之內(nèi)，并不是玻璃分子間斥力起作用，選項A錯誤；用打氣筒給自行車打氣需用力向下壓活塞，是氣體壓強作用的緣故，不能說明氣體分子間有斥力，選項B錯誤；固體很難被拉伸，也很難被壓縮，說明分子間既有引力又有斥力，選項C正確；水和酒精混合后的體積小于原來體積之和，說明分子間有空隙，選項D錯誤．]2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小精析典題提升能力例1(1)②在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積，再測出一滴的體積；③在水面上先撒上爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定(2)1.2×10－9解析(1)②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應(yīng)先用累積法測出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先撒上爽身粉，再滴油酸酒精溶液，穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出有清晰輪廓的油膜．(2)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V＝4.8×10－3×0.10%×10－6m3＝4.8×10－12m3，故油酸分子直徑d＝eq\f(V,S)＝eq\f(4.8×10－12,40×10－4)m＝1.2×10－9m.例2(1)115(2)8×10－12(3)7×10－10(4)Bcm2＝1.15×102cm2.(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是V＝eq\f(1,75)×eq\f(6,1×104)mL＝8×10－6mL＝8×10－12m3.(3)油酸分子的直徑約為d＝eq\f(V,S)＝eq\f(8×10－6mL,1.15×102cm2)≈7×10－8cm＝7×10－10m.(4)將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積，導(dǎo)致油酸體積V偏大，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故A錯誤；計算油膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理，會導(dǎo)致油膜面積S偏大，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏小，故B正確；計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)，會導(dǎo)致油膜面積S偏小，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故C錯誤；水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，會導(dǎo)致油膜面積S偏小，根據(jù)d＝eq\f(V,S)可知，會導(dǎo)致計算的油酸分子直徑偏大，故D錯誤．3分子運動速率分布規(guī)律探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)拋擲次數(shù)較少時，正面向上或向下完全是偶然的，但次數(shù)很多時，正面向上或向下的概率是相等的．(2)無碰撞時氣體分子將做勻速直線運動，但由于分子之間的頻繁碰撞，使得氣體分子的速度大小和方向頻繁改變，運動變得雜亂無章．(3)分子在做無規(guī)則運動，造成其速率有大有?。疁囟壬邥r，所有分子熱運動的平均速率增大，即大部分分子的速率增大了，但也有少數(shù)分子的速率減?。?C[布朗運動是固體小顆粒的運動，故A錯誤；氣體分子的運動是雜亂無章的，表示氣體分子的速度大小和方向具有不確定性，與溫度的關(guān)系是統(tǒng)計規(guī)律，故B錯誤；氣體分子的相互作用力十分微弱，氣體分子可以自由運動造成氣體沒有固定形狀，故C正確；氣體分子的相互作用力十分微弱，但是由于頻繁撞擊使得氣體分子間的距離不是一樣大，故D錯誤．]二、例2A[由題圖可知，同一溫度下，氧氣分子速率呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布特點，A正確．溫度越高，平均速率越大，但不是所有分子運動速率都變大，B錯誤；由圖知，隨著溫度升高，速率較大的分子數(shù)增多，所以氧氣分子的平均速率變大，氧氣分子中速率小的分子所占比例變低，故C、D錯誤．]三、導(dǎo)學探究(1)不是，是分子撞擊器壁而產(chǎn)生的．(2)氣體壓強等于大量氣體分子在器壁單位面積上的平均作用力，氣體壓強大小與氣體分子的數(shù)密度和氣體分子的平均速率有關(guān)．例3D[氣體對容器器壁的壓強，是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生的．故選D.]例4A[氣體體積不變，氣體分子數(shù)密度不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，氣體溫度升高，氣體分子平均速率變大，根據(jù)動量定理，分子對器壁平均撞擊力變大．故選A.]4分子動能和分子勢能探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)分子動能是指單個分子熱運動的動能，但分子是無規(guī)則運動的，因此各個分子的動能以及一個分子在不同時刻的動能都不盡相同，所以研究單個分子的動能沒有意義，我們主要關(guān)心的是大量分子的平均動能．(2)溫度是大量分子無規(guī)則熱運動的集體表現(xiàn)，含有統(tǒng)計的意義，對于個別分子，溫度是沒有意義的．所以物體溫度升高時，個別分子的動能可能減小，也可能不變．(3)不是．分子的平均動能與宏觀物體運動的速度無關(guān)．例1B[某物體溫度是0℃，物體中分子的平均動能并不為零，因為分子在永不停息地做無規(guī)則運動，A錯誤；溫度是分子熱運動平均動能的標志，溫度越高的物體，分子的平均動能越大，但由于分子的質(zhì)量不一定相同，則分子平均速率不一定大，B正確，C錯誤；物體內(nèi)分子無規(guī)則熱運動的速度與機械運動的速度無關(guān)，物體的運動速度越大，不能代表物體內(nèi)部分子的熱運動越激烈，所以物體的溫度不一定高，D錯誤．]例2B[因為溫度是分子平均動能的標志，溫度相同，兩種氣體的分子平均動能相同，所以選項A錯誤；因為氫氣和氧氣的分子質(zhì)量不同，所以兩種氣體分子的平均速率不同，由Ek＝eq\f(1,2)mv2可得，分子質(zhì)量大的平均速率小，故選項B正確，D錯誤；雖然兩種氣體分子平均動能相等，但由于兩種氣體的質(zhì)量不清楚，即分子數(shù)目關(guān)系不清楚，故選項C錯誤．]二、導(dǎo)學探究(1)分子力做功對應(yīng)分子勢能的變化．(2)分子勢能先減小后增大．例3B[當r<r0時，分子力表現(xiàn)為斥力，隨分子間距離r增大，分子勢能Ep減小；當r>r0時，分子力表現(xiàn)為引力，隨分子間距離r增大，分子勢能Ep增大；當r＝r0時，分子力為零，此時分子勢能最小，故選項B正確．]三、導(dǎo)學探究(1)微觀上：物體的內(nèi)能取決于物體所含分子的總數(shù)、分子的平均動能和分子間的距離．宏觀上：物體的內(nèi)能取決于物體所含物質(zhì)的量、溫度、體積及物態(tài)．(2)物體的機械能變化時其溫度和體積不一定變化，因此其內(nèi)能不一定變化，兩者之間沒有必然聯(lián)系．組成物體的分子在做永不停息的無規(guī)則運動，因此物體的內(nèi)能不可能為零．例4B[溫度高低反映分子平均動能的大小，但由于物體不同，分子數(shù)目不同，所處狀態(tài)不同，無法比較內(nèi)能大小，故A錯誤；由于分子不停地做無規(guī)則運動，因此，任何物體內(nèi)能不可能為零，故B正確；內(nèi)能相同的物體，它們的分子平均動能不一定相同，故C錯誤；物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和分子數(shù)有關(guān)，故D錯誤．]第二章氣體、固體和液體1溫度和溫標探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)體積、壓強和溫度(2)不是例1B[開空調(diào)2min內(nèi)教室里的氣體溫度要變化，故不是平衡態(tài)，A錯誤；兩物體溫度不同，接觸后高溫物體會向低溫物體傳熱，是非平衡態(tài)，B正確；0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，周圍環(huán)境會向冰水混合物傳熱，不是平衡態(tài)，C錯誤；壓縮密閉容器中的空氣，要對空氣做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是平衡態(tài)，D錯誤．]二、導(dǎo)學探究(1)因為體溫計與人體溫度相同，即達到了熱平衡．(2)體溫計的示數(shù)繼續(xù)上升，因為體溫計玻璃泡的溫度與水的溫度不相同，沒有達到熱平衡．