2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）05 C热力学第二定律 提升版含答案

2025新课改-高中物理-选修第3册（10讲）05C热力学第二定律提升版热力学第二定律一、热力学第二定律1．热力学第二定律的克劳修斯表述热量不可能自发地由低温物体传到高温物体2．热力学第二定律的开尔文表述不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其它影响3．热力学第二定律的实质热力学第二定律的两种表述是等价的，无论什么表述方式，都揭示了自然界的基本规律：一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，即一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。热力学第二定律是以宏观事实为基础的，那么从微观的角度如何解释呢？有兴趣的同学可以阅读选修3-3教材第10章的相关内容，这里就不做过多介绍了。典例精讲【例3.1】（2019•榆林一模）下列说法正确的是（）A．夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大 B．所有的晶体都有固定的熔点和规则的几何形状 C．气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，但气体压强不一定增大 D．液体表面张力与浸润现象都是分子力作用的表现 E．第一类永动机和第二类永动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律【分析】夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大。晶体分为单晶体和多晶体，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；气体温度升高时分子热运动剧烈可以导致压强增大，浸润现象和不浸润现象都与表面层与表面张力有关，都是分子力作用的表现。第一类水动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，而第二类永动机研制失败的原因是违背了热力学第二定律。【解答】解：A、夏天和冬天相比，夏天的气温较高，水的饱和汽压较大，在相对湿度相同的情况下，夏天的绝对湿度较大，故A正确；B、晶体分为单晶体和多晶体，晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点；但多晶体没有规则的几何形状，故B错误；C、气体温度升高时分子热运动剧烈可以导致压强增大，但不知气体体积如何变化，由PVTD、浸润现象和不浸润现象都与表面层与表面张力有关，都是分子力作用的表现。故D正确；E、第一类水动机研制失败的原因是违背了能量守恒定律，而第二类永动机研制失败的原因并不是违背了能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律。故E错误。故选：ACD。【例3.2】（2019•周口模拟）下列说法正确的是（）A．热量不可能从低温物体传到高温物体 B．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故 C．随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小 D．把处于单位时间从液面上飞出去的分子数等于单位时间从蒸汽中回到液体中的分子数时的蒸汽叫饱和汽 E．一定质量的理想气体，在体积不变时，分子每秒与单位面积器壁平均碰撞次数随着温度降低而减少【分析】热量能从低温物体传到高温物体，高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气对外做功，同时要降温，故内能一定减小，与同种物质的液态或固态处于动态平衡的汽叫做饱和汽，温度是分子的平均动能的标志，是分子运动的激烈程度的宏观表现，一定量的气体，在体积不变时，温度降低，则分子运动的激烈程度降低。【解答】解：A、根据热力学第二定律可知，热量能从低温物体传到高温物体，如空调，但会引起其他的变化，故A错误；B．高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低的缘故，故B错误；C、随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气对外做功，同时要降温，故内能一定减小，故C正确；D、与同种物质的液态或固态处于动态平衡的汽叫做饱和汽，故D正确；E、温度是分子的平均动能的标志，是分子运动的激烈程度的宏观表现，一定量的气体，在体积不变时，温度降低，则分子运动的激烈程度降低，所以分子平均每秒碰撞器壁的次数随着温度的降低而减少，故E正确；故选：CDE。【例3.3】（2019•淮南模拟）有关热学，下列说法正确的是（）A．甲分子固定不动，乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中，分子间的分子势能是先减小后增大 B．一定量的理想气体在体积不变的条件下，吸收热量，内能一定增大，压强必增大 C．已知阿伏伽德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，标准状况下水蒸气的密度为（均为国际单位制单位），则1个水分子的体积是MρD．自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的 E．饱和汽压与分子密度有关，与温度无关【分析】分子力做功等于分子势能的减小量；温度是分子热运动平均动能的标志；热力学第二定律说明自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．饱和汽压与温度有关．结合这些知识分析．【解答】解：A、甲分子固定不动，乙分子从很远处向甲靠近到不能再靠近的过程中，分子力先表现为引力，靠近时引力做正功，分子势能减小。后表现为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增加。故A正确；B、一定量的理想气体在体积不变的条件下，不对外做功，故吸收热量后内能一定增加，温度升高，压强必增加，故B正确；C、已知阿伏伽德罗常数为NA，水的摩尔质量为M，标准状况下水蒸气的密度为ρ（均为国际单位制单位），则1个水分子所占据的体积是：V0=VNAD、根据热力学第二定律，自然界进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，是不可逆的，故D正确；E、饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大，故E错误。故选：ABD。【例3.4】（2019•遂宁模拟）下列说法正确的是（）A．花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了花粉分子在不停的做无规则运动 B．外界对气体做正功，气体的内能不一定增加 C．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距 D．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律 E．晶体熔化过程中，分子的平均动能保持不变，分子势能增大【分析】布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的；热力学第一定律公式△U＝W+Q；热力学第二定律反映了自发的宏观热现象具有方向性。【解答】解：A、花粉颗粒在水中做布朗运动，反映了水分子在不停的做无规则运动，故A错误；B、外界对气体做正功，气体可能同时放热，根据热力学第一定律公式△U＝W+Q，气体的内能不一定增加，故B正确；C、影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是相对湿度，与空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和气压的差距有关，故C正确；D、第二类永动机不能制成是因为它违反了热力学第二定律，即自发的热现象具有方向性，故D错误；E、晶体熔化过程中，温度不变，故分子的平均动能保持不变，但吸收热量，说明内能增加，故分子势能增大，故E正确；故选：BCE。【例3.5】（2019•浉河区校级模拟）下列说法正确的是（）A．随着分子间距离增大，分子斥力不断减小，分子引力不断增大 B．