高中物理选修3-5课件第十六章 第4节 碰 撞(共25张PPT)

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×2q2r2，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，

选修3－5综合测试题

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．

第Ⅰ卷(选择题 共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．下面列出的是一些核反应方程：

3015P―→3014Si＋X，94Be＋21H―→105B＋Y，

42He＋42He―→73Li＋Z.

其中( )

A．X是质子，Y是中子，Z是正电子

B．X是正电子，Y是质子，Z是中子

C．X是中子，Y是正电子，Z是质子

D．X是正电子，Y是中子，Z是质子

[答案] D

[解析] 由电荷数守恒和质量数守恒规律可知，X是正电子，Y是中子，Z是质子，故D正确．

2．(2012·上海模拟)用α粒子轰击铝核(2713Al)，在变为磷核(3015P)的同时释放一个x粒子，磷核(3015P)具有放射性，它在衰变为硅核(3014Si)的同时释放一个y粒子，则x粒子和y粒子分别是( )

A．质子和电子 B．质子和正电子

C．中子和电子 D．中子和正电子

[答案] D [解析] 由核反应的质量数和电荷数守恒得42He＋2713Al→3015P＋10n，x粒子为中子；3015P→3014Si＋01e，y是正电子，D正确．

3．(2012·乌鲁木齐模拟)下列说法正确的是( )

A.15 7N＋11H→12 6C＋42He是α衰变方程

B.42He＋2713Al→3015P＋10n是β衰变方程

C.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程

D.238 92U→234 90Th＋42He是核裂变反应方程

[答案] C

[解析] 放射性元素的原子核发出α粒子，称之为α衰变，A选项错误；β衰变为10n→11H＋ 0－1e，B选项错误；铀的裂变反应方程为：238 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，D选项错误；C选项正确．

章末检测卷二(第十七、十八章)

(时间：90分钟 满分：100分)

一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)

1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )

A．光电效应实验

B．伦琴射线的发现

C．α粒子散射实验

D．氢原子光谱的发现

答案 C

解析 卢瑟福由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确．

2．2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行的电子干涉实验．如图1所示，从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( )

图1

A．光具有波动性

B．光具有波粒二象性

C．微观粒子也具有波动性

D．微观粒子的波是一种电磁波

答案 C

解析 干涉现象是波的特征，电子是微观粒子，它能产生干涉现象，表明电子等微观粒子具有波动性．但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波．

3．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线( )

A．2 B．5 C．4 D．6

答案 D

4．若用|E1|表示氢原子处于基态时能量的绝对值，处于第n能级的能量为En＝E1n2，则在下列

各能量值中，可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是( )

A.|E1|4 B.34|E1|

C.78|E1| D.|E1|16

答案 B

解析 氢原子处于激发态的能量分别为14E1、19E1、116E1、125E1…，向基态跃迁时发出光子的能量分别为34|E1|、89|E1|、1516|E1|、2425|E1|…，故B正确．

5．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则( )

A．电子轨道半径越小 B．核外电子运动速度越大

C．原子能量越大 D．电势能越小