例2D[兩系統(tǒng)達到熱平衡時的標志是它們的溫度相同，或者說它們的冷熱程度相同，故A、B正確；量體溫時溫度計需和身體接觸5分鐘是為了讓溫度計跟身體達到熱平衡，故C正確；標準狀況下冰水混合物的溫度為0℃，與0℃的水能達到熱平衡，故D錯誤．]例3C[處于熱平衡的系統(tǒng)，如果受到外界的影響，狀態(tài)參量會隨之變化，溫度也會變化，故A錯誤；熱平衡定律對多個系統(tǒng)也適用，故B錯誤；如果兩個系統(tǒng)彼此接觸而狀態(tài)參量不再變化，這兩個系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個系統(tǒng)一定處于熱平衡，故C正確；兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們的溫度一定相同，故D錯誤．]三、導(dǎo)學探究(1)不是．由熱脹冷縮可知，當外界溫度越高時，氣體膨脹越厲害，細管內(nèi)的水柱越低．(2)274.151例4A[由T＝t＋273K可知A對，B錯．絕對零度在現(xiàn)實中無法達到，C、D錯．]2氣體的等溫變化第1課時封閉氣體壓強的計算探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)同一水平液面C、D處壓強相同，可得pA＝p0＋ρgh.(2)以活塞為研究對象，受力分析如圖所示，由平衡條件得mg＋p0S＝pS，則p＝p0＋eq\f(mg,S).例1C[以缸套為研究對象，有pS＋Mg＝p0S，所以封閉氣體的壓強p＝p0－eq\f(Mg,S)，故應(yīng)選C.]例2D[以圓板為研究對象，對圓板受力分析，如圖所示，豎直方向受力平衡，則pS′cosθ＝p0S＋Mg，因為S′＝eq\f(S,cosθ)，所以peq\f(S,cosθ)·cosθ＝p0S＋Mg，可得p＝p0＋eq\f(Mg,S)，D正確．]例365cmHg60cmHg解析設(shè)管的橫截面積為S，選a的下端面為參考液面，它受向下的壓力為(pA＋ph1)S，受向上的大氣壓力為p0S，由于系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，則(pA＋ph1)S＝p0S，所以pA＝p0－ph1＝(75－10)cmHg＝65cmHg，再選b的左下端面為參考液面，由連通器原理知：液柱h2的上表面處的壓強等于pB，則(pB＋ph2)S＝pAS，所以pB＝pA－ph2＝(65－5)cmHg＝60cmHg.二、導(dǎo)學探究下落過程中對液柱受力分析如圖所示由牛頓第二定律得：p0S＋mg－pS＝ma①a＝g②聯(lián)立①②解得p＝p0.例4p0＋eq\f(mF,M＋mS)解析選取汽缸和活塞整體為研究對象，汽缸和活塞相對靜止時有：F＝(M＋m)a①以活塞為研究對象，由牛頓第二定律有：pS－p0S＝ma②聯(lián)立①②解得：p＝p0＋eq\f(mF,M＋mS).第2課時實驗：探究氣體等溫變化的規(guī)律精析典題提升能力例1(1)增加連接處的密封性防止漏氣保證實驗的恒溫條件(2)A解析(1)在柱塞上涂油目的是增加連接處的密封性防止漏氣，移動活塞要緩慢，目的是為了保證實驗的恒溫條件．(2)p－eq\f(1,V)圖線的斜率k與氣體的質(zhì)量和體積都有關(guān)系，題圖乙中的圖線彎曲，斜率變小，說明氣體溫度降低或氣體質(zhì)量減小，所以圖線彎曲的可能原因是環(huán)境溫度降低或氣體漏出．故選A.例2(1)見解析圖(2)一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比解析(1)作圖如圖所示．(2)由圖可知p－eq\f(1,V)圖線過原點，即一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積的倒數(shù)eq\f(1,V)成正比，所以壓強與體積成反比．例3(1)D(2)見解析圖(3)正比(4)系統(tǒng)誤差解析(1)推拉活塞時，動作要慢，使溫度與環(huán)境溫度保持一致，故A錯誤；推拉活塞時，手不能握住注射器筒，防止對其起加熱作用，故B錯誤；氣壓傳感器與注射器之間的軟管脫落后，氣體質(zhì)量變化，需重新實驗，故C錯誤；活塞和注射器筒之間的摩擦并不影響壓強的測量，故D正確．(2)將表格中的數(shù)據(jù)在坐標軸中描出來，然后用直線連接起來，連線的時候，使盡可能多的點分布在直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)，圖像如圖所示．(3)當溫度不變時，壓強p與體積V的積是一個常數(shù)，則有pV＝C，則V＝eq\f(1,p)C，可得V與eq\f(1,p)成正比；(4)由于在實驗中未考慮軟管中氣體的體積，體積的讀數(shù)值總是比實際值小，故實驗結(jié)果有一定的誤差，此誤差屬于系統(tǒng)誤差．第3課時氣體的等溫變化探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)變小．(2)由玻意耳定律pV＝C可知，壓強變小，氣體的體積增大．(3)內(nèi)外壓強不相等，氣泡內(nèi)壓強大于外部壓強．例10.39m解析設(shè)玻璃管的橫截面積為S，以管內(nèi)封閉的空氣為研究對象．玻璃管開口向上放置時，管內(nèi)空氣的壓強p1＝p0＋ph，空氣的體積V1＝l1S.當玻璃管開口向下放置時，管內(nèi)空氣的壓強p2＝p0－ph，這時空氣的體積V2＝l2S.溫度不變，由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即(p0＋ph)l1S＝(p0－ph)l2S，解得l2＝eq\f(p0＋ph,p0－ph)l1≈0.39m.例2eq\f(H－h(huán)p0S＋G,H)解析以密閉氣體為研究對象，初狀態(tài)：壓強p1＝p0＋eq\f(G,S)，體積V1＝hS，末狀態(tài)：壓強p2＝p0＋eq\f(G－F,S)，體積V2＝HS.由玻意耳定律得p1V1＝p2V2，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(G,S)))hS＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p0＋\f(G－F,S)))HS，解得F＝eq\f(H－h(huán)p0S＋G,H).二、導(dǎo)學探究(1)T1，一定質(zhì)量的某種氣體，溫度越高，氣體壓強與體積的乘積必然越大，在p－V圖上的等溫線就越高．(2)T2，直線的斜率為p與V的乘積，斜率越大，pV乘積越大，溫度就越高．例3A[D→A是一個等溫過程，A正確；BC是等溫線，而A到B溫度升高，B、C錯誤；B→C是一個等溫過程，溫度不變，D錯誤．]例4D[由題圖可知，pAVA＝pBVB，所以A、B兩狀態(tài)的溫度相等，在同一等溫線上．由于離原點越遠的等溫線溫度越高，如圖所示，所以從狀態(tài)A到狀態(tài)B，氣體溫度應(yīng)先升高后降低，分子平均速率先增大后減小，故選D.]3氣體的等壓變化和等容變化第1課時氣體的等壓變化和等容變化探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究水銀柱向上移動．說明了在保持氣體壓強不變的情況下，封閉氣體的體積隨溫度的升高而增大．例1C[當水銀柱最下端恰好上升到A、B處時，電路自動斷開，此時空氣柱長度為L1＝L0＋eq\f(L,2).在此過程中空氣柱的壓強不變，設(shè)玻璃管的橫截面積為S，根據(jù)蓋－呂薩克定律有eq\f(SL0,T0)＝eq\f(SL1,T1)，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得T1＝330K，C正確．]二、導(dǎo)學探究(1)放置一段時間后，杯內(nèi)的空氣溫度降低，壓強減小，外界的大氣壓強大于杯內(nèi)空氣壓強，所以杯蓋很難打開．(2)車胎在烈日下曝曬，胎內(nèi)的氣體溫度升高，氣體的壓強增大，把車胎脹破．例2(1)1.2×105Pa87℃(2)－33℃到87℃之間解析(1)汽缸恰好開始向左運動時，汽缸與水平地面間的摩擦力為最大靜摩擦力，此時對汽缸有：pS＝p0S＋Ff可得汽缸內(nèi)氣體壓強為：p＝p0＋eq\f(Ff,S)＝1.2×105Pa氣體發(fā)生了等容變化，則eq\f(p0,T0)＝eq\f(p,T)代入數(shù)據(jù)得：T＝360K即：t＝87℃(2)當汽缸恰好開始向右運動時，氣體的溫度有最低值，汽缸內(nèi)氣體壓強為：p′＝p0－eq\f(Ff,S)＝0.8×105Pa氣體發(fā)生了等容變化，則eq\f(p0,T0)＝eq\f(p′,T′)代入數(shù)據(jù)得：T′＝240K即：t′＝－33℃故汽缸內(nèi)氣體的溫度在－33℃到87℃之間時，汽缸靜止不動．例3B[假設(shè)A、B中所裝氣體的體積不變，即V1、V2不變，A、B中所裝氣體溫度分別為283K和293K，當溫度升高ΔT時，容器A內(nèi)氣體的壓強由p1增至p1′，Δp1＝p1′－p1，容器B內(nèi)氣體的壓強由p2增至p2′，Δp2＝p2′－p2，由查理定律得Δp1＝eq\f(p1,283K)ΔT，Δp2＝eq\f(p2,293K)ΔT，由題意知p1＝p2，所以Δp1＞Δp2，即水銀柱應(yīng)向右移動．故選B.]