2019-2020学年新素养同步导学高中物理课件讲义含物理学科素养 (4)
2019-2020学年鲁科版物理选修3-5新素养同步讲义：第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型 Word版含答案
第1节电子的发现与汤姆孙模型1．了解物质结构早期研究的基本历程．2．知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴极射线研究的方法及电子发现的意义．(重点)3．了解汤姆孙原子模型．一、物质结构的早期探究1．1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论．2．19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元．3．1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成．1．请你简述我国古代对物质的结构有哪些探究？提示：老子讲“道生一，一生二，二生三，三生万物”．墨子认为物体是由不可分割的最小单元“端”构成的．二、电子的发现1．阴极射线：科学家研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线．2．汤姆孙对阴极射线本质的探究(1)通过实验巧妙利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了粒子的比荷，qm＝ERB．(2)换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的比荷相同．这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分．3．结论(1)阴极射线是带电粒子流．(2)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，其质量是氢离子的质量的11 800，汤姆孙将这种带电粒子称为电子．(3)电子的发现说明原子具有一定的结构，即原子是由电子和其他物质组成的．4．电子发现的意义：电子的发现揭开了认识原子结构的序幕．5．微观世界的三大发现：19世纪末微观世界有三大发现．(1)1895年伦琴发现了X射线．(2)1896年法国科学家贝克勒尔发现了放射性．(3)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子．(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射．()(2)组成阴极射线的粒子是电子．()(3)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．()提示：(1)×(2)√(3)×三、汤姆孙原子模型汤姆孙认为，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的葡萄干面包模型．2．汤姆孙的原子模型成功解决了哪些问题？提示：(1)原子呈电中性：电子带的负电被原子带的正电抵消．(2)原子的平衡状态：电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要相互排斥，因此必然有一个平衡状态．(3)原子的电离：原子失去电子或得到电子，就会变成离子．(4)发射和吸收特定频率的电磁波：电子在它们的平衡位置附近做简谐振动，可以发射或吸收特定频率的电磁波．阴极射线与电子的发现1．阴极射线气体的电离和导电：通常情况下，气体是不导电的；但在强电场中，气体能够被电离而导电．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体．稀薄气体导电时可以看到辉光放电现象．2．确定阴极射线粒子带电性质的方法(1)粒子在电场中运动如图所示．带电粒子在电场中运动，受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)．带电粒子在不受其他力作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带正电；若逆着电场方向偏转，则粒子带负电．(2)粒子在磁场中运动，如图所示．粒子将受到洛伦兹力作用F ＝q v B ，速度方向始终与洛伦兹力方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．通过上述方法可判定阴极射线是带有负电的粒子． 3．比荷的测定方法(1)让粒子通过正交的电磁场，让其做直线运动，根据二力平衡，即q v B ＝qE 得到粒子的运动速度v ＝EB．①(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，保留磁场让粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r．②(3)由①②确定比荷的表达式：q m ＝EB 2r ．4．电子的发现(1)汤姆孙测得阴极射线粒子的比荷约为1011 C/kg ，电荷量与氢离子基本相同，质量为氢离子的11 800．(2)最后经定量计算，汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子．1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在汤姆孙测电子比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏中心F 出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．[思路点拨] 两板间只加电场时电子在电场力作用下做类平抛运动，同时加上电场和磁场后电场力和洛伦兹力大小相等，做匀速直线运动，只加磁场时做匀速圆周运动．[解析] (1)两板D 、G 间只加磁场时，电子向下偏转，说明电子所受洛伦兹力的方向向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里．(2)电子在两板间做匀速直线运动，qE ＝Bq v ，电子在磁场中偏转时如图所示， Bq v ＝m v 2r由图可知：L ＝r ·sin θ 由以上各式得q m ＝E sin θB 2L．[答案] (1)垂直纸面向里 (2)E sin θB 2L(1)电子在复合场中做匀速直线运动的条件是粒子受到的洛伦兹力和电场力大小相等方向相反即eE＝e v B．(2)电子在磁场中偏转要确定运动轨迹，圆心角和偏向角相等．1．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：选D．通电直导线的电流方向向左，由安培定则可判断导线下方的磁场垂直于纸面向外，组成阴极射线的粒子是电子，电子向右运动，由左手定则可知电子向上偏转．测定带电粒子比荷的两种方法1．利用磁偏转测比荷，由q v B ＝m v 2R 得q m ＝vBR ，只需知道磁感应强度B 、带电粒子的初速度v 和偏转半径R 即可．2．利用电偏转测比荷，偏转量y ＝12at 2＝12qU md ·⎝⎛⎭⎫L v 2，故q m ＝2yd v 2UL 2．所以在偏转电场U 、d 、L 已知时，只需测量v 和y 即可．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P ′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，O ′点到O 点的竖直距离为d ，水平距离可忽略不计；此时在P 与P ′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向长度为L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为L 2．