2019版人教版教材習(xí)題選擇性必修3

第一章分子動(dòng)理論

1.分子動(dòng)理論的基本內(nèi)容

1.把銅塊中的銅分子看成球形，且它們緊密排列，試估算銅分子的直徑。銅的密度為

8.9xlO3kg/m3,銅的摩爾質(zhì)量為6.4xlO-2kg/moL

2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣分子間的平均距離是多少？氧氣的摩爾質(zhì)量為3.2xl（?2kg/mol,Imol氣體

處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積為2.24x10-2m3?

3.以下關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法是否正確？說(shuō)明理由。

（1）布朗運(yùn)動(dòng)就是分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

（2）布朗運(yùn)動(dòng)證明，組成固體小顆粒的分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

（3）向一鍋水中撒一點(diǎn)胡椒粉，加熱時(shí)發(fā)現(xiàn)水中的胡椒粉在翻滾。這說(shuō)明溫度越高布朗運(yùn)

動(dòng)越劇烈。

（4）在顯微鏡下可以觀(guān)察到煤油中小?；覊m的布朗運(yùn)動(dòng),這說(shuō)明煤油分子在做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

4.小張?jiān)陲@微鏡下觀(guān)察水中懸浮的細(xì)微粉筆末的運(yùn)動(dòng)。他把小顆粒每隔一定時(shí)間的位置記錄

在坐標(biāo)紙上（圖1.1-8）,于是得出結(jié)論：固體小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)證明水分子的運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)

則的。小李不同意小張的結(jié)論，他認(rèn)為：“小顆粒沿著筆直的折線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明水分子在短時(shí)

間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是規(guī)則的，否則小顆粒怎么會(huì)沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？”對(duì)此，說(shuō)說(shuō)你的看法。

圖1.1-8

5.請(qǐng)描述：當(dāng)兩個(gè)分子間距離由m逐漸增大，直至遠(yuǎn)大于r°時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為引力

還是斥力？當(dāng)兩個(gè)分子間距離由ro逐漸減小，分子間的作用力表現(xiàn)為引力還是斥力？

2.實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

L把一片很薄的均勻塑料薄膜放在鹽水中，調(diào)節(jié)鹽水的密度，使薄膜能在鹽水中懸浮，此時(shí)

鹽水的密度為IZxltPkg/n?。用天平測(cè)出尺寸為lOcmx20cm的這種塑料薄膜的質(zhì)量是36g,

請(qǐng)計(jì)算薄膜的厚度。

2.“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，有兩個(gè)非常巧妙的設(shè)計(jì)，請(qǐng)你借鑒這兩個(gè)設(shè)計(jì)思路,

完成以下實(shí)驗(yàn)：（1）現(xiàn)需要在一個(gè)燒杯中倒入0.01g食鹽供以后做實(shí)驗(yàn)用，但現(xiàn)有的電子秤

最小只能稱(chēng)1g的質(zhì)量，怎么辦？請(qǐng)定量地具體說(shuō)明操作的步驟。（2）有一小捆粗細(xì)均勻的

細(xì)鐵絲，要較精確地測(cè)量細(xì)鐵絲的橫截面積，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣測(cè)量？說(shuō)出所需的器材和測(cè)量

方法。

3.在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用

注射器測(cè)得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，等油膜形狀穩(wěn)

定后，把玻璃板蓋在淺盤(pán)上并描畫(huà)出油膜的輪廓，如圖1.2-4所示。圖中正方形小方格的邊

長(zhǎng)為1cm。(1)1滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積是多少？(2)油膜的面積是多少？

(3)按以上數(shù)據(jù)，估算油酸分子的大小。

圖1.2-4

3.分子運(yùn)動(dòng)速率分布規(guī)律

L從宏觀(guān)上看，一定質(zhì)量的氣體體積不變僅溫度升高或溫度不變僅體積減小都會(huì)使壓強(qiáng)增大。

從微觀(guān)上看，這兩種情況有沒(méi)有區(qū)別？

2.體積都是1L的兩個(gè)容器，裝著質(zhì)量相等的氧氣，其中一個(gè)容器內(nèi)的溫度是0℃,另一個(gè)容

器的溫度是100℃。請(qǐng)說(shuō)明：這兩個(gè)容器中關(guān)于氧分子運(yùn)動(dòng)速率分布的特點(diǎn)有哪些相同？有

哪些不同？

3.有甲、乙、丙、丁四瓶氫氣。甲的體積為V,質(zhì)量為相，溫度為f,壓強(qiáng)為小乙、丙、丁

的體積、質(zhì)量、溫度如下所述。

(1)乙的體積大于匕質(zhì)量、溫度和甲相同。

(2)丙的溫度高于3體積、質(zhì)量和甲相同。

(3)丁的質(zhì)量大于相、溫度高于3體積和甲相同。試問(wèn)：乙、丙、丁的壓強(qiáng)是大于p還是

小于P?或等于P?請(qǐng)用氣體壓強(qiáng)的微觀(guān)解釋來(lái)說(shuō)明。

4.我們知道，大量隨機(jī)事件的整體會(huì)表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。例如，某一區(qū)域各輛共享單車(chē)的

行駛方向是隨機(jī)事件，但大量隨機(jī)事件的統(tǒng)計(jì)結(jié)果就能顯示出一定的規(guī)律。某人想利用共享

單車(chē)的大數(shù)據(jù)為本市規(guī)劃的幾條公交線(xiàn)路提供設(shè)計(jì)思路。圖1.3-5顯示了共享單車(chē)停放位置

的分布圖，共享單車(chē)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中也能記錄用戶(hù)每次使用共享單車(chē)的時(shí)間、路程等信息(圖

1.3-6)。據(jù)此可以統(tǒng)計(jì)“在某區(qū)域、某時(shí)段沿不同道路騎行的人數(shù)”“在某區(qū)域、某時(shí)段沿某道

路騎行超過(guò)1km、2km、3km的人數(shù)”等。你認(rèn)為還可以統(tǒng)計(jì)哪些對(duì)規(guī)劃公交線(xiàn)路有價(jià)值的

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)？請(qǐng)說(shuō)出利用這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的思路。

圖1.3-5圖1.3-6

4.分子動(dòng)能和分子勢(shì)能

1.在一個(gè)密閉容器內(nèi)有一滴15℃的水，過(guò)一段時(shí)間后，水滴蒸發(fā)變成了水蒸氣，溫度還是

15℃?它的內(nèi)能是否發(fā)生了變化？為什么？

2.在一個(gè)真空的鐘罩中，用不導(dǎo)熱的細(xì)線(xiàn)懸吊一個(gè)鐵塊，中午時(shí)鐵塊的溫度是28℃,晚上鐵

塊的溫度是23℃。鐵塊的內(nèi)能是否發(fā)生了變化？為什么？

3.有人說(shuō)：“在高速列車(chē)的速度由小變大的過(guò)程中，列車(chē)上所有物體的動(dòng)能都在增大，組成這

些物體的分子的平均動(dòng)能也在增大。既然溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，因此在這個(gè)過(guò)程中列

車(chē)上物體的溫度是在升高的，只是升高得并不大，我們感覺(jué)不到而已。”你說(shuō)對(duì)嗎？為什么？

4.有人說(shuō)：“當(dāng)我們把一個(gè)物體舉高時(shí)，組成物體的每個(gè)分子的重力都做了負(fù)功，因此分子勢(shì)