例4(1)4kg(2)640cm3解析(1)設(shè)固體A的體積為ΔV.T1＝300K，p1＝1.0×105Pa，V1＝(60×40－ΔV)cm3T2＝330K，p2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1.0×105＋\f(mg,40×10－4)))Pa，V2＝V1由狀態(tài)1到狀態(tài)2為等容過程，由查理定律有eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)代入數(shù)據(jù)得m＝4kg(2)T3＝360K，p3＝p2，V3＝(64×40－ΔV)cm3由狀態(tài)2到狀態(tài)3為等壓過程，由蓋－呂薩克定律有eq\f(V2,T2)＝eq\f(V3,T3)代入數(shù)據(jù)得ΔV＝640cm3.三、例5B[當緩慢升高缸內(nèi)氣體溫度時，氣體先發(fā)生等容變化，根據(jù)查理定律，缸內(nèi)氣體的壓強p與熱力學溫度T成正比，圖線的延長線過原點；當缸內(nèi)氣體的壓強等于p0時，氣體發(fā)生等壓膨脹，圖線平行于T軸，故選B.]第2課時理想氣體、氣體實驗定律的微觀解釋探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究由于氣體實驗定律只在壓強不太大、溫度不太低的條件下理論結(jié)果與實驗結(jié)果一致，為了使氣體在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律，引入了理想氣體的概念．例1B[實際氣體在溫度不低于零下幾十攝氏度、壓強不超過大氣壓的幾倍時，可以當成理想氣體來處理，理想氣體實際上并不存在，只是一種理想模型，A錯誤，B正確；理想氣體的熱力學溫度T與分子的平均動能eq\x\to(Ek)成正比，C錯誤；體積減小時，分子的密集程度增大，D錯誤．]二、導(dǎo)學探究從A→B為等溫變化過程，根據(jù)玻意耳定律可得pAVA＝pBVB①從B→C為等容變化過程，根據(jù)查理定律可得eq\f(pB,TB)＝eq\f(pC,TC)②由題意可知：TA＝TB③VB＝VC④聯(lián)立①②③④式可得eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC).例2C[一定質(zhì)量的理想氣體壓強不變，體積與熱力學溫度成正比，溫度由100℃上升到200℃時，體積增大為原來的1.27倍，故A錯誤；理想氣體狀態(tài)方程成立的條件為氣體可看作理想氣體且質(zhì)量不變，故B錯誤；由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，C正確，D錯誤．]例3D[根據(jù)eq\f(pV,T)＝C，可知熱力學溫度之比等于pV乘積之比，即TA∶TB∶TC＝(3×1)∶(2×3)∶(1×5)＝3∶6∶5，故選D.]例4(1)1.2×105Pa(2)10cm(3)540K解析(1)對B中氣體，根據(jù)玻意耳定律得p0LS＝pL1S解得p＝1.2×105Pa(2)對B中的活塞由平衡條件有pS＝p0S＋kx解得x＝10cm(3)系統(tǒng)達到穩(wěn)定后，容器A中活塞距底部的距離為L2＝L＋x＋L－L1＝45cm兩活塞看作整體，有p＝p′對A中氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得eq\f(p0LS,T0)＝eq\f(p′L2S,T)聯(lián)立解得T＝540K.三、導(dǎo)學探究(1)在微觀上，氣體的溫度決定氣體分子的平均動能，體積決定分子的數(shù)密度，而分子的平均動能和分子數(shù)密度決定氣體的壓強．(2)輪胎的容積不發(fā)生變化，隨著氣體不斷地打入，輪胎內(nèi)氣體分子的數(shù)密度不斷增大，溫度不變意味著氣體分子的平均動能沒有發(fā)生變化，單位時間內(nèi)單位面積上碰撞次數(shù)增多，故氣體壓強不斷增大，輪胎會越來越“硬”．例5B[從p－V圖像中的AB圖線看，氣體由狀態(tài)A到狀態(tài)B為等容升壓變化，根據(jù)查理定律，一定質(zhì)量的理想氣體，當體積不變時，壓強跟熱力學溫度成正比，由A到B是壓強增大，溫度升高，分子平均動能增加，故A錯誤；理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，氣體的溫度升高，內(nèi)能增加，故B正確；氣體體積不變，氣體分子的數(shù)密度不變，溫度升高，氣體分子平均速率增大，則氣體分子在單位時間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)增加，故C、D錯誤．]專題強化變質(zhì)量問題理想氣體的圖像問題探究重點提升素養(yǎng)例1B[方法一設(shè)打氣筒每次打入p0＝1atm，ΔV＝500cm3的氣體，相當于壓強為p＝1.5atm的氣體體積為ΔV′，由玻意耳定律得：p0ΔV＝pΔV′①打氣次數(shù)為n，則p(V＋nΔV′)＝p′V②聯(lián)立①②解得：n＝15.方法二溫度不變，由玻意耳定律得pV＋np0ΔV＝p′V，代入數(shù)據(jù)解得n＝15.]例2D[鋼瓶的容積為2V0，抽氣筒容積為V0，最初鋼瓶內(nèi)氣體壓強為p0，抽氣過程氣體溫度不變，由玻意耳定律，第一次抽氣有p0·2V0＝p1V0＋p1·2V0第二次抽氣有p1·2V0＝p2V0＋p2·2V0第三次抽氣有p2·2V0＝p3V0＋p3·2V0第四次抽氣有p3·2V0＝p4V0＋p4·2V0經(jīng)過計算有p4＝eq\f(16,81)p0，D正確．]針對訓(xùn)練1B[由玻意耳定律得p1V0＝p0V0＋p0V，代入數(shù)據(jù)可得V＝380L，即容器中剩余20L壓強為p0的氣體，而在壓強為p0下原來氣體的總體積為400L，所以剩余氣體的質(zhì)量與原來氣體的質(zhì)量之比等于同壓下氣體的體積之比，即eq\f(20,400)＝eq\f(1,20)，B正確．]例3(1)600K600K300K(2)見解析atm，pB＝4atm，pC＝2atm，pD＝2atm，VA＝10L，VC＝40L，VD＝20L.(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)＝eq\f(pDVD,TD)，可得TC＝eq\f(pCVC,pAVA)·TA＝eq\f(2×40,4×10)×300K＝600K，TD＝eq\f(pDVD,pAVA)·TA＝eq\f(2×20,4×10)×300K＝300K，由題意知B到C是等溫變化，所以TB＝TC＝600K.(2)因由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等溫變化，由玻意耳定律有pBVB＝pCVC，得VB＝eq\f(pCVC,pB)＝eq\f(2×40,4)L＝20L.在V－T圖上狀態(tài)變化過程的圖線由A、B、C、D各狀態(tài)依次連接(如圖)，AB是等壓膨脹過程，BC是等溫膨脹過程，CD是等壓壓縮過程．針對訓(xùn)練2B[A圖中C→A是不過原點的傾斜直線，不是等容變化，故A不符合題意；B圖中A→B是等壓降溫，B→C是等溫膨脹，C→A是等容升溫，故B符合題意；C圖中A→B是等容降溫，B→C為等溫升壓，C→A為等壓升溫，故C不符合題意；D圖中A→B是等壓升溫，B→C為等容降溫，C→A為等溫升壓，故D不符合題意．]專題強化理想氣體的綜合問題探究重點提升素養(yǎng)例1(1)1.5atm(2)10cm(3)177℃解析(1)當推力F＝2×103N，活塞N達到平衡狀態(tài)時，A汽缸中氣體的壓強為pA′＝p0＋eq\f(F,S)＝1.5×105Pa＝1.5atm(2)A汽缸中氣體原來的壓強及體積分別為pA＝1atm，VA＝12LA氣體發(fā)生等溫變化，由pAVA＝pA′VA′代入數(shù)據(jù)解得VA′＝8L則活塞N向右移動的距離為Δx＝eq\f(VA－VA′,S)＝eq\f(12－8×103,400)cm＝10cm(3)B汽缸中氣體原來的壓強、溫度分別為pB＝1atm，TB＝300K后來壓強為pB′＝pA′＝1.5×105Pa＝1.5atmB汽缸中氣體發(fā)生等容變化，由eq\f(pB,TB)＝eq\f(pB′,TB′)解得TB′＝eq\f(pB′,pB)TB＝eq\f(1.5,1)×300K＝450K即tB′＝177℃.例222.5cm7.5cm解析設(shè)U形管兩端豎直朝上時，左、右兩邊氣體的壓強分別為p1和p2.U形管水平放置時，兩邊氣體壓強相等，設(shè)為p.此時原左、右兩邊氣柱長度分別變?yōu)閘1′和l2′.由平衡條件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ為水銀密度，g為重力加速度大?。刹Ｒ舛芍猵1l1＝pl1′②p2l2＝pl2′③兩邊氣柱長度的變化量大小相等l1′－l1＝l2－l2′④由①②③④式和題給條件得l1′＝22.5cml2′＝7.5cm例3(1)450K(2)14cm解析(1)設(shè)細管的橫截面積為S，以AB內(nèi)封閉的氣體為研究對象．初態(tài)p1＝p0＋5cmHg，V1＝30cm·S，T1＝300K當水平管內(nèi)水銀全部進入豎直管內(nèi)時，p2＝p0＋15cmHg，體積V2＝40cm·S，設(shè)此時溫度為T2，由理想氣體狀態(tài)方程得：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得T2＝450K(2)保持溫度不變，初態(tài)p2＝p0＋15cmHg，體積V2＝40cm·S，末態(tài)p3＝p0＋25cmHg由玻意耳定律得：p2V2＝p3V3解得V3＝36cm·S故需要加入的水銀長度l＝(30＋20－36)cm＝14cm.4固體探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)①單晶體有規(guī)則的幾何形狀，多晶體和非晶體無規(guī)則的幾何形狀．