功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程 C．荷叶上的小水珠呈球形是水的表面张力作用的结果 D．0℃的水和0℃的冰分子平均动能相同 E．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向同性的特点【分析】分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小；明确热力学第二定律的内容，知道功可以全部转化为热量，而热量却不能全部转化为热而不引起其他方面的变化；知道液体表面张力的性质和现象；明确温度是分子的平均动能的标志．知道液晶具有各向异性，显示器正是利用了该光学原理．【解答】解：A、分子间相互作用力都随着分子间的距离增大而减小，故A错误；B、根据热力学第二定律可知，功转变为热的实际宏观过程是不可逆过程，故B正确；C、荷叶上的小水珠呈球形是水的表面张力作用的结果，故C正确；D、温度是分子平均动能的标志，相同温度下任何物质的分子平均动能都相同，故D正确；E、彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，故E错误。故选：BCD。随堂练习一．选择题（共2小题）1．（2018秋•荣成市校级月考）下列说法正确的是（）A．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布也是没有规律的 B．从微观角度看，气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能之和 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体2．（2012秋•双流县校级月考）两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示（）A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高的多二．多选题（共5小题）3．（2017秋•商丘期末）下列说法正确的是（）A．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C．水的饱和气压会随着温度的升高而变小 D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时。分子间的距离越大，分子势能越小 E．一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面上体的分子数增多4．（2018•梁子湖区校级三模）下列说法正确的是（）A．德国物理学家克劳修斯在研究热机时提出：不可能从单一热库吸热使之完全变成功，而不产生其它影响 B．一个孤立系统的总熵可以增加 C．不浸润现象中液体和固体的附着层内液体分子的间距小于液体内部分子的间距 D．晶体可以转化为非晶体，例如熔化以后再凝固的水晶是非晶体 E．潮湿天气里湿衣服不易晾干，是由于相对湿度较大5．（2018•茂名一模）下列说法正确的是（）A．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力 B．物体的内能在宏观上只与其所处状态及温度有关 C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离增大而减小 E．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力6．（2018•新课标Ⅲ卷二模）下列说法中正确的是（）A．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的 B．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 C．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 E．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程7．（2018•珠海一模）下列说法中正确的是（）A．只要气体的温度降低，就可以碱弱气体分子热运动的剧烈程度 B．气体的体积指的就是该气体所有分子体积之和 C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能可能减小 E．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高三．解答题（共1小题）8．（2015春•定州市期末）某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体。①若室内空气摩尔体积为22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？②若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为﹣9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律。

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共2小题）1．（2018秋•荣成市校级月考）下列说法正确的是（）A．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布也是没有规律的 B．从微观角度看，气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 C．物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能之和 D．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体【分析】由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强；根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力；内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能之和；热量能自发从高温物体传到低温物体，但不能自发从低温物体传到高温物体。【解答】解：A、气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布是有规律的，故A错误；B、由于大量气体分子都在不停地做无规则热运动，与器壁频繁碰撞，使器壁受到一个平均持续的冲力，致使气体对器壁产生一定的压强；根据压强的定义得压强等于作用力比上受力面积，即气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均冲力，故B错误。C、物体的内能就是物体内部所有分子的热运动动能和分子势能的总和，故C正确；D、根据热力学第二定律可知，热量不可能自发从低温物体传到高温物体，故D错误；故选：C。2．（2012秋•双流县校级月考）两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示（）A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高的多【分析】（1）已知不同液体质量、升高温度大小关系，用公式c=Q（2）已知热源一定，也就是相同时间给两种液体提供的热量相同，所以从加热时间长短比较吸收的热量多少；（3）加热时间相同，也就是两种液体吸收的热量相同，温度变化从两种液体纵轴温度是否重合比较．【解答】解：A、已知两种液体质量相等，相同热源加热说明相同时间提供的热量相等。由图象可以看出：在吸收热量相同时，甲液体升高的温度更大，由公式c=QB、由图象可以看出：升高相同温度时，甲需要的时间较短，也就是甲需要的热量少。故B错误；C、加热时间相同，两种液体吸收的热量相同。故C错误；D、由图象知：加热相同的时间，甲液体温度升高的程度大于乙液体。故D正确。故选：D。二．多选题（共5小题）3．（2017秋•商丘期末）下列说法正确的是（）A．自然界中只要涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用 C．水的饱和气压会随着温度的升高而变小 D．当两分子间距离大于平衡位置的间距r0时。分子间的距离越大，分子势能越小 E．