能增大，這就導(dǎo)致物體的內(nèi)能增大，我們舉起物體所做的功，就等于物體內(nèi)能的增加量?！?/p>

你說(shuō)對(duì)嗎？為什么？

復(fù)習(xí)與提高A組

L為什么說(shuō)任何物體都具有內(nèi)能？物體的體積不變，溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能怎樣變化？

2.當(dāng)分子間距離為r°時(shí)，分子間的作用力為0。分析當(dāng)分子間的距離從0.9r0增大到lOr。的過(guò)

程中，分子間的作用力及分子勢(shì)能的大小是如何變化的？

3.鉆石是首飾和高強(qiáng)度的鉆頭、刻刀等工具中的主要材料。設(shè)鉆石的密度為°,摩爾質(zhì)量為

M,阿伏加德羅常數(shù)為NA，請(qǐng)寫(xiě)出質(zhì)量為根的鉆石所含有的分子數(shù)，推導(dǎo)鉆石分子直徑的

表達(dá)式（計(jì)算時(shí)可認(rèn)為組成鉆石的分子是一個(gè)緊挨著一個(gè)的小球）。

4.氣體分子間的空隙很大，可將單個(gè)氣體分子平均占有的空間看作以下模型：將氣體所占的

整個(gè)空間分成若干個(gè)小立方體，氣體分子位于每個(gè)小立方體的中心，小立方體的邊長(zhǎng)為相鄰

氣體分子間的平均距離。請(qǐng)按這種模型，估算氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分子間的平均距離。

復(fù)習(xí)與提高B組

L地球到月球的平均距離為3.8xl05kmo已知鐵的摩爾質(zhì)量為5.6xl0-2kg/mol,密度為

7.9xl（）3kg/m3。若把鐵分子一個(gè)緊挨一個(gè)地單列排起來(lái),筑成從地球通往月球的“分子大道”。

求：

（1）這條“分子大道”共需多少個(gè)鐵分子？

（2）這條“分子大道”的質(zhì)量為多少？

2.甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，但都發(fā)

生了操作錯(cuò)誤。甲在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的

實(shí)際濃度比計(jì)算值小一些。乙在計(jì)算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)

了一個(gè)注射器把溶液滴在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來(lái)的粗，每滴油酸酒精溶液

的體積比原來(lái)的大。丙在計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，導(dǎo)致計(jì)算

的面積比實(shí)際面積大一些。請(qǐng)分析：這三位同學(xué)的操作錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的油酸分子直徑

偏大還是偏??？說(shuō)明道理。

3.全班每人都把4枚硬幣握在手中，在桌面上隨意投擲10次，統(tǒng)計(jì)10次投擲中有0,1,2,

3,4枚硬幣正面朝上的次數(shù)，并將所得數(shù)據(jù)按下表的要求記錄下來(lái)。你發(fā)現(xiàn)有什么規(guī)律？

統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目

統(tǒng)計(jì)對(duì)象4枚硬幣中正面朝上的硬幣枚數(shù)

總共投擲的次數(shù)

01234

我的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

我所在小組（3?4人一組）的數(shù)據(jù)

我所在大組（按座位劃分）的數(shù)據(jù)

全班的數(shù)據(jù)

第二章氣體、固體和液體

1.溫度和溫標(biāo)

1.“在測(cè)定某金屬塊的比熱容時(shí)，先把質(zhì)量已知的金屬塊放在沸水中加熱。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后

把它迅速放入質(zhì)量已知、溫度已知的水中，并用溫度計(jì)測(cè)量水的溫度。當(dāng)水溫不再上升時(shí)，

這就是金屬塊與水的共同溫度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以計(jì)算金屬塊的比熱容?！痹谶@樣的敘述

中，哪個(gè)地方涉及了“熱平衡”的概念？

2.天氣預(yù)報(bào)某地某日的最高氣溫是27℃,它是多少開(kāi)爾文？進(jìn)行低溫物理的研究時(shí)，熱

力學(xué)溫度是2.5K,它是多少攝氏度？

3.己知某物理量X與熱力學(xué)溫度T成正比，請(qǐng)把這個(gè)關(guān)系式用等式表示出來(lái)?，F(xiàn)在用攝

氏溫度t來(lái)表示溫度，這個(gè)關(guān)系式又該怎么寫(xiě)？分別畫(huà)出X-T圖像和X-t圖像的草圖。

4.圖2.1-5甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氐溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、

電流表串聯(lián)起來(lái)（圖2.1-5乙），用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)

的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻溫度計(jì)。請(qǐng)判斷：如果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都是

不變的，電流表上代表結(jié)t2的兩點(diǎn)，哪個(gè)應(yīng)該標(biāo)在電流比較大的刻度上？

甲乙

圖2.1-5

2.氣體的等溫變化

1.在做“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組記錄了一系列數(shù)據(jù)。但是，僅就以下

表中的兩組數(shù)據(jù)來(lái)看，小王和小李卻有完全不同的看法：小王認(rèn)為，這兩組數(shù)據(jù)很好地體現(xiàn)

了0跟V成反比的規(guī)律，因?yàn)閮山M數(shù)據(jù)p和V的乘積幾乎相等；小李卻認(rèn)為，如果把這兩

組數(shù)據(jù)在縱坐標(biāo)軸為p、橫坐標(biāo)軸為Vi的坐標(biāo)系中描點(diǎn)，這兩點(diǎn)連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)將不經(jīng)過(guò)坐

標(biāo)原點(diǎn)，因此這兩組數(shù)據(jù)沒(méi)有反映p跟丫成反比的規(guī)律。對(duì)此你有什么看法？

均勻成璃管內(nèi)空氣空氣柱的壓強(qiáng)

序號(hào)

柱的長(zhǎng)度〃cmp/105Pa

139.81.024

240.30.998

2.一定質(zhì)量的氣體，不同溫度下的等溫線(xiàn)是不同的。圖2.2-5中的兩條等溫線(xiàn)，哪條等溫線(xiàn)

表示的是溫度比較高時(shí)的情形？請(qǐng)你嘗試給出判斷，并說(shuō)明理由。

3.一個(gè)足球的容積是2.5L。用打氣筒給這個(gè)足球打氣，每打一次都把體積為125mL、壓強(qiáng)與

大氣壓相同的氣體打進(jìn)足球內(nèi)。如果在打氣前足球就已經(jīng)是球形并且里面的壓強(qiáng)與大氣壓相

同，打了20次后足球內(nèi)部空氣的壓強(qiáng)是大氣壓的多少倍？你在得出結(jié)論時(shí)考慮到了什么前

提？實(shí)際打氣時(shí)的情況能夠滿(mǎn)足你的前提嗎？

4.水銀氣壓計(jì)中混入了一個(gè)氣泡，上升到水銀柱的上方，使水銀柱上方不再是真空。當(dāng)實(shí)際

大氣壓相當(dāng)于768mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)時(shí)，這個(gè)水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)只有750mm,此時(shí)

管中的水銀面到管頂?shù)木嚯x為80mm。當(dāng)這個(gè)氣壓計(jì)的讀數(shù)為740mm水銀柱時(shí)，實(shí)際的大

氣壓相當(dāng)于多高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)？設(shè)溫度保持不變。