②不是．由于多晶體是許多單晶體雜亂無章地組合而成的，所以多晶體也沒有規(guī)則的幾何形狀．(2)玻璃片上石蠟的熔化區(qū)呈圓形，說明玻璃沿各個方向的導(dǎo)熱性能相同．云母片上石蠟的熔化區(qū)呈橢圓形，說明云母沿不同方向的導(dǎo)熱性能不相同．例1D[晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔化溫度，石英是單晶體，有確定的熔點，有確定的幾何形狀，A、C錯誤，D正確；沿垂直于x軸晶面上的壓電效應(yīng)最顯著，其他方向不明顯，故具有各向異性的壓電效應(yīng)，B錯誤．]例2B[由題圖(b)知，甲、丙有確定的熔點，乙沒有確定的熔化溫度，所以甲、丙是晶體，乙是非晶體，由題圖(a)知，甲、乙的導(dǎo)熱性能呈各向同性，丙的導(dǎo)熱性能呈各向異性，所以丙是單晶體，B正確．]二、導(dǎo)學探究(1)它們的微觀結(jié)構(gòu)不同．(2)金剛石是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間的作用力強，所以金剛石的硬度大．石墨是層狀結(jié)構(gòu)，層與層間距離較大，原子間的作用力較弱，所以石墨的硬度小．這說明組成物質(zhì)的微粒按照不同的規(guī)則在空間分布會形成不同的晶體．例3D[晶體內(nèi)部微粒排列的空間結(jié)構(gòu)決定著晶體的物理性質(zhì)不同；也正是由于它的微粒按一定規(guī)律排列，使單晶體具有規(guī)則的幾何外形，選項A、B正確；非晶體的內(nèi)部微粒是無規(guī)則排列的，選項C正確；石墨與金剛石的硬度相差甚遠是由于它們內(nèi)部微粒的排列結(jié)構(gòu)不同，石墨的層狀結(jié)構(gòu)決定了它的質(zhì)地松軟，而金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了其中碳原子間的作用力很強，所以金剛石有很大的硬度，選項D錯誤．]例4B[石墨和金剛石是碳的同素異形體，其化學性質(zhì)相同；組成它們的微粒的空間結(jié)構(gòu)不同，石墨中的碳原子排列為層狀結(jié)構(gòu)，層與層間距離很大，所以其質(zhì)地松軟；金剛石中的碳原子排列緊密，相互間作用力很強，所以其質(zhì)地堅硬，故選項B正確．]5液體探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)液體表面層內(nèi)分子間距離大于r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力．(2)不同．小昆蟲、縫衣針能在水面上不下沉是液體表面張力在起作用．小木塊浮在水面上是重力和水的浮力平衡的結(jié)果．例1D[表面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向與液體表面相切，而非與液面垂直，故A錯誤；表面張力是液體表面層分子間的相互作用，而不是液體內(nèi)部各部分間的相互作用，故B錯誤；液體表面的分子之間引力和斥力同時存在，故C錯誤；有些小昆蟲能在水面自由行走是因為液體表面張力的作用，故D正確．]例2D[處于完全失重狀態(tài)下的水銀在表面張力的作用下，其表面被繃緊，表面積也將趨于最小，最終呈球形，故A不符合題意；水在表面張力的作用下形成了一層水膜，當昆蟲重力很小時，這層水膜可以支撐昆蟲行走，故B不符合題意；玻璃管的裂口在火焰上燒熔后，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，在表面張力的作用下會趨于球形，所以尖端會變鈍，故C不符合題意；濕的衣服很難脫下來，是由于衣服變濕后與身體之間的附著力增大的緣故，與表面張力無關(guān)，故D符合題意．]二、導(dǎo)學探究(1)水銀不浸潤玻璃，而水浸潤玻璃．(2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細管，地下的水分就不會沿毛細管上升到地面而被蒸發(fā)掉．例3D[一種液體是否浸潤某種固體，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)均有關(guān)，不能說哪種液體是浸潤液體或不浸潤液體，A錯誤；在浸潤現(xiàn)象中，附著層內(nèi)分子受到固體分子吸引力較液體內(nèi)部分子吸引力大，分子分布比液體內(nèi)部更密，因而在附著層里液體分子表現(xiàn)出相互排斥的力，附著層有擴展的趨勢，B、C錯誤，D正確．]例4A[松土是把地面的土壤鋤松，目的是破壞這些土壤里的毛細管，防止發(fā)生浸潤現(xiàn)象，可有效減少水分蒸發(fā)，保存水分，B、C錯誤，A正確；松土除了保墑外，還減少土壤下水分蒸發(fā)，提高地溫，D錯誤．]三、導(dǎo)學探究這種說法不對，液晶不是晶體，只是在物理性質(zhì)上與某些晶體相似，具有各向異性．例5B[并不是所有物質(zhì)都能形成層狀液晶，只有少數(shù)物質(zhì)在特定條件下才能形成層狀液晶，故A錯誤；層狀液晶的光學性質(zhì)具有各向異性，故B正確；層狀液晶并不是指液體和晶體的混合物，是一種特殊的物質(zhì)，液晶像液體一樣可以流動，又具有晶體各向異性的特性，故C錯誤；層狀液晶是不穩(wěn)定的，外界的微小變化，例如溫度、電場等，都會引起液晶分子排列變化，改變它的光學性質(zhì)，故D錯誤．]第三章熱力學定律1功、熱和內(nèi)能的改變探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究1．絕熱過程中，外界對系統(tǒng)做的功僅由過程的始末狀態(tài)決定，與做功的具體過程和方式無關(guān)．2．(1)可以看到硝化棉燃燒．實驗現(xiàn)象說明壓縮空氣做功，使空氣內(nèi)能增大，達到硝化棉的燃點后引起硝化棉燃燒．(2)迅速按下活塞是為了減少傳熱，盡量創(chuàng)造一個絕熱條件．例1C[向下壓活塞，活塞對氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，氣體的體積減小，氣體的壓強增大，故選C.]針對訓(xùn)練D[氣體膨脹，氣體對外做正功，又因為氣體與外界無熱量交換，由此可知氣體內(nèi)能減小，B錯誤，D正確；因忽略氣體分子間相互作用，沒有分子勢能，所以分子平均動能減小，A、C錯誤．]二、導(dǎo)學探究1．說明做功和傳熱都能改變物體的內(nèi)能．2．(1)三種方式都是熱量從一個物體傳遞到另一個物體．(2)傳熱是內(nèi)能在物體間(或一個物體的不同部分之間)轉(zhuǎn)移，做功是其他形式的能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化．例2B[太陽能熱水器是通過吸收太陽光的熱量，通過傳熱的方式將水加熱，故選B.]例3A[熱平衡的條件是溫度相等，傳熱的方向是從溫度高的物體傳向溫度低的物體；因不和外界交換能量，則在傳熱過程中高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量，故A正確．]三、例4D[熱量、功和內(nèi)能是三個不同的物理量，它們的物理意義不同，故A錯誤；功與熱量都可以作為物體內(nèi)能變化的量度，但不是物體內(nèi)能的量度，故B錯誤；熱量、功和內(nèi)能的單位相同，都是焦耳，故C錯誤；功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定，故D正確．]2熱力學第一定律3能量守恒定律探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究內(nèi)能增加了10J減少了10J沒改變例1B[因為外界對氣體做功，W取正值，即W＝8×104J；氣體內(nèi)能減少，ΔU取負值，即ΔU＝－1.2×105J；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105J－8×104J＝－2×105J，故選B.]例2B[由題意可知，氣體先等壓變化，到活塞運動到擋板處再發(fā)生等容變化，等壓變化過程氣體對外做功，做功為W＝－p0Sx＝－1×105×0.04×0.2J＝－800J，由熱力學第一定律可知，封閉氣體的內(nèi)能變化量為ΔU＝W＋Q＝(－800＋2000)J＝1200J，故選B.]二、導(dǎo)學探究這不是永動機．手表戴在手腕上，通過手臂的運動，機械手表獲得能量，供手表指針走動．若將此手表長時間放置不動，它就會停下來．例3D[A選項是指不同形式的能量間的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中能量是守恒的；B選項是指能量在不同的物體間發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中能量是守恒的，這正好是能量守恒定律的兩個方面——轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移；第一類永動機是不可能制成的，它違背了能量守恒定律，A、B、C正確．D選項中石子的機械能在變化，因受空氣阻力作用，機械能減少，但機械能并沒有消失，而是轉(zhuǎn)化成其他形式的能，D錯誤．]