一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，单位时间内撞击器壁单位面上体的分子数增多【分析】自然界中涉及热现象的宏观过程都具有方向性；叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用；水的饱和气压会随着温度的升高而增大；根据分子力做功情况分析分子势能的变化；根据气体分子运动的微观实质分析气体与容器壁的碰撞次数。【解答】解：A、自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，故A正确；B、液体表面张力产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，所以叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故B正确；C、水的饱和气压会随着温度的升高而增大，故C错误；D、两分子间距大于平衡距离时，分子间为引力，则分子距离增大时，分子力做负功，分子势能增大；故D错误；E、一定质量的理想气体保持体积不变，温度升高，气体分子的平均动能增大，单位时间内撞击器壁单位面上体的分子数增多，故E正确；故选：ABE。4．（2018•梁子湖区校级三模）下列说法正确的是（）A．德国物理学家克劳修斯在研究热机时提出：不可能从单一热库吸热使之完全变成功，而不产生其它影响 B．一个孤立系统的总熵可以增加 C．不浸润现象中液体和固体的附着层内液体分子的间距小于液体内部分子的间距 D．晶体可以转化为非晶体，例如熔化以后再凝固的水晶是非晶体 E．潮湿天气里湿衣服不易晾干，是由于相对湿度较大【分析】根据热力学第二定律得知，在没有外界影响之下，从单一热源吸取热，使之全部变成有用的机械功。在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加。附着层液体分子比液体内部分子密集，附着层内液体分子间距离小于液体内部分子间距离，附着层内分子间作用表现为斥力，附着层有扩散趋势，表现为浸润。天然水晶在熔化再凝固后叫人造水晶，人造水晶不是晶体。空气相对湿度大，物体表面的水不易蒸发，所以在潮湿的天气里，水蒸发的慢，所以洗了衣服不容易晾干。【解答】解：A、根据热力学第二定律得知，在没有外界影响之下，从单一热源吸取热，使之全部变成有用的机械功。并不是德国物理学家克劳修斯在研究热机时提出的故A错误；B、根据熵增原理知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵一定增加。故B正确；C、附着层液体分子比液体内部分子密集，附着层内液体分子间距离小于液体内部分子间距离，附着层内分子间作用表现为斥力，附着层有扩散趋势，表现为浸润；故C错误；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，人造水晶不是晶体，故D正确。E、空气相对湿度大，物体表面的水不易蒸发，所以在潮湿的天气里，水蒸发的慢，所以洗了衣服不容易晾干。故E正确；故选：BDE。5．（2018•茂名一模）下列说法正确的是（）A．布朗运动说明了液体分子与悬浮颗粒之间存在着相互作用力 B．物体的内能在宏观上只与其所处状态及温度有关 C．一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 D．分子间的吸引力和排斥力都随分子间距离增大而减小 E．气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力【分析】明确布朗运动的性质，知道布朗运动是液体分子无规则运动的反映；内能在宏观上对应了物质量、温度和体积；明确热力学第二定律的内容，知道热现象的方向性；分子引力与分子斥力都随分子间距离增大而减小；知道气体压强的微观意义，知道气体对器壁的压强就就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力【解答】解：A、布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，说明了液体分子在做无规则运动，无法说明分子间是否存在作用力，故A错误；B、物体的内能在宏观上与温度和体积和物质的量有关，故B错误；C、根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故C正确；D、根据分子力的特点可知，分子引力与分子斥力都随分子间距离增大而减小，故D正确；E、气体对器壁的压强就就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，故E正确。故选：CDE。6．（2018•新课标Ⅲ卷二模）下列说法中正确的是（）A．汽化现象是液体分子间因相互排斥而发生的 B．液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动 C．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故 D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 E．热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程【分析】汽化现象是液体分子无规则运动的结果；布朗运动是布朗粒子的无规则；气体分子的无规则运动使得气体分子能够达到所能够达到的空间；内能是物体内部所有分子动能和分子势能之和；根据热力学第二定律分析热传递的方向性。【解答】解：A、汽化现象是液体分子无规则运动产生的，是分子的热运动，故A错误；B、液体中悬浮微粒的无规则运动称为布朗运动，是液体分子无规则运动的反映，故B正确；C、气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子无规则运动的结果，不是气体分子之间存在势能的缘故，故C错误；D、内能是物体内部所有分子动能和分子势能之和，一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，例如晶体的熔化过程，温度不变、内能增加，故D正确；E、根据热力学第二定律可知，热传递的自然宏观过程具有方向性，热传递的自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程，故E正确。故选：BDE。7．（2018•珠海一模）下列说法中正确的是（）A．只要气体的温度降低，就可以碱弱气体分子热运动的剧烈程度 B．气体的体积指的就是该气体所有分子体积之和 C．在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零 D．气体从外界吸收热量，其内能可能减小 E．一定质量的理想气体在等压膨胀过程中温度一定升高【分析】气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，温度高体分子热运动就剧烈，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，做功也可以改变物体的内能。【解答】解：A、温度高体分子热运动就剧烈，所以只要气体的温度降低，就可以减弱气体分子热运动的剧烈程度，故A正确；B、气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，由于气体分子之间的距离大约是分子直径10倍以上，所以气体体积不是该气体所有分子体积之和，故B错误；C、在完全失重的情况下，分子运动不停息，气体对容器壁的压强不为零，故C错误；D、气体从外界吸收热量，但如果同时对外做功，则内能可能减小，故D正确；E、由理想气体状态方程可得，气体在等压膨胀过程中温度一定升高，故E正确。故选：ADE。三．解答题（共1小题）8．（2015春•定州市期末）某同学家新买了一双门电冰箱，冷藏室容积107L，冷冻容积118L，假设室内空气为理想气体。①若室内空气摩尔体积为22.5×10﹣3m3/mol，阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，在家中关闭冰箱密封门后，电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有多少个空气分子？②若室内温度为27℃，大气压为1×105Pa，关闭冰箱密封门通电工作一段时间后，冷藏室内温度降为6℃，冷冻室温度降为﹣9℃，此时冷藏室与冷冻室中空气的压强差为多大？