3.氣體的等壓變化和等容變化

例題某種氣體的壓強(qiáng)為2xlO5Pa,體積為lm3,溫度為200K。它經(jīng)過(guò)等溫過(guò)程后體積變?yōu)?/p>

2m3。隨后，又經(jīng)過(guò)等容過(guò)程，溫度變?yōu)?00K,求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)。

1.盛有氧氣的鋼瓶，在17℃的室內(nèi)測(cè)得鋼瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)是9.31xl()6pa。當(dāng)鋼瓶搬到一13℃的工

地上時(shí)，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變?yōu)?.15xl()6pa。鋼瓶是不是漏氣？為什么？

2.“拔火罐”是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的一種治療手段。操作時(shí)，醫(yī)生用點(diǎn)燃的酒精棉球加熱一個(gè)小

罐內(nèi)的空氣，隨后迅速把小罐倒扣在需要治療的部位，冷卻后小罐便緊貼在皮膚上(圖2.3-

4)o設(shè)加熱后小罐內(nèi)的空氣溫度為80℃,當(dāng)時(shí)的室溫為20℃,大氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，小罐

開(kāi)口部位的直徑請(qǐng)按照片中的情境估計(jì)。當(dāng)罐內(nèi)空氣變?yōu)槭覝貢r(shí)，小罐對(duì)皮膚的壓力大概有

多大？不考慮因皮膚被吸入罐內(nèi)導(dǎo)致空氣體積變化的影響。

圖23-4

3.如圖2.3-5,向一個(gè)空的鋁制飲料罐中插入一根透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一

小段油柱（長(zhǎng)度可以忽略）。如果不計(jì)大氣壓的變化，這就是一個(gè)簡(jiǎn)易的氣溫計(jì)。已知罐的

容積是360cm3,吸管內(nèi)部粗細(xì)均勻，橫截面積為OZcn?,吸管的有效長(zhǎng)度為20cm,當(dāng)溫度

為25℃時(shí)，油柱離管口10cm。若給吸管上標(biāo)刻溫度值，刻度是否均勻？試估算這個(gè)氣溫計(jì)

的測(cè)量范圍。

圖2.3-5

4.一個(gè)容器內(nèi)部呈不規(guī)則形狀，為測(cè)量它的容積，在容器上插入一根兩端開(kāi)口的玻璃管，接

口用蠟密封。玻璃管內(nèi)部橫截面積為S,管內(nèi)一靜止水銀柱封閉著長(zhǎng)度為/i的空氣柱，如圖

2.3-6,此時(shí)外界的溫度為T(mén)”現(xiàn)把容器浸在溫度為T(mén)2的熱水中，水銀柱靜止時(shí)下方的空氣

柱長(zhǎng)度變?yōu)樽詫?shí)驗(yàn)過(guò)程中認(rèn)為大氣壓沒(méi)有變化，請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)推導(dǎo)容器容積的表達(dá)式。

圖2.3-6

4.固體

1.某人為了檢驗(yàn)一塊薄片物質(zhì)是否為晶體，做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他以薄片的正中央。為坐標(biāo)原

點(diǎn)，建立。孫平面直角坐標(biāo)系，在兩個(gè)坐標(biāo)軸上分別取兩點(diǎn)的和乃，使尤1和力到。點(diǎn)的距

離相等。在xl和yl上分別固定一個(gè)測(cè)溫元件，再把一個(gè)針狀熱源放在。點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)X1點(diǎn)和

yi點(diǎn)的溫度在緩慢升高，但兩點(diǎn)溫度的高低沒(méi)有差異。于是得出結(jié)論：這塊薄片是非晶體。

請(qǐng)說(shuō)明：以上結(jié)論科學(xué)嗎？為什么？

2.食鹽晶體的結(jié)構(gòu)可以用鈉離子和氯離子空間分布的示意圖表示（圖2.4-8）,圖中相鄰離子

的中心用線(xiàn)連起來(lái)了，組成了一個(gè)個(gè)大小相等的立方體?，F(xiàn)在要估算相鄰兩個(gè)鈉離子中心的

距離，除了知道食鹽的密度p為2.17xl03kg/m3外，還要知道哪些數(shù)據(jù)？請(qǐng)用字母表示這些

己知數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出相鄰兩個(gè)鈉離子中心距離的表達(dá)式。提示：圖中最小立方體的個(gè)數(shù)與離子

數(shù)目相等。

3.內(nèi)陸鹽礦中開(kāi)采的氯化鈉稱(chēng)為巖鹽，巖鹽的顆粒很大，我們能清楚地看出它的立方體形狀。

把大顆粒的巖鹽敲碎后，小顆粒的巖鹽仍然呈立方體形狀。圖2413表示了巖鹽晶體的平面

結(jié)構(gòu)：粉紅點(diǎn)為氯離子，灰點(diǎn)為鈉離子，如果把它們用直線(xiàn)連起來(lái)，將構(gòu)成一系列大小相同

的正方形，作分界線(xiàn)AAi,使它平行于正方形的對(duì)角線(xiàn)，作分界線(xiàn)221,使它平行于正方形

的一邊。在兩線(xiàn)的左側(cè)各取一個(gè)鈉離子加和N,為了比較這兩個(gè)鈉離子所受分界線(xiàn)另一側(cè)

的離子對(duì)它作用力的大小，分別以M、N為圓心，作兩個(gè)相同的扇形，不考慮扇形以外遠(yuǎn)處

離子的作用。

(1)如果B表示兩個(gè)相鄰離子之間引力的大小，問(wèn)：M,N所受扇形范圍內(nèi)的正負(fù)離子對(duì)

它作用力的合力是F的多少倍？為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，設(shè)所有離子都是質(zhì)點(diǎn)，而且它們之間的相互

作用遵從“平方反比”規(guī)律。

(2)根據(jù)計(jì)算結(jié)果解釋?zhuān)簽槭裁辞盟榈膸r鹽總是呈立方形狀，而不會(huì)沿圖中AA1分界線(xiàn)斷

開(kāi)？提示：實(shí)際晶體中的作用力要復(fù)雜得多，但這里的分析對(duì)理解自然現(xiàn)象還是有用的。

B2.4-13巖鹽晶體的平面結(jié)構(gòu)

5.液體

1.把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍(圖2.5-12)。這是什么緣故?

圖2.5-12

2.在玻璃的蒸發(fā)皿中，較小的水銀滴接近球形，較大的水銀滴呈扁平形(圖2.5-13)。那么,

在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會(huì)呈什么形狀？

圖2.5-13

3.把一枚縫衣針在手上蹭一蹭，然后放到一張餐巾紙上。用手把餐巾紙輕放在水面上。餐巾

紙浸濕下沉，而縫衣針會(huì)停在水面。把針按入水下，針就不再浮起。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并解釋上

述現(xiàn)象。

4.要想把凝固在衣料上的蠟跡去掉，可以把兩層棉紙分別放在蠟跡處衣服的上面和下面，然

后用熱熨斗在棉紙上來(lái)回燙熨。為什么這樣做可以去掉衣料上的蠟跡？

5.若你和家人要外出度假一段時(shí)間，家里的盆栽又需要時(shí)常澆少量的水。你能否利用毛細(xì)現(xiàn)