例4B[由于兩管粗細相同，作用在水上的大氣壓力不做功；水流動過程中重心下降，重力做正功，水的重力勢能減少，減少的重力勢能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故水的內(nèi)能增大，選項B對，A、C、D錯．]三、導(dǎo)學探究(1)由a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，氣體體積變大，因此氣體對外界做功，即W<0.(2)由p－V圖像知從a狀態(tài)變化到b狀態(tài)，體積變大而壓強不變，則溫度升高，故ΔU>0.由ΔU＝W＋Q得Q>0，即氣體吸熱，內(nèi)能增加．例5(1)375K(2)增加了400J解析(1)D→A為等溫線，則TD＝TA＝300K氣體由C到D為等壓變化，由蓋－呂薩克定律得：eq\f(VC,TC)＝eq\f(VD,TD)得：TC＝eq\f(VCTD,VD)＝375K；(2)氣體由A到B為等壓變化，則W＝－pΔV＝－2×105×3×10－3J＝－600J，由熱力學第一定律得ΔU＝Q＋W＝1000J－600J＝400J，則氣體內(nèi)能增加了400J.例6(1)1.6×105Pa(2)14J解析(1)設(shè)氣體初狀態(tài)壓強為p1，對活塞由平衡條件得p0S＝p1S＋mg解得p1＝8×104Pa氣體初狀態(tài)的溫度T1＝300K，體積V1＝h1S氣體末狀態(tài)的溫度T2＝900K，體積V2＝(h1＋h2)S對缸內(nèi)封閉氣體，由理想氣體狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)解得p2＝1.6×105Pa(2)對于封閉氣體，在此過程中外界對氣體做功為W＝－p1·ΔV＝－8×104×2×10－3×0.1J＝－16J由熱力學第一定律ΔU＝W＋Q氣體增加的內(nèi)能為ΔU＝－16J＋30J＝14J.針對訓(xùn)練1(1)eq\f(p0L,L－x)(2)－(p0xS＋WF)解析(1)以理想氣體為研究對象，初狀態(tài)p1＝p0，V1＝LS末狀態(tài)p2＝px，V2＝(L－x)S由于氣體溫度不變，由玻意耳定律p1V1＝p2V2聯(lián)立方程解得px＝eq\f(p0L,L－x)(2)在整個過程中，外界對氣體做功W＝p0xS＋WF，氣體溫度不變ΔU＝0，由熱力學第一定律有ΔU＝W＋Q，聯(lián)立方程解得Q＝－(p0xS＋WF)針對訓(xùn)練2(1)330K(2)123J解析(1)由題意得開始時桿中恰無彈力，則初狀態(tài)p1＝p0＝1.0×105Pa，T1＝300K,當汽缸相對地面剛開始滑動時，對汽缸受力分析得p2S＝p0S＋μmg，解得p2＝1.1×105Pa則由查理定律得eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T)，解得汽缸相對地面剛開始滑動時，缸內(nèi)氣體的溫度T＝330K(2)由題意汽缸緩慢移動，所以為等壓變化過程，則初狀態(tài)V1＝Sh，T3＝T＝330K當活塞恰到汽缸口時，滿足V2＝SH由蓋－呂薩克定律得eq\f(V1,T3)＝eq\f(V2,T4)解得T4＝375K又因為U＝aT所以ΔU＝375×2J－330×2J＝90J又因為汽缸滑動后，直至活塞恰到汽缸口過程中，氣體做功為W＝p2ΔV＝－33J由熱力學第一定律ΔU＝Q＋W解得Q＝123J.4熱力學第二定律探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究1．不能．兩個溫度不同的物體相互接觸時，熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，使高溫物體的溫度降低，低溫物體的溫度升高，這個過程是自發(fā)進行的，不需要任何外界的影響或者幫助，有時我們也能實現(xiàn)熱量從低溫物體傳給高溫物體，如電冰箱，但這不是自發(fā)地進行的，需要消耗電能．2．(1)不是(2)不能例1C[根據(jù)熱力學第二定律，熱量不可能從低溫物體自發(fā)地傳遞給高溫物體，而不引起其他的影響，但通過一些其他手段是可以實現(xiàn)的，故C項正確；內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能不可能自發(fā)地進行，要使內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機械能必定要引起其他變化，故A項錯誤；氣體膨脹具有方向性，故B項錯誤；擴散現(xiàn)象也有方向性，故D項錯誤．]例2A[熱力學第二定律揭示了與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程的方向性，機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程具有方向性，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能要全部轉(zhuǎn)化為機械能必須借助外部的幫助，即會引起其他變化，A選項正確，B選項錯誤；傳熱過程也具有方向性，熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但是熱量要從低溫物體傳到高溫物體，必然要引起其他變化(外界對系統(tǒng)做功)，C選項錯誤；熱機效率無法達到100%，D選項錯誤．]二、例3A[根據(jù)熱力學第一定律知，ΔU＝W＋Q＝－100J＋120J＝20J，說明內(nèi)能增加了20J，故A正確；根據(jù)熱力學第一定律ΔU＝W＋Q，ΔU的大小由W、Q共同決定，說明物體從外界吸收熱量，其內(nèi)能不一定增加，物體對外界做功，其內(nèi)能不一定減少，故B錯誤；第二類永動機沒有違背能量守恒定律，不能制成是因為它違背了熱力學第二定律，故C錯誤；通過做功的方式可以使熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，如電冰箱制冷時熱量從低溫物體傳遞給高溫物體，故D錯誤．]例4BC[A項符合熱力學第一、第二定律．冷水和杯子溫度不可能都變低，只能是一個升高一個降低，或溫度都不變，B項描述違背了熱力學第一定律．C項描述雖然不違背熱力學第一定律，但違背了熱力學第二定律．D項中冰箱消耗電能從而可以從低溫環(huán)境中提取熱量散發(fā)到溫度較高的室內(nèi)，不違背熱力學第二定律．]三、導(dǎo)學探究1．內(nèi)能．2．能量是守恒的，但能量耗散卻導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，在利用它們的時候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的能量．例5C[根據(jù)能量守恒定律，能量是不能被創(chuàng)造的，選項A錯誤；在能源的利用過程中，雖然能量在數(shù)量上并未減少，但是能源的品質(zhì)在降低，所以還需要節(jié)約能源，選項B錯誤；根據(jù)熱力學第二定律可知，自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性，選項C正確；能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能量的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了，選項D錯誤．]第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1普朗克黑體輻射理論探究重點提升素養(yǎng)例1D[一般物體的熱輻射強度除了與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)，故A錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長分布只與溫度有關(guān)，故B錯誤；黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，但黑體不一定是黑的，故C錯誤；根據(jù)黑體輻射規(guī)律可以知道，一定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值，故D正確．]例2D[不同溫度的黑體向外輻射的電磁波的波長范圍是不同的，溫度越高，向外輻射的能量中波長短的波越多，所以T1>T2，故A錯誤；由題圖可知，同一溫度下，輻射強度最大的電磁波波長不是最大的，也不是最小的，而是處在最大與最小波長之間，故B錯誤；由題圖可知，隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都會增加，同時最大輻射強度向左側(cè)移動，即向波長較短的方向移動，故C錯誤，D正確．]針對訓(xùn)練B[黑體輻射以電磁波的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射強度越大，故A、D錯誤；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故B正確，C錯誤．]例3D[能量子假說認為，物質(zhì)發(fā)射(或吸收)能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進行的，每一份最小能量單位，稱為“能量子”，能量子的能量ε＝hν，ν為帶電微粒的振動頻率，h為普朗克常量，A、B、C正確，D錯誤．]