③冰箱工作时把热量从温度较低的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部，请分析说明这是否违背热力学第二定律。【分析】估算气体的分子个数时，先解出气体的摩尔数，然后用阿佛加德罗常数乘以气体的摩尔数就得到气体的分子个数；根据查理定律可以解出温度下降后的压强，然后做差解出压强差。【解答】解：①分子个数：n=V气VmolNA=(107+118)×1②气体状态参量为：T1＝273+27＝300K，P1＝1×105Pa，T2＝273+6＝279K，P2＝？T3＝273﹣9＝264K，P3＝？气体体积不变，根据查理定律得：p1代入数据解得：p2＝9.3×104Pa，p3＝8.8×104Pa，压强差：△P＝p2﹣p3＝5×103Pa；③由于热量从低温的冰箱内部传到温度较高的冰箱外部的同时，消耗了电能，不违背热力学第二定律。答：①电冰箱的冷藏室和冷冻室内大约共有6.0×1024个空气分子；②此时冷藏室与冷冻室中空气压强差为5×103Pa；③不违背热力学第二定律，因为热量不是自发的由低温的冰箱内部向高温的冰箱外部传递的，且冰箱工作过程中要消耗电能。波粒二象性一、光的电磁理论1．光是一种电磁波⑴光具有波的特性，在同一介质中光速、波长和频率之间满足：。（请注意分清和这两个易混的字母）⑵在可见光中，各色光频率的大小关系是：。2．介质对光速的影响⑴光在真空中的速度：。⑵光在不同的介质中的速度由可知，介质的折射率越大，光速越小。⑶不同色光在同一介质中的速度由三棱镜光的色散实验可知，同一介质对紫光的折射率最大，红光的最小。再由得到，在同一介质中有：。二、光的粒子1．光电效应如图所示，把一块锌板连接在验电器上，手触锌板使验电器指示归零。用紫外线照射锌板，发现验电器的指针张开。物理学家赫兹（德国）、勒纳德（德国）、汤姆孙（英国）等相继进行了实验研究，证实了这样一个现象：照射到金属表面的光，能使金属表面的电子从表面逸出。这个现象称为光电效应，这种电子常被称为光电子。⑴光电效应实验规律=1\*GB3①任何一种金属，都有一个截止频率，也称极限频率。入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。=2\*GB3②逸出光电子的动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。入射光的频率越大，逸出光电子的动能就越大。=3\*GB3③对于一定颜色的光（），入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。=4\*GB3④无论入射光（）怎样微弱，光电效应几乎是瞬时发生的。⑵光电效应与经典电磁理论的冲突=1\*GB3①按照光的电磁理论，光是电磁波，是变化的电场与变化的磁场的传播。入射光照射到金属上时，金属中的自由电子受变化电场的驱动力作用而做受迫振动，增大入射光的强度，光波的振幅增大，当电子做受迫振动的振幅足够大时，总可以挣脱金属束缚而逸出，成为光电子，不应存在极限频率。②按照光的电磁理论，光越强，光子的初动能应该越大。=3\*GB3③按照光的电磁理论，光电子的产生需要较长的时间而不是瞬间。=3\*GB2⑶光子说=1\*GB3①在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与光的频率成正比，即，其中普朗克常量。②光子说对光电效应的解释：(a)光子的能量只与光的频率有关，电子吸收到光子的频率越大，获得的能量也就越多。当能量足以使电子摆脱金属的束缚时，它就从金属表面逸出，成为光电子，因而存在一个截止频率。(b)根据能量守恒定律，逸出光电子的最大初动能：。这就是著名的爱因斯坦光电效应方程，为金属的逸出功。(c)入射光越强，单位体积内的光子数就越多。光子数越多，单位时间内从金属表面逸出的光电子数也就越多。(d)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，因此光电效应几乎是瞬时发生的。典例精讲【例1.1】（2019春•桂林期末）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（）A．锌板带正电 B．锌板带负电 C．指针不带电 D．锌板有正电子飞出【分析】用弧光灯照射锌板，发生光电效应，锌板失去电子，从而可以得出锌板和指针的电性。【解答】解：ABC．锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电。故A正确，BC错误；D．光电子是光电效应中从金属中逸出的电子，带负电，故D错误。故选：A。【例1.2】（2019春•扬州期末）有一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使金属产生光电效应的措施是（）A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用光子能量更大的射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据题意先判断出紫外线的频率与金属的极限频率的大小关系，从而即可进行分析。【解答】解：用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，知紫外线的频率小于金属的极限频率，要能发生光电效应，需改用频率更大的光照射。能否发生光电效应与入射光的强度和照射时间无关。故B正确，ACD错误。故选：B。【例1.3】（2019春•宝安区期末）如图所示，某实验小组把一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板，发现验电器金属片张开一定的夹角，则（）A．验电器和锌板带同种电荷 B．用X射线照射锌板，验电器金属片不会张开夹角 C．用红外线灯照射锌板，也一定能使验电器张开一定角度 D．用两个相同的弧光灯同时照射锌板产生的光电子最大初动能将变为原来的两倍【分析】弧光灯照射锌板，发出光电子，锌板带正电，金属箔张开一定的夹角，根据光电效应方程以及光电效应发生的条件判断。【解答】解：A．弧光灯照射锌板，发生光电效应，发出光电子，锌板带正电，验电器也带正电，故A正确；B、验电器也带正电，验电器金属片会张开夹角。故B错误；C、用红外线灯照射锌板，不一定发生光电效应，则不一定能使验电器张开一定角度。故C错误；D、根据广大学员分享可知，用两个相同的弧光灯同时照射锌板产生的光电子最大初动能将不变。故D错误故选：A。【例1.4】（2019春•广安期末）爱因斯坦提出光是一份一份传播的，每一份叫光量子，简称光子，其能量E＝hν，从而很好地解释了光电效应现象。爱因斯坦光电效应方程是光电效应现象的一个重要方程，它是根据下列哪个定律推导出来的（）A．欧姆定律 B．能量守恒定律 C．库仑定律 D．动量守恒定律【分析】根据物理学史和常识解答，记住爱因斯坦对光电效应的解释即可。【解答】解：爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律，爱因斯坦结合能量守恒定律提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象。故B正确，ACD错误故选：B。2．康普顿效应⑴光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。⑵康普顿效应1918~1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于的成分，这个现象叫做康普顿效应。康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。=3\*GB2⑶康普顿效应与经典电磁理论的冲突按照经典电磁理论，由于光是电磁振动的传播，入射光引起物质内部带电微粒的受迫振动，振动着的带电微粒从入射光吸收能量，并向四周辐射，这就是散射光。散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率，也就是入射光的频率，因而散射光的波长与入射光的波长应该相同，不会出现的散射光。经典理论与实验事实又一次出现矛盾。=4\*GB2⑷光子模型对康普顿效应的解释康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。基本思想是：X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒和动量守恒定律，求解这些方程，可以得出散射光波长的变化值。理论结果与实验符合得很好。