象設(shè)計(jì)一種自動(dòng)澆水裝置呢？請(qǐng)繪制一個(gè)設(shè)計(jì)圖。

6.在一次小發(fā)明討論會(huì)上，某同學(xué)有一個(gè)創(chuàng)意。他發(fā)現(xiàn)廚房碗柜里醬油瓶的下面總是有黑乎

乎的醬油痕跡，這是由于每次倒醬油的時(shí)候總會(huì)有一些醬油沿著瓶口流淌下來(lái)并滲透所造成

的。他想，只要選擇恰當(dāng)?shù)牟牧献鲠u油瓶的瓶口，就能保持瓶子清潔。于是，他把醬油分別

滴在不同的材料上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)觀(guān)察圖2.5-14,為實(shí)現(xiàn)上述目的，你認(rèn)為應(yīng)該選擇哪一種材

料？請(qǐng)解釋這項(xiàng)創(chuàng)意的道理。

圖2.5-14

復(fù)習(xí)與提高A組

1.在完全失重的情況下氣體對(duì)器壁是否還有壓強(qiáng)？為什么？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的猜想。

2.如圖2-1,某自動(dòng)洗衣機(jī)洗衣缸的下部與一控水裝置的豎直均勻細(xì)管相通，細(xì)管的上部封

閉，并和一壓力傳感器相接。洗衣缸進(jìn)水時(shí)，細(xì)管中的空氣被水封閉，隨著洗衣缸中水面的

升高，細(xì)管中的空氣被壓縮，當(dāng)細(xì)管中空氣壓強(qiáng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，壓力傳感器使進(jìn)水閥門(mén)關(guān)

閉，達(dá)到自動(dòng)控水的目的。假設(shè)剛進(jìn)水時(shí)細(xì)管被封閉的空氣柱長(zhǎng)度為50cm,當(dāng)空氣柱被壓

縮到48cm時(shí)壓力傳感器使洗衣機(jī)停止進(jìn)水，此時(shí)洗衣缸內(nèi)水位有多高？大氣壓取105Pa,

g取10m/s2o

3.今有一質(zhì)量為根的汽缸，用活塞封著一定質(zhì)量的理想氣體，當(dāng)汽缸水平橫放時(shí)，汽缸內(nèi)空

氣柱長(zhǎng)為/（）（如圖2-2甲所示），現(xiàn)把活塞按如圖乙那樣懸掛，汽缸懸在空中保持靜止。

求此時(shí)汽缸內(nèi)空氣柱長(zhǎng)度為多少？已知大氣壓強(qiáng)為外，活塞的橫截面積為S,它與汽缸之間

無(wú)摩擦且不漏氣，氣體溫度保持不變。

t甲ts乙

圖2-2

4.一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C,其中4TB過(guò)程為等壓變化，B-C過(guò)

程為等容變化。已知狀態(tài)A的體積VA為0.3m3,狀態(tài)A的溫度7\與狀態(tài)C的溫度又相同，

都為300K,狀態(tài)B的溫度窕為400K。

(1)求氣體在狀態(tài)8時(shí)的體積。

(2)說(shuō)明B-C過(guò)程壓強(qiáng)變化的微觀(guān)原因。

5.有一教室，上午8時(shí)溫度為17℃,下午2時(shí)的溫度為27℃,假定大氣壓強(qiáng)無(wú)變化，則下

午2時(shí)與上午8時(shí)教室內(nèi)的空氣質(zhì)量的比值為多大？

6.在一次科學(xué)晚會(huì)上，胡老師表演了一個(gè)“馬德堡半球?qū)嶒?yàn)”。他先取出兩個(gè)在碗底各焊接了

鐵鉤的不銹鋼碗，在一個(gè)碗里燒了一些紙，然后迅速把另一個(gè)碗扣上，再在碗的外面澆水,

使其冷卻到環(huán)境溫度。用兩段繩子分別鉤著鐵鉤朝相反的方向拉，試圖把兩個(gè)碗拉開(kāi)(圖2-

3)。當(dāng)兩邊的人各增加到5人時(shí)，才把碗拉開(kāi)。已知碗口的直徑為20cm,環(huán)境溫度為15℃,

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碗不變形，也不漏氣，設(shè)每人平均用力為200N。請(qǐng)你估算一下，兩個(gè)不銹鋼碗

剛被扣上時(shí)，里面空氣的溫度是多少？

圖2-3

7.如圖2-4所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開(kāi)始，經(jīng)歷兩個(gè)狀態(tài)變化過(guò)程，先后到達(dá)狀

態(tài)B和C。已知狀態(tài)A的溫度為300K,求狀態(tài)C的溫度。

8.菜農(nóng)在一種蔬菜完全收割之后往往會(huì)將地翻松，在適合的時(shí)節(jié)再種植新的蔬菜。據(jù)菜農(nóng)說(shuō),

翻松的土層可以防止土壤中的水分散失，這是什么道理？

復(fù)習(xí)與提高B組

L有人設(shè)計(jì)了一種測(cè)溫裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。玻璃泡A內(nèi)封有一定量氣體，與A相連

的B管插在水銀槽中，管內(nèi)水銀面的高度x即可反映泡內(nèi)氣體的溫度，即環(huán)境溫度，并可由

B管上的刻度直接讀出。設(shè)B管的體積與A泡的體積相比可略去不計(jì)。

(1)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對(duì)B管進(jìn)行溫度刻度(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相當(dāng)于76cm高的水銀柱所產(chǎn)生的

壓強(qiáng))。當(dāng)溫度臺(tái)為27℃時(shí)，管內(nèi)水銀面高度為16cm,此高度即為27℃的刻度線(xiàn)。問(wèn)f為

-3℃的刻度線(xiàn)在x為多少厘米處？

(2)如果對(duì)以上B管標(biāo)注27。?？潭染€(xiàn)時(shí)，環(huán)境真實(shí)壓強(qiáng)比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小(例如在高山上實(shí)

驗(yàn)），但實(shí)驗(yàn)者當(dāng)成了標(biāo)準(zhǔn)大氣壓來(lái)設(shè)計(jì)。若此溫度計(jì)顯示為“一3℃”，則顯示溫度比實(shí)際溫

度高還是低？為什么？認(rèn)為環(huán)境大氣壓沒(méi)有隨溫度變化。

A

2.超市中有一種“強(qiáng)力吸盤(pán)掛鉤”如圖2-6所示。圖2-7是它的工作原理示意圖。使用時(shí)，按

住鎖扣把吸盤(pán)緊壓在墻上（圖2-7甲），吸盤(pán)中的空氣被擠出一部分。然后要把鎖扣扳下（圖

2-7乙），讓鎖扣以盤(pán)蓋為依托把吸盤(pán)向外拉出。在拉起吸盤(pán)的同時(shí)，鎖扣對(duì)盤(pán)蓋施加壓力，

致使盤(pán)蓋以很大的壓力壓住吸盤(pán)。為什么鎖扣扳下后，盤(pán)蓋對(duì)吸盤(pán)會(huì)產(chǎn)生很大的壓力？

圖2-6

3.為了測(cè)量一些形狀不規(guī)則而又不便浸入液體的固體體積，可用圖2-8所示的裝置測(cè)量。操

作步驟和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。a.打開(kāi)閥門(mén)K,使管A、容器C、容器8和大氣相通。上下移動(dòng)