例45×1016個解析光子能量ε＝eq\f(hc,λ)光子數(shù)目n＝eq\f(E,ε)代入數(shù)據(jù)得n≈5×1016個．例5A[光是電E＝100J，設(shè)燈泡每秒發(fā)出的光子數(shù)為n，則E＝nhν＝nheq\f(c,λ)，在以電燈為球心的球面上，1m2的面積每秒通過的光子數(shù)n′＝eq\f(n,4πr2)＝eq\f(Eλ,4πr2hc)≈2.4×1017個，故選A.]2光電效應(yīng)第1課時光電效應(yīng)探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)說明發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象．(2)電壓表、電流表的示數(shù)均增大，當電流增大到一定值后，滑動變阻器的滑片再向右移動，電流也不再增大．說明存在飽和電流．(3)電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小，最后電流表的示數(shù)可能減小到0.說明存在遏止電壓．例1C[根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律可知，增大b光的照射強度，仍不會發(fā)生光電效應(yīng)；增大a光的照射強度，光電子的最大初動能保持不變，故A、B錯誤；根據(jù)a光照射鋅板能夠發(fā)生光電效應(yīng)可知，a光的頻率大于鋅板的極限頻率，根據(jù)b光照射鋅板不能發(fā)生光電效應(yīng)可知，b光的頻率小于鋅板的極限頻率，則a光的頻率大于b光的頻率，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律可知，若用b光照射另一種金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，則用a光照射該金屬時一定能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤．]例2A[開關(guān)S斷開，由于仍能發(fā)生光電效應(yīng)，光電子仍能到達陽極，故也會有電流通過電流表，故A正確；將滑動變阻器的觸點c向a移動，所加正向電壓增大，則光電子到達陽極時的速度必將變大，故B錯誤；只要光的頻率不變，就能發(fā)生光電效應(yīng)，即光電管中有光電子產(chǎn)生，故C錯誤；將電池極性反轉(zhuǎn)，光電管中仍然有光電子產(chǎn)生，只是電流表讀數(shù)可能為零，故D錯誤．]二、例3A[當電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時，電流表的示數(shù)為0，可知遏止電壓為0.9V，根據(jù)eUc＝Ekm，則光電子的最大初動能為0.9eV，則光電子的初動能可能為0.8eV，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0則逸出功為W0＝hν－Ekm＝3.6eV－0.9eV＝2.7eV，B錯誤；光電管接的是反向電壓，當開關(guān)斷開后，光電管兩端的電壓為0，逸出的光電子能夠到達另一端，則仍然有電流流過電流表G，C錯誤；改用能量為2eV的光子照射，因光子能量小于逸出功，則不會發(fā)生光電效應(yīng)，D錯誤．]針對訓(xùn)練B[由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得，Ek＝hν－W0，由動能定理得，Ek＝eU，若用a、b單色光照射同種金屬，逸出功W0相同．當νa＞νb時，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項A錯誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項C錯誤；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故選項D錯誤．]例4C[由ε＝hν知，光子的能量與頻率成正比，則A、B兩種光子的頻率之比為2∶1，故A錯誤；EkA＝hνA－W0，EkB＝hνB－W0，解得eq\f(EkA,EkB)＝eq\f(hνA－W0,hνB－W0)≠eq\f(2,1)，W0＝EkA－2EkB，故B錯誤，C正確；該金屬的截止頻率為νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(EkA－2EkB,h)，故D錯誤．]第2課時康普頓效應(yīng)光的波粒二象性探究重點提升素養(yǎng)例1B[在康普頓效應(yīng)中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把部分動量轉(zhuǎn)移給電子，則光子動量減小，但速度仍為光速c，根據(jù)p＝eq\f(hν,c)，知光子頻率減小，康普頓效應(yīng)說明光子不但具有能量而且具有動量，揭示了光的粒子性，故A、C、D錯誤，B正確．]例2B[由康普頓效應(yīng)特點知，散射光子波長變長，D錯誤；光電效應(yīng)現(xiàn)象是赫茲最先發(fā)現(xiàn)的，A錯誤；由光電效應(yīng)的概念知，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，光電效應(yīng)中，X射線頻率越高，從同種原子中飛出的光電子的最大初動能越大，C錯誤．]例3C[能量守恒定律和動量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，既適用于宏觀世界也適用于微觀世界．光子與電子碰撞時遵循這兩個守恒定律，光子與電子碰撞前光子的動量p＝eq\f(h,λ)，當光子與電子碰撞時，光子的一些動量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的動量p′＝eq\f(h,λ′)，又由p＞p′，可知λ<λ′，選項C正確．]例4C[光子說的確立，沒有完全否定波動說，使人們對光的本質(zhì)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；光的波粒二象性，與宏觀概念中的波相同，與微觀概念中的粒子不相同，故B錯誤；波動說和粒子說都有其正確性，但又都是不完善的，都有其不能解釋的實驗現(xiàn)象，故C正確；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都說明光具有粒子性，故D錯誤．]例5C[一切光都具有波粒二象性，光的有些現(xiàn)象(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動性，光的有些現(xiàn)象(如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，A錯誤；電子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式存在的物質(zhì)，光子是以場形式存在的物質(zhì)，B錯誤；光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，粒子性就越顯著，C正確；大量光子運動的規(guī)律往往表現(xiàn)出波動性，D錯誤．]專題強化光電效應(yīng)方程及其應(yīng)用探究重點提升素養(yǎng)例1C[光電子在電場中做減速運動，根據(jù)動能定理得：－eU1＝0－eq\f(1,2)mvm12，則得光電子的最大初速度：vm1＝eq\r(\f(2eU1,m))，故A正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：hν1＝eU1＋W0，hν2＝eU2＋W0聯(lián)立可得普朗克常量為：h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)，代入可得金屬的逸出功：W0＝hν1－eU1＝eq\f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2)陰極K金屬的截止頻率為ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(\f(eU1ν2－U2ν1,ν1－ν2),\f(eU1－U2,ν1－ν2))＝eq\f(U2ν1－U1ν2,U2－U1)故C錯誤，B、D正確．]針對訓(xùn)練1B[根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝eUc可得：對A光，有Ek1＝1.5hν－W0＝eUc1對B光，有Ek2＝hν－W0＝eUc2且有eq\f(Uc1,Uc2)＝2解得：W0＝eq\f(1,2)hν再由W0＝hνc可得：νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(\f(1,2)hν,h)＝eq\f(1,2)ν，故B正確，A、C、D錯誤．]