=5\*GB2⑸光子的动量：典例精讲【例2.1】（2019春•永定区校级月考）下列说法不正确的是（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体是一种理想化模型，其辐射强度与温度有关，当温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短【分析】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。根据黑体辐射的定义以及特点分析；根据光子的动量与光的波长的关系分析。【解答】解：A、光电效应表明光具有一定的能量，能说明光具有粒子性，故A正确；B、衍射是波特有的现象，热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，故B正确；C、黑体体是一种理想化模型，黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释，其辐射强度与温度有关，当温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故C正确；D、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ=ℎ本题选择不正确的，故选：D。【例2.2】（2019春•韩城市期末）下列说法正确的是（）A．爱因斯坦在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性 C．不确定性关系只适用于电子和光子等微观粒子，不适用于其他宏观物体 D．一个放射性原子核发生一次β衰变，它的质子数增加一个，中子数减少一个【分析】普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说。光电效应现象和康普顿效应现象说明光具有粒子性。根据β衰变的本质理解。【解答】解：A、普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说。故A错误；B、光电效应现象和康普顿效应现象说明光即具有能量，也具有动量，具有粒子性。故B正确；C、不确定性关系只适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体。故C错误；D、根据β衰变的本质可知，一个放射性原子核发生一次β衰变，它的质子数增加一个，中子数减少一个。故D正确故选：BD。【例2.3】（2019•陆良县二模）以下说法正确的是（）A．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构模型 B．太阳辐射能量来自核聚变，目前采用核电站发电的能量均来自核聚变反应 C．一个氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态时，最多能辐射5种不同频率的光子 D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大 E．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性【分析】卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构模型。目前采用核电站发电的能量均来自裂变反应。一个氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态时，根据Cn【解答】解：A、卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构模型，故A正确。B、太阳辐射能量来自核聚变，目前采用核电站发电的能量均来自重核裂变反应。故B错误。C、一个氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态时，最多能辐射C4D、按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，库仑力对电子做负功，电子的动能减小，要吸收光子，原子总能量增大，故D正确。E、康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，故E正确。故选：ADE。【例2.4】（2019春•启东市校级期中）利用金属晶格（大小约10﹣10m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。己知电子质量为m、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是（）A．该实验说明电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波长为λ=ℎC．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显 D．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显【分析】干涉与衍射是波所特有的现象；由动能定理求出电子的速度，然后求出德布罗意波的波长；波长越长，衍射现象越明显，根据德布罗意波波长公式分析波长与加速电压及粒子质量的关系，然后判断衍射现象是否明显。【解答】解：A、实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；B、由动能定理可得，eU=12mv2﹣0，电子加速后的速度v=2eUmC、由电子的德布罗意波波长公式λ=ℎD、物体动能与动量的关系是P=2mEk，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ故选：ABC。三、波粒二象1．光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振现象和光的电磁理论，证明光具有波动性；光电效应现象和光子说证明光具有粒子性。无法用其中的一种性质解释所有光现象，所以认定光既有粒子性，又有波动性，即具有波粒二象性。当研究个别光子的行为时，呈现的是粒子性；当研究大量光子的连续行为时，呈现的是波动性。光的波长越长，其波动性越显著，光的波长越短，其粒子性越显著。典例精讲【例1.1】（2019春•天津期末）下列关于光的说法中，正确的是（）A．光有时是波，有时是粒子 B．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子 C．光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有粒子性 D．光电效应现象说明光具有粒子性【分析】光既具有波动性，又具有粒子性；光电效应现象中能产生光电子，但不是光子转化为电子；光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有波动性；光电效应现象说明光具有粒子性。【解答】解：A、光既具有波动性又具有粒子性，故具有波粒二象性。故A错误；B、光电效应现象中能产生光电子，但不是光子转化为电子。故B错误；C、光的干涉现象和光的衍射现象说明光具有波动性。故C错误；D、光电效应现象说明光具有粒子性。故D正确；故选：D。【例1.2】（2019春•启东市期末）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 B．光电效应现象揭示了光具有粒子性 C．康普顿效应揭示了光具有波动性 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【分析】黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释；光电效应现象和康普顿效应都揭示了光具有粒子性；动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等。【解答】解：A、黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念。故A错误；B、光电效应现象揭示了光具有粒子性。故B正确；C、康普顿效应揭示了光具有粒子性。故C错误；D、动能相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能Ek=p22m故选：B。【例1.3】（2019春•迎泽区校级月考）关于光的波粒二象性下列说法正确的是（）A．光子说完全否定了波动说 B．光波频率越高，波动性越明显 C．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性 D．