第5、6节热力学第二定律的微观解释 能源和可持续发展
1.热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿
着分子热运动的无序性增大的方向进行。
2．热力学第二定律可叫做熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
3．能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降低为不大可用的低品质形式。
一、热力学第二定律的微观解释
1．有序、无序
一个系统的个体按确定的某种规则，有顺序地排列即有序；个体分布没有确定的要求，“怎样分布都可以”即无序。
2．宏观态、微观态
系统的宏观状态即宏观态，系统内个体的不同分布状态即微观态。
3．热力学第二定律的微观意义
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。
4．熵及熵增加原理
(1)熵：表达式S＝kln Ω，k表示玻耳兹曼常量，Ω表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目。S表示系统内分子运动无序性的量度，称为熵。
(2)熵增加原理：在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
二、能源和可持续发展
1．能量耗散和品质降低
(1)能量耗散：有序度较高(集中度较高)的能量转化为内能，成为更加分散因而也是无序度更大的能量，分散到环境中无法重新收集起来加以利用的现象。 (2)各种形式的能量向内能转化方向是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态的转化，是能自动发生、全额发生的。
(3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。
(4)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的高品质形式降级为不大可用的低品质形式。
2．能源和环境
1．自主思考——判一判
(1)熵越小，系统对应的微观态就越少。(√)
章末检测卷
(时间：90分钟 满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分)
1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是( )
A.根据电场强度的定义式E＝Fq可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B.根据电容的定义式C＝QU可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
C.根据真空中点电荷的电场强度公式E＝kQr2可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
D.根据电势差的定义式UAB＝WABq可知，带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为－1 V
答案 D
解析 电场强度E与F、q无关，由电场本身决定，A错误；电容C与Q、U无关，由电容器本身决定，B错误；E＝kQr2是决定式，C错误；在电场中，克服电场力做功，电势能增大，D正确.
2.A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，在B处固定一电荷量为Q的点电荷.当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，它所受到的电场力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，其所受电场力为( )
A.－F2 B.F2 C.－F D.F
答案 B
解析 如图所示，设B处的点电荷带电荷量为正，AB＝r，则BC＝2r，根据库仑定律F＝kQqr2，F′＝kQ×2q2r2，可得F′＝F2，故选项B正确.
3.如图1所示，在粗糙的水平面上固定一个点电荷Q，在M点无初速度释放一个带有恒定电量的小物块，小物块在Q的电场中运动到N点停止，则从M到N的过程中，下列说法错误的是( )
图1
A.小物块所受的静电力逐渐减小
B.小物块具有的电势能逐渐减小
C.M点的电势一定高于N点的电势
D.小物块电势能的减少量一定等于克服摩擦力做的功
答案 C
解析 小物块在从M运动到N的过程中，一定受到向右的摩擦力，所以库仑力一定向左.随着由M运动到N，
第十七章 第一、二节
基础夯实
一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题)
1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的( D )
A．木棒的长度 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。
2．温度较低的恒星，在天空中呈现( A )
A．暗红色 B．黄色
C．白色 D．蓝色
解析：恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。故天空中呈现暗红色，故A正确，B、C、D错误。
3．下列电磁波光子能量最强的是( B )
A．紫外线 B．X射线
C．可见光 D．红外线
解析：紫外线、X射线、可见光、红外线中X射线的波长最短、频率最高，所以X射线光子的能量ε＝hν最强，所以B正确；A、C、D错误。
4．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( D )
A．频率变大 B．频率不变
C．光子能量变大 D．波长变长
解析：运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。
5．(黑龙江绥化市肇东一中2015～2016学年高二下学期期中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是( D )
A．逸出功与ν有关
B．Ekm与入射光强度成正比
C．ν＜ν0时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析：金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W＝hν，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，但入射光越强，光电流越大，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故B错误；要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν＞ν0时才会有光电子逸出。故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，可知ΔEkmΔν＝h，故D正确。
第3节 电场强度
1．放入电场中某点的点电荷所受电场力与它的电荷量的比值叫做该点的电场强度，它是用来描述电场强弱和方向的物理量，其大小与试探电荷及其受力无关，决定于电场本身，其方向与正电荷在该点所受静电力方向相同．
2．真空中点电荷周围形成的电场的场强公式为：E＝kQr2，其中k是静电力常量，Q是场源电荷的电荷量．
在点电荷Q的电场中不存在E相同的两个点．r相等时，E的大小相等，但方向不同；两点在以Q为中心的同一半径上时，E的方向相同，但大小不同．
3．匀强电场是场强大小、方向处处相同的电场，其电场线是间隔相等的平行线．
4．下列关于电场的叙述正确的是( )
A．两个未接触的电荷发生了相互作用，一定是电场引起的
B．只有电荷发生相互作用时才产生电场
C．只要有电荷存在，其周围就存在电场
D．A电荷受到B电荷的作用，是B电荷的电场对A电荷的作用
答案 ACD
5．关于电场线的以下说法中，正确的是( )
A．电场线上每一点的切线方向都跟电荷在该点的受力方向相同
B．沿电场线的方向，电场强度越来越小
C．电场线越密的地方同一试探电荷所受的电场力就越大
D．顺着电场线移动电荷，电荷受电场力大小一定不变
答案 C
解析 电场线上每一点的切线方向都跟正电荷在该点的受力方向相同，A错误；沿电场线方向，其疏密变化情况未知，所以电场强度大小不能判定，电荷的受力情况也不能判定，所以B、D错误；故只有C正确．
【概念规律练】
知识点一 电场、电场强度
1．电场中有一点P，下列说法中正确的是( )
A．若放在P点的试探电荷的电荷量减半，则P点的场强减半
B．若P点无试探电荷，则P点的场强为零
C．P点的场强越大，则同一电荷在P点所受到的电场力越大
D．P点的场强方向为试探电荷在该点受到的电场力的方向
答案 C
解析 为了知道电场中某点的电场强度，可以把一个试探电荷放入该点，其受到的电场力F与自身的电荷量q的比值Fq可反映该点场强的大小，但该点的场强由电场本身决定，与试探电荷的电荷量多少、电性无关，所以A、B错．由E＝Fq得F＝Eq，当q一定时，E越大，F越大，所以C正确．电场中某点的场强方向规定为正电荷在该点受到的电场力方向，与负电荷受力的方向相反，D错．