例2D[根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－h(huán)νc結(jié)合圖像，當Ek＝0時，b＝νc，即該金屬的截止頻率為b；當ν＝0時，Ek＝－h(huán)νc＝－a即該金屬的逸出功為a；普朗克常量為h＝k＝eq\f(a,b)則選項A、B、C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得，當入射光的頻率為2b時，光電子最大初動能為Ek＝hν′－h(huán)νc＝eq\f(a,b)·2b－a＝a而Uce＝Ek＝a，則Uc＝eq\f(a,e)，故D正確．]針對訓(xùn)練2A[根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，其中W0為金屬的逸出功，則有W0＝hνc.由此可知在Ek－ν圖像中，斜率表示普朗克常量h，橫軸截距大小表示該金屬截止頻率的大小．由題意可知，鋅的逸出功小于鎢的逸出功，因此由νc＝eq\f(W0,h)可知，鋅的截止頻率小于鎢的截止頻率，且斜率相同，故A正確，B、C、D錯誤．]例3B[根據(jù)Ek＝hν－W0＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e).當Uc＝0時，對應(yīng)的頻率為截止頻率，由題圖知，金屬A的截止頻率小于金屬B的截止頻率，故B正確；金屬的逸出功為W0＝hνc，νc是截止頻率，所以金屬A的逸出功小于金屬B的逸出功，故A錯誤；根據(jù)Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)可知圖線斜率為eq\f(h,e)，故C錯誤；由于A的逸出功較小，用相同頻率的入射光照射A、B兩金屬時，從金屬A逸出的光電子的最大初動能較大，故D錯誤．]例4B[由題圖可知，兩圖線遏止電壓相同，根據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mvm2，eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0可知，a光的頻率等于b光的頻率，A錯誤，B正確；入射光越強，飽和光電流越大，a圖線對應(yīng)的飽和光電流較大，可知a光的強度大于b光的強度，C、D錯誤．]例5D[由Ek＝hν－W0和Ek＝eUc得：eUc＝hν－W0，因為甲光照射時的遏止電壓小于乙，所以甲光的頻率小，故A錯誤；根據(jù)eUc＝hν－W0，因為丙光照射時的遏止電壓小，所以丙光的頻率小，又λ＝eq\f(c,ν)，故丙光的波長長，故B錯誤；W0只與該光電管陰極材料有關(guān)，又hνc＝W0，故乙、丙照射該光電管陰極時截止頻率相同，故C錯誤；因甲、丙照射光電管時遏止電壓相同，故單色光甲、丙的頻率相同，又Ek＝hν－W0，故甲、丙兩種光照射時產(chǎn)生光電子的最大初動能相同，故D正確．]3原子的核式結(jié)構(gòu)模型探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)陰極射線向下偏轉(zhuǎn)，與電場線方向相反，說明陰極射線帶負電．(2)由左手定則可得，在金屬板D1、D2之間單獨加垂直紙面向外的磁場，可以讓陰極射線向上偏轉(zhuǎn)．例1A[陰極射線在電場中偏向正極板一側(cè)，因此陰極射線應(yīng)該帶負電荷，A正確；陰極射線在磁場中受力情況跟負電荷受力情況相同，B錯誤；不同材料所產(chǎn)生的陰極射線的比荷相同，C錯誤；湯姆孫并沒有直接測到陰極射線粒子的電荷量，D錯誤．]例2(1)負電(2)垂直紙面向外(3)eq\f(Esinθ,B2L)解析(1)由于陰極射線在電場中向下偏轉(zhuǎn)，因此陰極射線所受靜電力方向向下，又由于勻強電場方向向上，則靜電力的方向與電場方向相反，所以陰極射線帶負電．(2)由于所加磁場使陰極射線受到向上的洛倫茲力，而與靜電力平衡，由左手定則得磁場的方向垂直紙面向外．(3)設(shè)此射線帶電荷量為q，質(zhì)量為m，當射線在D、G間做勻速直線運動時，有qE＝Bqv.當射線在D、G間的磁場中偏轉(zhuǎn)時，如圖所示，有Bqv＝eq\f(mv2,r)，同時又有L＝r·sinθ，解得eq\f(q,m)＝eq\f(Esinθ,B2L).二、導(dǎo)學探究(1)α粒子(eq\o\al(4,2)He)是從放射性物質(zhì)中發(fā)射出來的快速運動的粒子，實質(zhì)是失去兩個電子的氦原子核．質(zhì)量是電子質(zhì)量的7300倍．(2)①α粒子源：把放射性元素釙放在帶小孔的鉛盒中，放射出高能的α粒子．②帶熒光屏的放大鏡：觀察α粒子打在熒光屏上發(fā)出的微弱閃光．實驗過程：α粒子經(jīng)過一條細通道，形成一束射線，打在很薄的金箔上，由于金原子中的帶電粒子對α粒子有庫侖力的作用，一些α粒子會改變原來的運動方向．帶有顯微鏡的熒光屏可以沿題圖中虛線轉(zhuǎn)動，以統(tǒng)計向不同方向散射的α粒子的數(shù)目．(3)α粒子散射實驗的實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°.(4)α粒子帶正電，α粒子受原子中帶正電的部分的排斥力發(fā)生了大角度散射．例3C[α粒子散射實驗現(xiàn)象：絕大多數(shù)α粒子沿原方向前進，少數(shù)α粒子有大角度偏轉(zhuǎn)，所以A處觀察到的屏上的閃光次數(shù)多，B處觀察到的屏上的閃光次數(shù)少，所以選項A、B錯誤．α粒子發(fā)生散射的主要原因是受到原子核庫侖斥力的作用，所以選項D錯誤，C正確．]針對訓(xùn)練C[當α粒子穿過金箔時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變?。挥挟敠亮Ｗ优c核十分接近時，才會受到很大的庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本沿原來的方向前進，故A錯誤；造成α粒子散射角度大的原因是受到的原子核的斥力比較大，不是由于它跟電子發(fā)生了碰撞，故B錯誤；從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測使α粒子受到排斥力的原子核體積極小，實驗表明原子中心的核占有原子的全部正電和幾乎全部質(zhì)量，故C正確．]例4D[為了解釋α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里．故選D.]三、例5B[原子由原子核和核外電子組成，故A正確；原子核的質(zhì)量與電子的質(zhì)量和就是原子的質(zhì)量，故B錯誤；原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)，故C正確；原子核半徑的數(shù)量級是10－15m，故D正確．本題選不正確的，故選B.]4氫原子光譜和玻爾的原子模型第1課時氫原子光譜和玻爾的原子模型探究重點提升素養(yǎng)一、例1C[太陽光譜是吸收光譜，這是由于太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)過溫度比較低的太陽大氣層時產(chǎn)生的，所以A錯誤；霓虹燈呈稀薄氣體狀態(tài)，因此光譜是線狀譜，而煉鋼爐中熾熱鐵水產(chǎn)生的光譜是連續(xù)譜，所以B錯誤；強白光通過酒精燈火焰上的鈉鹽時，某些頻率的光被吸收，形成吸收光譜，所以C正確；光譜分析中只能用線狀譜和吸收光譜，因為它們都具備特征譜線，所以D錯誤．]例2B[高溫物體的連續(xù)譜包括了各種頻率的光，無法鑒別其組成成分，A錯誤；某種物質(zhì)發(fā)射的線狀譜中的亮線與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān)，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質(zhì)的組成成分，B正確；高溫物體發(fā)出的光通過某物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線由所經(jīng)過的物質(zhì)決定，C錯誤；某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光，當光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光，因此同一物質(zhì)線狀譜上的亮線與吸收光譜上的暗線相對應(yīng)，D錯誤．]二、導(dǎo)學探究(1)從右至左，相鄰譜線間的距離越來越?。?2)可見光區(qū)域的四條譜線的波長滿足巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，n＝3,4,5，…例3C[此公式是巴耳末在研究氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線時得到的，A錯誤；公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)，λ不能連續(xù)取值，故氫原子光譜是線狀譜，B錯誤，C正確；根據(jù)公式可知，n值越大，對應(yīng)的波長λ越短，D錯誤．]三、例4A[原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射的光子能量等于兩能級的能量差，故A正確；電子沿某一軌道繞核運動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，原子不發(fā)光，故B錯誤；電子只有由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級降低，才能輻射某一頻率的光子，故C錯誤；原子吸收光子后能量增加，能級升高，故D錯誤．]