使左側(cè)水銀面到達(dá)刻度，的位置；b.關(guān)閉K,向上舉。，使左側(cè)水銀面達(dá)到刻度山的位置。

這時(shí)測(cè)得兩管水銀面高度差為19.0cm；c.打開(kāi)K,把被測(cè)固體放入C中，上下移動(dòng)。，使左

側(cè)水銀面重新到達(dá)位置小然后關(guān)閉K；d.向上舉。，使左側(cè)水銀面重新到達(dá)刻度相處，這

時(shí)測(cè)得兩管水銀面高度差為20.6cm。已知容器C和管A的總體積為1000cm3,求被測(cè)固體

的體積。

圖2-8

4.汽車(chē)行駛時(shí)輪胎的胎壓太高或太低容易造成安全隱患。已知某型號(hào)輪胎能在一40?100℃

溫度下正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時(shí)的最高胎壓不超過(guò)3.535xl05pa,最低胎

壓不低于1.616xl05pa。設(shè)輪胎容積不變，若在溫度f(wàn)為20。。時(shí)給該輪胎充氣，充氣后的胎

壓在什么范圍內(nèi)比較合適？

5.圖2-9是一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過(guò)狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)C的圖像。已知?dú)怏w在狀

態(tài)A時(shí)的壓強(qiáng)是1.5xl05pa。請(qǐng)你建立一個(gè)坐標(biāo)系，并在該坐標(biāo)系中，作出氣體由狀態(tài)A經(jīng)

過(guò)8變?yōu)镃的P-T圖像，并標(biāo)出A、B、C的坐標(biāo)值。

7；30040077K

圖2-9

6.細(xì)長(zhǎng)玻璃管用長(zhǎng)/o為6.8cm的水銀柱封閉一定質(zhì)量的空氣。當(dāng)玻璃管開(kāi)口向下豎直放置

時(shí)，空氣柱長(zhǎng)度/i為33cm；當(dāng)玻璃管水平放置時(shí)，空氣柱長(zhǎng)度為30cm。求玻璃管開(kāi)口向

上豎直放置時(shí)空氣柱的長(zhǎng)度。

7.把上端A封閉、下端2開(kāi)口的玻璃管插入水中。放掉適當(dāng)?shù)目諝夂蠓攀郑尣ＡЧ茇Q直地

浮在水中，A端露出在水面上，如圖2-10所示?，F(xiàn)將玻璃管往下壓一點(diǎn)，放手后玻璃管會(huì)返

回原來(lái)的平衡位置，請(qǐng)解釋發(fā)生這種現(xiàn)象的原因。

圖2-10

第三章熱力學(xué)定律

1.功、熱和內(nèi)能的改變

1.在圖3.1-1和圖3.1-2所示焦耳的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，各是什么形式的能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能?

I—溫度計(jì)

圖3.1-2與焦耳實(shí)驗(yàn)原理相同的

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

2.下列事件中，物體的內(nèi)能怎樣改變？（固體和液體的熱膨脹很小，可不予考慮）（1）壺里

的水被加熱而溫度升高。（2）一條燒紅的鐵棒逐漸冷卻下來(lái)。

3.氣體在絕熱膨脹時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？氣體在絕熱壓縮時(shí)它的溫度會(huì)怎樣變化？為什

么會(huì)發(fā)生這樣的變化？請(qǐng)分別舉一個(gè)絕熱膨脹和絕熱壓縮時(shí)溫度變化的實(shí)例。

4.鉛彈以200m/s的速度射入木塊后停在木塊中，木塊沒(méi)有移動(dòng)。若增加的內(nèi)能的80%使鉛

彈的溫度升高，鉛彈的溫度升高了多少？鉛的比熱容c為：1.3xl02j/（kg.℃）o

2.熱力學(xué)第一定律

【例題】如圖3.2-1,一臺(tái)四沖程內(nèi)燃機(jī)，活塞在壓縮沖程某段時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離為0.1m,

這段過(guò)程活塞對(duì)氣體的壓力逐漸增大，其做的功相當(dāng)于2X103N的恒力使活塞移動(dòng)相同距離

所做的功（圖322甲）。內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)汽缸溫度高于環(huán)境溫度，該過(guò)程中壓縮氣體傳遞給汽

缸的熱量為25J。（1）求上述壓縮過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量。（2）燃燒后的高壓氣體對(duì)活塞

做功，氣體推動(dòng)活塞移動(dòng)0.1m,其做的功相當(dāng)于9X103N的恒力使活塞移動(dòng)相同距離所做的

功（圖3.2-2乙），該做功過(guò)程氣體傳遞給汽缸的熱量為30J,求此做功過(guò)程氣體內(nèi)能的變化

量。

圖32-1

1.用活塞壓縮汽缸里的空氣，對(duì)空氣做了900J的功，同時(shí)汽缸向外散熱210J,汽缸里空氣

的內(nèi)能改變了多少？

2.如圖324,在汽缸內(nèi)活塞左邊封閉著一定量的空氣，壓強(qiáng)與大氣壓相同。把汽缸和活塞固

定，使汽缸內(nèi)空氣升高一定的溫度，空氣吸收的熱量為。1。如果讓活塞可以自由滑動(dòng)（活

塞與汽缸間無(wú)摩擦、不漏氣），也使汽缸內(nèi)空氣溫度升高相同溫度，其吸收的熱量為02。（1）

和。2哪個(gè)大些？

（2）氣體在定容下的比熱容與在定壓下的比熱容為什么會(huì)有不同？

3.某風(fēng)景區(qū)有一處約20層樓高的瀑布，甚為壯觀(guān)。請(qǐng)估計(jì)：瀑布上、下水潭的水溫因瀑布

的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能而相差多少？水的比熱容c為4.2x103〃（kg」C）。

4.奶牛的心臟停止跳動(dòng)后，大約在lh內(nèi)體溫由37.0℃降低到33.5℃。請(qǐng)你由此估算，在這

種環(huán)境下飼養(yǎng)奶牛，要維持一個(gè)體重400kg奶牛的內(nèi)能不變，每天喂養(yǎng)奶牛的食物至少要能

為它提供多少熱量？計(jì)算時(shí)，可以認(rèn)為奶牛體內(nèi)絕大部分是水。水的比熱容c為4.2X103J/

（kg-℃）o

3.能量守恒定律

1.下面的設(shè)想符合能量守恒定律嗎？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由。

（1）利用永久磁鐵間的作用力，造一臺(tái)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械。

（2）造一條沒(méi)有動(dòng)力系統(tǒng)的船在水面上行駛。

（3）通過(guò)太陽(yáng)照射飛機(jī)，使飛機(jī)不帶燃料也能飛行。

2.有一瓶盛500mL的飲料罐，其標(biāo)簽上注有“180kJ/100mL”的能量參考值。請(qǐng)你估算這瓶飲

料的能量相當(dāng)于一個(gè)成年人爬多少層樓所做的功。

3.為測(cè)算太陽(yáng)射到地面的輻射能，某?？萍紝?shí)驗(yàn)小組的同學(xué)把一個(gè)橫截面積是300cm2的矮

圓筒的內(nèi)壁涂黑，外壁用保溫材料包裹，內(nèi)裝水0.6kg。讓陽(yáng)光垂直圓筒口照射2min后，水

的溫度升高了1℃。請(qǐng)由此估算在陽(yáng)光直射時(shí)地面上每平方米每分鐘接收的太陽(yáng)能量。水的

比熱容c為4.2xl（）3j/（kg.℃）?