光的波粒二象性是指光和经典的波和微粒都很相似【分析】光子说完善光的本性，没有否定波动说；光的波动性与粒子性与宏观粒子不相同；依据光的波粒二象性，即可求解。【解答】解：A、光子说的确立，没有完全否定了波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A错误。B、光波频率越高，波长越短，粒子性越明显，故B错误。C、光具有波粒二象性，个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，故C正确。D、光具有波粒二象性，与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子完全不相同，故D错误。故选：C。【例1.4】（2019春•孝感期末）手机大多有拍照功能，用来衡量其拍照性能的一个重要的指标就是像素，像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，300万像素的手机拍出的照片比30万像素的手机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为（）A．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性 B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的 C．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的 D．大量光子表现光具有粒子性【分析】光是一种粒子，它和物质的作用是“一份一份”进行的，用很弱的光做双缝干涉实验时的照片上的白点就是光子落在胶片上的痕迹，清楚的显示了光的粒子性，光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，大量光子表明光具有波动性。【解答】解：AD、光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性，故A正确，D错误；B、光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，故B错误；C、光是一种粒子，它和物质的作用是“一份一份”进行的，用很弱的光做双缝干涉实验时的照片上的白点就是光子落在胶片上的痕迹，清楚的显示了光的粒子性，但数码相机拍出的照片不是白点，所以不是因为此原因，故C错误；故选：A。2．粒子的波动性德布罗意考虑到普朗克量子理论和爱因斯坦光子理论的成功，大胆把光的波粒二象性推广到实物粒子，如电子、质子等。他提出假设：实物粒子也具有波动性。这种与实物粒子相联系的波后来称为德布罗意波，也叫做物质波。1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性。说明：这部分内容深入讲解的话涉及量子力学的知识，高考也极少考察，因此老师根据课堂实际情况简单说明即可。随堂练习一．选择题（共10小题）1．（2019春•凉州区校级期末）关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大 B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应 D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同2．（2019•怀柔区模拟）如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则（）A．锌板带正电，验电器带负电 B．从锌板逸出电子的动能都相等 C．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角不变 D．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角会变小3．（2019春•郑州期末）关于光电效应，下列说法正确的是（）A．光电效应现象显示了光的波动性 B．照射同种金属，逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关 C．在光照条件不变的情况下，随着所加电压增加，光电流会一直增加 D．入射光的频率低于截止频率时才会发生光电效应现象4．（2019春•沙雅县校级期中）用某种色光照射到金属表面时，金属表面有光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则（）A．光的强度减弱到某一最低数值时，仍有光电子飞出 B．光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子飞出 C．光电子从金属表面逸出时的最大初动能减小 D．单位时间内飞出的光电子数目不变5．（2019春•诸暨市校级期中）下列关于波粒二象性的说法正确的是（）A．光电效应揭示了光的波动性 B．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上不会出现衍射图样 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性6．（2019春•宿迁期末）以下说法中正确的是（）A．电子是实物粒子，运动过程中只能体现粒子性 B．光子的数量越多，传播过程中其粒子性越明显 C．光在传播过程中，只能显现波动性 D．高速飞行的子弹由于德布罗意波长较短，故不会“失准”7．（2019春•信州区校级月考）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有粒子性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等8．（2019•淮南模拟）下列选项中，说法正确的是（）A．借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合非常好 B．光电效应现象表明，光具有波动性 C．卢瑟福提出核式结构模型，很好地解释了α粒子散射实验中的现象 D．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱9．（2017春•金州区校级期中）下列说法正确的是（）A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此，光子散射后波长变小 B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引入了量子理论 C．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少2个 D．在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动10．用X射线照射石墨后，散射出来的X射线的波长（）A．变长 B．变短 C．不变 D．变长变短都用可能出现二．多选题（共3小题）11．（2017•绍兴模拟）下列说法正确的是（）A．“物体的长度”体现了量子化的思想 B．发生光电效应时，增大入射光的强度能增大光电子的最大初动能 C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性12．（2019•盐城一模）如图所示，用导线将验电器与洁净的锌板连接，触摸锌板使验电器箔片不张开。用紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，移走紫外线灯，用带负电的橡胶棒接触锌板，发现验电器箔片张角减小；改用红外线灯照射锌板，结果发现验电器箔片不张开。则说明（）A．用紫外线灯照射后锌板带正电 B．用红外线灯照射后锌板带负电 C．红外线的频率小于锌的极限频率 D．紫外线的频率小于锌的极限频率13．（2019春•綦江区校级月考）能说明光具有粒子性的实验（）A．α粒子的散射实验 B．光电效应实验 C．电子衍射实验 D．康普顿效应实验三．计算题（共2小题）14．（2018秋•绍兴月考）真空光电管（又称电子光电管）由封装于真空管内的光电阴极和阳极丝构成，如图（a）所示是半圆柱面阴极式光电管，阴极材料的逸出功为W，阳极与阴极同轴放置，当频率为v的入射光穿过光窗照到阴极上时，由于光电效应，逸出的电子在电场作用下作加速运动，最后被高电位阳极接收，形成光电流。不计电子重力及电子之间的相互作用。已知元电荷为e，电子质量为m，普朗克常量为h。