針對訓(xùn)練輻射eq\f(8,9)|E1|解析n＝3時，E3＝eq\f(E1,9)，從n＝3的激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時要輻射光子，輻射光子能量ΔE＝|E3－E1|＝eq\f(8,9)|E1|.例5C[電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時，放出光子，電子勢能減少，原子總能量減少，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，Ek＝eq\f(1,2)mv2，解得Ek＝keq\f(e2,2r)，可知半徑減小，電子動能增加，原子系統(tǒng)的電勢能減少，故A、B、D錯誤，C正確．]第2課時玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子能級躍遷探究重點提升素養(yǎng)例1B[大量處于n＝5能級的氫原子向低能級躍遷，可能輻射出Ceq\o\al(2,5)＝10種不同頻率的光子，但是這些光子中只有3→2，4→2,5→2躍遷中產(chǎn)生的光子在可見光的范圍內(nèi)，A錯誤；氫原子從n＝5能級躍遷到n＝2能級釋放的光子，其能量為ΔE52＝－0.54eV－(－3.40eV)＝2.86eV，光子的能量大于鈉的逸出功2.29eV，則用該光子照射金屬鈉能發(fā)生光電效應(yīng)，可以使金屬鈉的表面逸出光電子，故B正確；氫原子從n＝5能級躍遷到n＝1能級釋放的光子能量最大，則頻率最大，波長最短，故C錯誤；氫原子從n＝5能級躍遷到n＝4能級時向外輻射光子，原子的總能量減少，電子做圓周運動的軌道半徑變小，由eq\f(ke2,r2)＝meq\f(v2,r)知核外電子的動能增加，故D錯誤．]針對訓(xùn)練C[因為Em－En＝hν＝eq\f(hc,λ)，結(jié)合題圖可知Eb＝Ea＋Ec，所以有eq\f(hc,λb)＝eq\f(hc,λa)＋eq\f(hc,λc)，得λb＝eq\f(λaλc,λa＋λc)，故C正確．]例2B[由玻爾理論的躍遷假設(shè)可知，氫原子在各能級間躍遷，只能吸收能量值剛好等于兩能級能量差的光子．由氫原子能級關(guān)系不難算出，10.2eV剛好為氫原子n＝1和n＝2的兩能級能量差，而11eV則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)的能量差，因而氫原子能吸收前者被激發(fā)，而不能吸收后者，故A正確，B錯誤；同理可知C、D正確．]例3C[由題圖可知，只有從n＝5能級躍遷到n＝4能級釋放的光子能量為0.31eV，且為輻射的光子中能量最低的，所以n＝5，故A錯誤；吸收的光子的能量為－0.54eV－(－13.6)eV＝13.06eV，故B錯誤；從n能級直接躍遷到基態(tài)時，放出的光子能量最大，由ε＝eq\f(hc,λ)，可得輻射光的波長最短，故C正確；n能級的氫原子向低能級躍遷時可以得到Ceq\o\al(2,5)＝10種頻率的光子，故D錯誤．]例4D[這群氫原子能輻射出Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，A錯誤；波長最長的輻射光對應(yīng)的能級差最小，則是氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級產(chǎn)生的，B錯誤；處于n＝3能級的氫原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能電離，C錯誤；14.0eV大于基態(tài)氫原子的電離能，因此用能量為14.0eV的光子照射，可使基態(tài)的氫原子電離，故D正確．]例5B[氫原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，氫原子吸收光子，則能量增大，即動能和電勢能之和增大，軌道半徑增大；根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，電子動能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)，可知電子動能減小，由于動能和電勢能之和增大，則其電勢能增大，故A錯誤；根據(jù)能量守恒得hν＋E1＝eq\f(1,2)mv2，解得電離后電子的速度大小為v＝eq\r(\f(2hν＋E1,m))，故B正確；一個處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時最多可輻射出3種不同頻率的光，分別是從n＝4躍遷到n＝3，再從n＝3躍遷到n＝2，最后從n＝2躍遷到n＝1，故C錯誤；由En＝eq\f(1,n2)E1知n＝2激發(fā)態(tài)氫原子的能量為eq\f(E1,4)，其電離能等于－eq\f(E1,4)，故D錯誤．]5粒子的波動性和量子力學的建立探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究1．(1)普朗克能量子和愛因斯坦光子理論．(2)電子具有波動性．2．一切微觀粒子都存在波動性，宏觀物體(汽車)也存在波動性，只是因為宏觀物體質(zhì)量大，動量大，產(chǎn)生的物質(zhì)波的波長短，難以觀測．例1D[一切運動的物體都有一種物質(zhì)波與它對應(yīng)，所以宏觀物體和微觀粒子都具有波動性，A、B錯誤；宏觀物體的物質(zhì)波波長很短，不易觀察到它的波動性，C錯誤；由λ＝eq\f(h,p)，p＝mv可知，速度相同的質(zhì)子與電子相比，電子質(zhì)量小，動量小，故其物質(zhì)波波長更長，所以電子的波動性更明顯，D正確．]針對訓(xùn)練A[物質(zhì)波和光波都是概率波，選項A正確；實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實物粒子與光子不是同一種物質(zhì)，選項B錯誤；電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)可知，電子的動量小，由λ＝eq\f(h,p)可知，電子的波長長，選項C錯誤；由λ＝eq\f(h,p)可知，動量相等的電子和中子，波長一樣長，選項D錯誤．]例2D[由德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)所以p＝eq\f(h,λ)≈3.64×10－24kg·m/s因此熱中子的動量的數(shù)量級為10－24kg·m/s，故選D.]例3D[由動量守恒定律得p2－p1＝p，即eq\f(h,λ2)－eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ)，所以λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，故D正確．]例4D[物質(zhì)波，又稱德布羅意波，是概率波，指空間中某點某時刻可能出現(xiàn)的概率，其中概率的大小受波動規(guī)律的支配，亮條紋是電子到達概率大的地方，故A錯誤；電子是實物粒子，這兩個實驗是以電子是實物粒子為依據(jù)的，衍射與干涉是波特有的現(xiàn)象，所以電子束的衍射圖樣和干涉圖樣證實了德布羅意物質(zhì)波的假說是正確的，說明實物粒子具有波動性，故B錯誤，D正確；題圖圖樣為電子衍射和雙縫干涉圖樣，不能說明光子具有波動性，故C錯誤．]例5B[實驗得到了電子的衍射圖樣，即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錯誤；由動能定理可知，eU＝eq\f(1,2)mv2－0，經(jīng)過電場加速后電子的速度v＝eq\r(\f(2eU,m))，電子德布羅意波的波長λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,m·\r(\f(2eU,m)))＝eq\f(h,\r(2meU))，故B正確；由電子的德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓越大，電子德布羅意波長越短，衍射現(xiàn)象越不明顯，故C錯誤；質(zhì)子與電子帶電荷量相同，但是質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量，動量與動能間存在關(guān)系p＝eq\r(2mEk)，所以由λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，可知質(zhì)子的德布羅意波長小于電子的德布羅意波長，波長越小則衍射現(xiàn)象越不明顯，故D錯誤．]二、例6A[量子力學沒有否定經(jīng)典力學理論，故A錯誤；在普朗克、玻爾等人所建立的早期量子論的基礎(chǔ)上，玻恩、海森堡、薛定諤等眾多科學家逐步完善并建立了量子力學，故B正確；量子力學使人們深入認識了微觀世界的組成、結(jié)構(gòu)和屬性，故C正確；“芯片”等器件利用固體的微觀結(jié)構(gòu)對電路進行操控，是量子力學在固體物理中的應(yīng)用，故D正確．]第五章原子核1原子核的組成探究重點提升素養(yǎng)一、導(dǎo)學探究(1)說明α射線帶正電，β射線帶負電，γ射線不帶電．(2)根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中運動的半徑公式r＝eq\f(m