4.熱力學(xué)第二定律

1.汽車(chē)行駛時(shí)，要消耗汽油。盡量詳盡地說(shuō)明：汽油燃燒時(shí)釋放的化學(xué)能通過(guò)哪些途徑最終

轉(zhuǎn)化成了周?chē)h(huán)境的內(nèi)能。

2.以下哪些現(xiàn)象能夠發(fā)生、哪些不能發(fā)生？能夠發(fā)生的現(xiàn)象是否違背熱力學(xué)第二定律？（1）

一杯熱茶自然放置，茶會(huì)自動(dòng)變得更熱。（2）蒸汽機(jī)把蒸汽的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。（3）

桶中混濁的泥水在靜置一段時(shí)間后，泥沙下沉，上面的水變清，泥、水自動(dòng)分離。（4）電冰

箱通電后把箱內(nèi)低溫物體的熱量傳到箱外高溫物體。

3.一間密閉的房間里放置了一臺(tái)電冰箱，為了使房間降溫，有人出了一個(gè)主意，建議把冰箱

接通電源，打開(kāi)冰箱門(mén)，讓冰箱的“冷氣”進(jìn)入房間中，房間就變冷了。這種方法可行嗎？請(qǐng)

說(shuō)明道理。

復(fù)習(xí)與提高A組

L遠(yuǎn)古時(shí)代，取火是一件困難的事，火一般產(chǎn)生于雷擊或磷的自燃。隨著人類(lèi)文明的進(jìn)步，

出現(xiàn)了“鉆木取火”的方法。其中的物理原理是什么？

2.冬天手冷的時(shí)候你有什么辦法讓手暖和起來(lái)？舉出至少兩種方法，并解釋其中的物理原理。

3.如圖3-1,一絕熱容器被隔板K隔開(kāi)成A、B兩部分。己知A內(nèi)有一定量的稀薄氣體，B

內(nèi)為真空。抽開(kāi)隔板KB,A內(nèi)氣體進(jìn)入B,最終達(dá)到平衡狀態(tài)。分析此過(guò)程中氣體內(nèi)能的

變化情況。

AB

圖3-1

4.一個(gè)氣泡從恒溫水槽的底部緩慢向上浮起，若不計(jì)氣泡內(nèi)空氣分子個(gè)數(shù)和分子勢(shì)能的變化,

在上浮過(guò)程中氣泡的內(nèi)能如何變化，吸熱還是放熱？

5.如圖3-2,固定汽缸內(nèi)由活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，開(kāi)始時(shí)活塞處于靜止?fàn)顟B(tài)，用電熱絲

對(duì)氣體加熱后活塞向左移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)程中活塞與汽缸的摩擦忽略不計(jì)，且氣體與外界環(huán)境沒(méi)

有熱交換。試分析氣體內(nèi)能會(huì)如何變化。

E圖3-2

7.小李想估測(cè)燃?xì)庠顭畷r(shí)的效率。他在開(kāi)水壺里裝了2.5L的水,測(cè)得燒水前的水溫是15℃,

水燒開(kāi)后便停止加熱。燒水前后燃?xì)獗淼氖緮?shù)如圖3-3所示。為了得出燃?xì)庠顭男剩?/p>

他還要知道什么數(shù)據(jù)？請(qǐng)用字母表示相關(guān)數(shù)據(jù)，指出所用的單位，列出計(jì)算效率的表達(dá)式。

燒水前

燒水后

圖3-3

復(fù)習(xí)與提高B組

1.根據(jù)熱力學(xué)定律，判斷下列說(shuō)法是否正確，若不正確請(qǐng)說(shuō)明理由。（1）空調(diào)在制冷過(guò)程中，

從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量。（2）海水降低溫度可以放出大量的熱量，科技的

不斷進(jìn)步使得人類(lèi)有可能通過(guò)降低海水的溫度來(lái)發(fā)電，從而解決能源短缺的問(wèn)題。（3）即使

沒(méi)有漏氣、摩擦、不必要的散熱等損失，熱機(jī)也不可能把燃料產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（4）對(duì)能源的過(guò)度消耗使自然界的能量不斷減少，形成“能源危機(jī)”。

2.裝著壓縮氣體的鋼瓶，打開(kāi)閥門(mén)后會(huì)聽(tīng)到“哧——”的一聲，氣體噴到外面。會(huì)不會(huì)有這樣

的現(xiàn)象：外面的氣體自發(fā)地進(jìn)入鋼瓶，使瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變大？說(shuō)出理由。

3.如圖3-4,在豎直放置的圓柱形容器內(nèi)用質(zhì)量為根的活塞密封一部分氣體，活塞能無(wú)摩擦

地滑動(dòng)，容器的橫截面積為S,將整個(gè)裝置放在大氣壓恒為處的空氣中，開(kāi)始時(shí)氣體的溫度

為T(mén)o,活塞與容器底的距離為心，當(dāng)氣體從外界吸收熱量Q后，活塞緩慢上升d后再次平

衡。（1）外界空氣的溫度是多少？（2）在此過(guò)程中的密閉氣體的內(nèi)能增加了多少？

4.如圖3-5,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B,已知在此過(guò)程中，氣體吸收了300J

的熱量，則該過(guò)程中氣體內(nèi)能變化了多少？

一”10’Pa

2.04.0『710=3

圖3-5

5.如圖3-6,內(nèi)壁光滑的汽缸豎直放置在水平桌面上，汽缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體。氣體從

狀態(tài)A（活塞在A處）變?yōu)闋顟B(tài)B（活塞在B處）時(shí)，氣體吸收熱量280J,并對(duì)外做功120J?

（1）氣體的內(nèi)能改變了多少？是增加還是減少？

（2）某人在上一問(wèn)的基礎(chǔ)上又接著提了后一個(gè)問(wèn)題，說(shuō)：“有人使氣體從上一問(wèn)的B狀態(tài)再

回到A狀態(tài)，即回到原來(lái)A時(shí)的體積和溫度，氣體放出的熱量是150J,那么返回過(guò)程中氣

體對(duì)外做的功又是多少？”請(qǐng)你對(duì)后一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)。

B

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

1.可見(jiàn)光波長(zhǎng)的大致范圍是400~760nm。400nm>760nm電磁輻射的能量子￡的值是多少？

2.在一杯開(kāi)水中放入一支溫度計(jì)，可以看到開(kāi)水的溫度是逐漸降低的。根據(jù)能量量子化理論，

開(kāi)水的能量是一份一份向外輻射的，為什么它的溫度不是一段一段地降低呢？

2.光電效應(yīng)

1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，如果入射光的波長(zhǎng)確定而強(qiáng)度增加，將產(chǎn)生什么結(jié)果？如果入射光的

頻率增加，將產(chǎn)生什么結(jié)果？

2.金屬A在一束綠光照射下恰能發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)用紫光或紅光照射時(shí)，能否發(fā)生光電效應(yīng)?