（1）给光电管两极加上电压U，求阴极表面逸出的电子的最大初速度vm和到达阳极的电子的最大动能。（2）图（b）是小明画出的光电管横截面示意图。他撤去光电管两极的电压，在半径为R的半圆平面内加一垂直截面向外的匀强磁场，只考虑电子在截面内的运动。（Ⅰ）研究发现，要使电子能运动到阳极处，逸出时的速度必须大于5v，求感应强度B值；所加磁场的磁（Ⅱ）进一步研究表明，阴阳两极没有同轴会造成到达阳极的光电子数目不同，小明拿到一个“次品”，其阳极比正常圆心位置向右偏离了，假设光电子且只考虑速度为vm的光电子，从阴极表面均匀逸出，则此情况下到达阳极的光电子数是正常情况的百分之几？（可能用到的三角函数sin37°=35，sin39°15．（2017•洛阳二模）某光电管用金属钠作为阴极金属，已知金属钠的逸出功为2.29eV，现用波长为300nm的光照射金属钠表面，普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，电子电荷量e＝1.6×10﹣19C，1nm＝10﹣9m，求：（1）金属钠的截止频率（2）光电子的最大初动能（3）该光电管的遏止电压．（结果均保留两位有效数字）四．解答题（共2小题）16．（2018春•兴庆区校级期末）如图所示，静电计与锌板相连，现用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定的偏角。（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指计偏角将（填“增大”、“减小”或“不变”）（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外灯照射锌板，可观察到静电计指针（填“有”或“无”）偏转。17．（2019春•昌平区期末）光电效应和康普顿效应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还具有动量。我们知道光子的能量E＝hv，动量P=ℎλ，其中γ为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。由于光子具有动量，当光照射到物体表面时，会对物体表面产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为γa．该激光器在单位时间内发出的光子数N；b．该激光作用在物体表面时产生的光压I。

随堂练习参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2019春•凉州区校级期末）关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大 B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加 C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应 D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同【分析】光电效应具有瞬时性，根据光电效应方程判断光电子的最大初动能与什么因素有关．【解答】解：A、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大。故A正确。B、光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔。故B错误。C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长。故C错误。D、不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同。故D错误。故选：A。2．（2019•怀柔区模拟）如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则（）A．锌板带正电，验电器带负电 B．从锌板逸出电子的动能都相等 C．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角不变 D．撤去光源，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，发现验电器指针偏角会变小【分析】当用紫外线照射时，锌板发生光电效应，光电子从锌板上飞出，锌板带正电；根据光电效应方程分析；毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。【解答】解：A、用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，说明用紫外线照射锌板能发生光电效应，锌板失去电子，故锌板一定带正电；验电器与锌板连接，所以验电器也带正电。故A错误；B、根据光电效应方程可知，从锌板飞出的光电子的最大初动能相等，但不是所以光电子的动能都相等。故B错误；CD、毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，若撤去光源就不再产生光电效应，将毛皮摩擦过的橡胶棒与锌板接触，锌板上的正电荷被中和，所以将发现验电器指针偏角会变小。故C错误，D正确。故选：D。3．（2019春•郑州期末）关于光电效应，下列说法正确的是（）A．光电效应现象显示了光的波动性 B．照射同种金属，逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关 C．在光照条件不变的情况下，随着所加电压增加，光电流会一直增加 D．入射光的频率低于截止频率时才会发生光电效应现象【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应方程知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目。【解答】解：A、光电效应说明了光子具有粒子性，故A错误；B、根据光电效应方程知，Ekm＝hv﹣W0，可知若照射同种金属，逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，故B正确；C、在光照条件不变的情况下，随着所加电压增加，光电流会达到一个饱和值，即饱和光电流，不能一直增加，故C错误；D、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的波长必须小于极限波长，故D错误。故选：B。4．（2019春•沙雅县校级期中）用某种色光照射到金属表面时，金属表面有光电子飞出，如果光的强度减弱而频率不变，则（）A．光的强度减弱到某一最低数值时，仍有光电子飞出 B．光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子飞出 C．光电子从金属表面逸出时的最大初动能减小 D．单位时间内飞出的光电子数目不变【分析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率。光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目，最大初动能与入射光的频率有关，频率不变最大初动能不变。【解答】解：AB、发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率。若入射光的频率不变，仍然能发生光电效应，故A正确，B错误。C、逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率不变最大初动能不变，故C错误；D、光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱则单位时间内飞出的光电子数目减小。故D错误故选：A。5．（2019春•诸暨市校级期中）下列关于波粒二象性的说法正确的是（）A．光电效应揭示了光的波动性 B．使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上不会出现衍射图样 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性【分析】光子既有波动性又有粒子性，波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义；光电效应现象揭示了光的粒子性；相邻原子之间的距离大致与中子的德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象；普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念；康普顿效应表明光子有动量，揭示了光的粒子性的一面。