紫光照射3兩種金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，為什么逸出金屬表面的光電子的最大速度大

小不同？

3.鋁的逸出功是4.2eV,現(xiàn)在將波長(zhǎng)為200nm的光照射鋁的表面。

(1)求光電子的最大初動(dòng)能。

(2)求截止電壓。

(3)求鋁的截止頻率。

4.根據(jù)圖4.2-1所示的電路，利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種(或多種)頻率已知的光來(lái)進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)，怎樣測(cè)出普朗克常量？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明實(shí)驗(yàn)步驟和應(yīng)該測(cè)量的物理量，寫(xiě)出根據(jù)本

實(shí)驗(yàn)計(jì)算普朗克常量的關(guān)系式。

W42-I研究光電效應(yīng)的電路用

5.在日常生活中，我們不會(huì)注意到光是由光子構(gòu)成的，這是因?yàn)槠绽士顺Ａ亢苄。總€(gè)光子

的能量很小，而我們觀(guān)察到的光學(xué)現(xiàn)象中涉及大量的光子。如果白熾燈消耗的電功率有15%

產(chǎn)生可見(jiàn)光，試估算60W的白熾燈泡1s內(nèi)發(fā)出可見(jiàn)光光子數(shù)的數(shù)量級(jí)。

3.原子的核式結(jié)構(gòu)模型

1.加在陰極射線(xiàn)管內(nèi)兩個(gè)電極之間的電壓為4X103V,如果電子離開(kāi)陰極表面時(shí)的速度為0,

試求電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的速度。

2.一個(gè)半徑為1.6xl(y4cm的帶負(fù)電的油滴，在電場(chǎng)強(qiáng)度為L(zhǎng)92V/m、方向豎直向下的勻強(qiáng)電

場(chǎng)中，如果油滴受到的庫(kù)侖力恰好與重力平衡，問(wèn)：這個(gè)油滴帶有幾個(gè)電子的電荷？已知油

的密度為0.851xl()3kg/m3。

3.一種測(cè)定電子比荷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4.3-5所示。真空玻璃管內(nèi)陰極K發(fā)出的電子經(jīng)陽(yáng)極A

與陰極K之間的高壓加速后，形成一細(xì)束電子流，以平行于平板電容器極板的速度進(jìn)入兩

極板C、。間的區(qū)域，若兩極板C、。間無(wú)電壓，電子將打在熒光屏上的。點(diǎn)，若在兩極板

間施加電壓U,則離開(kāi)極板區(qū)域的電子將打在熒光屏上的尸點(diǎn)；若再在極板間施加一個(gè)方

向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則電子在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)又回到。

點(diǎn)。已知極板的長(zhǎng)度為5.00cm,C、。間的距離為1.50cm,極板區(qū)的中點(diǎn)M到熒光屏中點(diǎn)

O的距離為12.50cm,電壓U為200V,磁感應(yīng)強(qiáng)度B為6.3xlO4T,尸點(diǎn)到0點(diǎn)的距離y為

3.00cm。試求電子的比荷。

4.盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu)的模型是怎樣的？他提出這種模型的依據(jù)是什么？

5.按照原子的核式結(jié)構(gòu)模型的比例，假如原子核有綠豆那么大，那么整個(gè)原子有多大?

6.a粒子散射實(shí)驗(yàn)用的是金箔等重金屬箔，而沒(méi)有用輕金屬箔，例如鋁箔。除了金的延展性

好，可以把金箔做得非常薄這個(gè)原因以外，你認(rèn)為還有什么原因？

4.氫原子光譜和玻爾的原子模型

1.什么是線(xiàn)狀譜，什么是連續(xù)譜？原子的發(fā)射光譜是怎樣的光譜？不同原子的發(fā)射光譜是否

有可能相同？

2.參考圖4.4-6,用玻爾理論解釋?zhuān)?dāng)巴耳末公式〃=5時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線(xiàn)，是哪

兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷造成的？

圖4.4-6氫原子能級(jí)圖

3.根據(jù)巴耳末公式，指出氫原子光譜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的前兩條譜線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小它

們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？

4.如果大量氫原子處在〃=3的能級(jí)，會(huì)輻射出幾種頻率的光？其中波長(zhǎng)最短的光是在哪兩

個(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)發(fā)出的？

5.請(qǐng)用玻爾理論解釋?zhuān)簽槭裁丛拥陌l(fā)射光譜都是一些分立的亮線(xiàn)？

6.要使處于"=2的激發(fā)態(tài)的氫原子電離，它需要吸收的能量為多大？

7.包含各種波長(zhǎng)的復(fù)合光，被原子吸收了某些波長(zhǎng)的光子后，連續(xù)光譜中這些波長(zhǎng)的位置上

便出現(xiàn)了暗線(xiàn)，這樣的光譜叫作吸收光譜。請(qǐng)用玻爾理論解釋?zhuān)簽槭裁锤鞣N原子吸收光譜中

的每一條暗線(xiàn)都跟這種原子的發(fā)射光譜中的一條亮線(xiàn)相對(duì)應(yīng)？

5.粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立

1.我們根據(jù)什么說(shuō)光具有波粒二象性？

2.一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子具有同樣的動(dòng)能時(shí)，它們的德布羅意波長(zhǎng)哪個(gè)大？

3.射擊運(yùn)動(dòng)員射擊時(shí)會(huì)因?yàn)樽訌椀牟▌?dòng)性而“失準(zhǔn)”嗎？為什么？根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況下子彈質(zhì)量、

速度的大小所對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)來(lái)做定性說(shuō)明。

復(fù)習(xí)與提高A組

1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的

關(guān)系曲線(xiàn)(甲、乙、丙)，如圖4-1所示?；卮鹣旅鎲?wèn)題，并說(shuō)明理由。

(1)甲、乙兩種光的頻率，哪個(gè)大？

(2)乙、丙兩種光的波長(zhǎng)，哪個(gè)大？

(3)乙、丙兩種光所對(duì)應(yīng)的截止頻率，哪個(gè)大？

(4)甲、丙兩種光所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能，哪個(gè)大？

1

''甲

-------乙

-----------丙

W6_ou

圖4-1

2.一個(gè)電子與一個(gè)基態(tài)氫原子碰撞，剛好使這個(gè)氫原子電離。這個(gè)電子的動(dòng)能是多少？

3.有些熒光物質(zhì)在紫外線(xiàn)照射下會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光，大額鈔票的熒光防偽標(biāo)志就是一例。為什么

任何物質(zhì)都不會(huì)在紅外線(xiàn)照射下發(fā)出可見(jiàn)光？

4.估算運(yùn)動(dòng)員跑步時(shí)的德布羅意波長(zhǎng)，為什么我們觀(guān)察不到運(yùn)動(dòng)員的波動(dòng)性？

5.鈉光譜中兩條黃色譜線(xiàn)的波長(zhǎng)分別為589.6nm和589.0nm。分別計(jì)算鈉原子輻射這兩種波

長(zhǎng)的光時(shí)核外電子躍遷前后的能級(jí)差。

6.氫原子光譜中巴耳末系最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為多少？

7.圖4-2是研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作。

(1)用頻率為電的光照射光電管，此時(shí)電流表中有電流。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使微安表示數(shù)

恰好變?yōu)?,記下此時(shí)電壓表的示數(shù)Ui。

(2)用頻率為也的光照射光電管，重復(fù)(1)中的步驟，記下電壓表的示數(shù)歷。已知電子

的電荷量為e,請(qǐng)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，推導(dǎo)普朗克常量實(shí)驗(yàn)測(cè)定值的計(jì)算式。

復(fù)習(xí)與提高B組

L用同一束單色光，在同一條件下先后照射鋅板和銀板，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。在以上兩次實(shí)

驗(yàn)中，對(duì)于下列四個(gè)物理量，哪些是一定相同的？哪些是可能相同的？哪些是一定不同的？

(1)光子的能量。(2)光電子的逸出功。(3)光電子的動(dòng)能。(4)光電子的最大動(dòng)能。

2.大量氫原子處于"=1、2、3、4的四個(gè)狀態(tài)，處于較高能級(jí)的原子可以向任意一個(gè)較低能

級(jí)躍遷。這時(shí)我們可以觀(guān)測(cè)到幾種波長(zhǎng)的光（包括不可見(jiàn)光）？最短的波長(zhǎng)是多少？3.已知

鈉原子在A、B、C、D、E幾個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射的光的波長(zhǎng)分別為：589nm（B—A）,330nm

（C—A）,285nm（D—A）,514nm（E—B）。試作出鈉原子在這幾個(gè)能量范圍的能級(jí)圖。作

圖時(shí)注意，表示能級(jí)的橫線(xiàn)間的距離和相應(yīng)能級(jí)差成正比，并在線(xiàn)旁以電子伏特為單位標(biāo)出

這個(gè)能級(jí)的值（設(shè)最高能級(jí)為0）。

4.一個(gè)質(zhì)子的動(dòng)能是10eV,如果有一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和這個(gè)質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)相

等，這個(gè)電子的動(dòng)能是多少？

5.4B兩種光子的能量之比為2：1,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電

子最大初動(dòng)能分別為EA、EB。求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功。

6.人眼對(duì)綠光最為敏感，如果每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)?，F(xiàn)有一個(gè)光

源以0.1W的功率均勻地向各個(gè)方向發(fā)射波長(zhǎng)為530nm的綠光，眼睛最遠(yuǎn)在多大距離能夠

看到這個(gè)光源？假設(shè)瞳孔在暗處的直徑為4mm,且不計(jì)空氣對(duì)光的吸收。

第五章原子核

1.原子核的組成

1.有什么事實(shí)和理由可以說(shuō)明放射性元素放出的射線(xiàn)來(lái)自原子核的內(nèi)部？天然放射現(xiàn)象的

發(fā)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)的研究有什么意義？

2.a射線(xiàn)、P射線(xiàn)和丫射線(xiàn)中哪種射線(xiàn)更像X射線(xiàn)？為什么說(shuō)丫射線(xiàn)是能量很高的電磁波，

它的波長(zhǎng)就一定短？

3.一個(gè)驗(yàn)電器帶正電，因?yàn)榭諝飧稍?，?yàn)電器金屬箔的張角能維持很長(zhǎng)的時(shí)間。現(xiàn)有一束a

射線(xiàn)射向這個(gè)驗(yàn)電器上端的金屬球，驗(yàn)電器金屬箔的張角將會(huì)怎樣變化？為什么？

4.當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并在很多原子核中打出了質(zhì)子以后，有什么理由可以認(rèn)定原子核中一

定還存在著另外不同種類(lèi)的粒子？

5.用符號(hào)表示以下原子核，并說(shuō)出原子核的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)。（1）a粒子。（2）質(zhì)量數(shù)為14

的碳原子核。（3）電荷數(shù)為8、質(zhì)量數(shù)為17的氧原子核。（4）質(zhì)量數(shù)為40的鉀原子核。（5）

電荷數(shù)為86、核子數(shù)為222的氫原子核。

234

6.寫(xiě)出原子核中的中子數(shù)分別為0、1、2的三種氫的同位素符號(hào)。比較鈾的三種同位素92U,

23592U、23892U的異同。

2.放射性元素的衰變

1平射線(xiàn)是高速電子流。原子核中沒(méi)有電子，為什么有些放射性元素的原子核會(huì)放出P粒子？

寫(xiě)出下列各放射性元素的B衰變方程。（1）皆Bi（秘核）。（2）留Po（針核）。

2.寫(xiě)出翁Th（牡核）與/Cu（銅核）兩種放射性元素的a衰變方程。贊U（鈾核）衰變?yōu)殪o切

（氨核）要經(jīng)過(guò)幾次a衰變，幾次p衰變？

3.己知社234的半衰期是24d,1g234經(jīng)過(guò)120d后還剩多少？若已知鈕210的半衰期是

5d,經(jīng)過(guò)多少天后，20g祕(mì)210還剩1.25g?

4.原子核的人工轉(zhuǎn)變與放射性元素的衰變有什么區(qū)別？

5.寫(xiě)出下列原子核人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)方程。

(1)nNa(鈉核)俘獲1個(gè)a粒子后放出1個(gè)質(zhì)子。

(2)BAI(鋁核)俘獲1個(gè)a粒子后放出1個(gè)中子。

(3)九3(氧核)俘獲1個(gè)中子后放出1個(gè)質(zhì)子。

(4)工Si(硅核)俘獲1個(gè)質(zhì)子后放出1個(gè)中子。

6.完成下列核反應(yīng)方程。

(1)/F+%He-；H+()o

(2)+()-力11+外4。

(3)pN+jn-()+；H。

7.存在射線(xiàn)危險(xiǎn)的地方，常能看到如圖5.2-9所示的標(biāo)志。你在什么地方見(jiàn)過(guò)這個(gè)標(biāo)志？為

了保護(hù)人身安全，在有這樣的標(biāo)志的場(chǎng)所，應(yīng)該注意什么？

圖52-9國(guó)際遹用的放射性標(biāo)志

3.核力與結(jié)合能

例題.已知中子的質(zhì)量%為1.6749xl(y27kg,質(zhì)子的質(zhì)量網(wǎng),為1.6726xl(y27kg,笊核的質(zhì)量

為3.3436xl(?27kg,求笊核的比結(jié)合能。

1.從以下幾個(gè)方面比較核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的相同和相異之處。

(1)它們各自涉及四種基本相互作用中的哪一種？

(2)每種反應(yīng)分別改變了或重新安排了什么？

2.為什么原子核的比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定？

3.生活中，我們常能看到物體的能量發(fā)生了變化，為什么覺(jué)察不到物體質(zhì)量發(fā)生的變化？

4.原子物理中常把碳12原子質(zhì)量的專(zhuān)叫作“原子質(zhì)量單位”，用lu表示(lu=L6606xl(y27kg)。

請(qǐng)根據(jù)證明：lu相當(dāng)于931.5MeV的能量。已知光速c為2.9979xl08m/s,元電荷e

為1.6022x10-19(2。

5.印刷“兩彈一星”這四個(gè)字的油墨的質(zhì)量大約是lug(10-9kg)?與這些質(zhì)量相當(dāng)?shù)哪芰咳绻?/p>

完全用來(lái)增加重力勢(shì)能，它可以使一架本身質(zhì)量6000kg、載有60名體重50kg學(xué)生的直升

機(jī)升高多少？

6.一個(gè)鈾核衰變?yōu)樯绾藭r(shí)釋放一個(gè)a粒子。在這個(gè)衰變過(guò)程中釋放的能量等于多少焦耳？已

知鈾核的質(zhì)量為3.853131xl0-25kg,鉆核的質(zhì)量為3.786567xlQ-25kg,a粒子的質(zhì)量為

6.64672xl0-27kg?

4.核裂變與核聚變

1.什么是核裂變？什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？

2.在核反應(yīng)堆中，用什么方法控制核裂變的速度？

3.什么是核聚變？核聚變過(guò)程中