【解答】解：A、光电效应现象揭示了光的粒子性。故A错误；B、根据光的波动性与粒子性的实验可知，使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，底片上仍然会出现衍射图样。故B错误；C、黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念。故C错误；D、热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性。故D正确。故选：D。6．（2019春•宿迁期末）以下说法中正确的是（）A．电子是实物粒子，运动过程中只能体现粒子性 B．光子的数量越多，传播过程中其粒子性越明显 C．光在传播过程中，只能显现波动性 D．高速飞行的子弹由于德布罗意波长较短，故不会“失准”【分析】根据德布罗意理论可知，实物同样具有波粒二象性。光子既有波动性又有粒子性，波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。【解答】解：A、根据德布罗意理论可知，实物同样具有波粒二象性，实物粒子的运动有特定的轨道，是因为实物粒子的波动性不明显而已，故A错误；B、大量光子的作用效果往往表现为波动性，故B错误；C、光子既有波动性又有粒子性，光在传播过程中，即可以表现波动性也可以表现粒子性，故C错误；D、高速飞行的子弹由于德布罗意波长较短，粒子性明显，故不会“失准“，故D正确。故选：D。7．（2019春•信州区校级月考）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有粒子性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等【分析】光子既有波动性又有粒子性，波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义；光电效应现象揭示了光的粒子性；相邻原子之间的距离大致与中子的德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象；普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念；【解答】解：A、光电效应现象揭示了光的粒子性。故A正确；B、衍射是波特有的性质；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性。故B错误；C、黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念。故C错误；D、由P＝hcλ及P=故选：A。8．（2019•淮南模拟）下列选项中，说法正确的是（）A．借助于能量子的假说，爱因斯坦得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合非常好 B．光电效应现象表明，光具有波动性 C．卢瑟福提出核式结构模型，很好地解释了α粒子散射实验中的现象 D．β射线是高速电子流，它的穿透能力比α射线和γ射线都弱【分析】普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。光电效应现象说明光具有粒子性。卢瑟福的原子核式结构很好解释了α粒子散射实验现象。β射线是高速电子流，穿透能力弱于γ射线，强于α射线。【解答】解：A、普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。故A错误；B、光电效应现象说明光具有粒子性，故B错误；C、卢瑟福的原子核式结构很好解释了α粒子散射实验现象，故C正确；D、明确各种射线电离性和穿透性能力强弱，β射线是高速电子流，穿透能力弱于γ射线，强于α射线，故D错误。故选：C。9．（2017春•金州区校级期中）下列说法正确的是（）A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此，光子散射后波长变小 B．玻尔的原子结构理论是在卢瑟福核式结构学说上引入了量子理论 C．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少2个 D．在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【分析】在康普顿效应中，散射光子的动量减小，根据德布罗意波长公式判断光子散射后波长的变化。玻尔的原子结构理论引入了量子理论；知道原子核衰变质量数和电荷数守恒。随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。【解答】解：A、在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ=ℎB、玻尔的原子结构理论，是在卢瑟福核式结构学说的基础上引入了量子理论，故B正确；C、某原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次β衰变后电荷数增加1，质量数不变，所以经过一次α衰变和两次β衰变后，质量数减小4，电荷数不变。所以核内中子数减少4个。故C错误。D、随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故D错误故选：B。10．用X射线照射石墨后，散射出来的X射线的波长（）A．变长 B．变短 C．不变 D．变长变短都用可能出现【分析】在康普顿效应中，根据λ=ℎ【解答】解：在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ=ℎ故选：A。二．多选题（共3小题）11．（2017•绍兴模拟）下列说法正确的是（）A．“物体的长度”体现了量子化的思想 B．发生光电效应时，增大入射光的强度能增大光电子的最大初动能 C．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性【分析】“物体的长度”可以分割，不能体现量子化的思想．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率有关．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．结合这些知识分析．【解答】解：A、“物体的长度”可以分割，可以取小数，不能体现量子化的思想，故A错误。B、根据爱因斯坦光电效应方程：12mvC、比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故C正确。D、根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观自然过程都具有方向性，能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。故D正确。故选：CD。12．（2019•盐城一模）如图所示，用导线将验电器与洁净的锌板连接，触摸锌板使验电器箔片不张开。用紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，移走紫外线灯，用带负电的橡胶棒接触锌板，发现验电器箔片张角减小；改用红外线灯照射锌板，结果发现验电器箔片不张开。则说明（）A．用紫外线灯照射后锌板带正电 B．用红外线灯照射后锌板带负电 C．红外线的频率小于锌的极限频率 D．紫外线的频率小于锌的极限频率【分析】用紫外线照射时，锌板发生光电效应，光电子从锌板上飞出，锌板带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，故接触锌板时部分电荷被中和，导致电量减小；当入射光的频率大于极限频率时才发生光电效应，据此可比较红外线频率和锌板极限频率的大小关系。【解答】解：A、橡胶棒带负电当其接触锌板时发现验电器指针张角减小，这说明锌板带电量减小，故锌板一定带正电，部分电量被橡胶棒所带负电中和；则A正确B、C、若用红外线照射，发现验电器指针根本不会发生偏转，这说明没有发生光电效应，故金属锌的极限频率大于红外线的频率。则B错误，C正确D、因紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，发生了光电效应，则紫外线的频率大于锌的极限频率，故D错误故选：AC。13．（2019春•綦江区校级月考）能说明光具有粒子性