(1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式．[解析] (1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O 点，设电子的速度为v ，则e v B ＝eE ，得v ＝E B ，即v ＝UBb．(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为a ＝eU mb ．电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t 1＝L 1v ．这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为d 1＝12at 21＝eL 21U2m v 2b ．离开电场时竖直向上的分速度为v ⊥＝at 1＝eL 1U m v b．电子离开电场做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏，t 2＝L 2v ．t 2时间内向上运动的距离为d 2＝v ⊥t 2＝eUL 1L 2m v 2b ．这样，电子向上的总偏转距离为d ＝d 2＋d 1＝eU m v 2b L 1·⎝⎛⎭⎫L 2＋L 12，可解得e m ＝UdB 2bL 1⎝⎛⎭⎫L 2＋L 12．[答案] (1)U Bb (2)UdB 2bL 1⎝⎛⎭⎫L 2＋L 122．如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B 和两极之间的电压U ，带电粒子不发生偏转，然后撤去电压，粒子做匀速圆周运动，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d ，求阴极射线中带电粒子的比荷．解析：设阴极射线粒子的电荷量为q ，质量为m ，则在电磁场中由平衡条件得，q Ud ＝q v B撤去电场后，由牛顿第二定律得，q v B ＝m v 2R又R ＝d 2解得q m ＝2U B 2d 2．答案：2UB 2d 2[随堂检测]1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线解析：选C．阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．2．(多选)下列说法中正确的是()A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1．602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析：选BD．电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确．测和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．出比荷的值em3．对于电子的发现，以下说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子B．汤姆孙通过实验测定了阴极射线的电荷量C．密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值D．原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的解析：选A．1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型．故选A．4．阴极射线管中的高电压的作用是()A．使管内气体电离B．使管内产生阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使电子加速解析：选D．在阴极射线管中，阴极射线是由于阴极处于炽热状态而发射出的电子流，通过高电压使电子加速获得能量，与玻璃发生撞击而产生荧光．故选项D正确．5．汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图所示．电子流平行于极板射入，极板P、P′间同时存在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角θ＝115rad．已知极板长L＝3．0×10－2m，电场强度大小为E＝1．5×104 V/m，磁感应强度大小为B＝5．0×10－4 T．求电子比荷．解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eE＝e v B只存在磁场时，有e v B＝m v2r，由几何关系r＝Lsin θ偏转角很小时，r≈Lθ联立上述各式并代入数据得电子的比荷 e m ＝EθB 2L＝1．3×1011 C/kg ． 答案：1．3×1011 C/kg[课时作业]一、单项选择题1．下列说法正确的是( )A ．汤姆孙发现了电子并测出电子的电荷量B ．稀薄气体导电可以看到辉光现象C ．阴极射线是一种电磁波D ．以上说法都不对解析：选B ．汤姆孙发现了电子，但电子的电荷量是由密立根油滴实验测出的，A 错．稀薄气体被电离可以导电，产生辉光现象，B 对．阴极射线是带负电的粒子流，即电子，C 错．2．下列说法中错误的是( )A ．原子是可以再分的，是由更小的微粒组成的B ．通常情况下，气体是导电的C ．在强电场中气体能够被电离而导电D ．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果解析：选B ．电子的发现说明原子是可以再分的，A 对；通常情况下，气体不导电，但在强电场中被电离后可导电，B 错，C 、D 对．3．下列关于电子的说法正确的是( ) A ．只有少数物质中有电子 B ．不同的物质中具有不同的电子 C ．电子质量是质子质量的1 836倍D ．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元解析：选D ．汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种粒子，即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量．由此可知D 正确，B 、C 错误．4．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( ) A ．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B ．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C ．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D ．汤姆孙已准确得出阴极射线粒子的电荷量解析：选A．汤姆孙利用其设计的阴极射线管，将不同的气体充入管内，用多种不同的金属分别制成阴极，结果证明比荷大体相同，C错．汤姆孙和他的学生通过测量得知阴极射线粒子的电荷量与氢离子的电荷量大小基本相同，D错；阴极射线带负电，A对，B错．5．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里解析：选C．阴极射线是高速电子流，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外．6．如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v ，下面的说法中正确的是( )A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v 解析：选D ．对电子从A 到K 的过程应用动能定理：Ue ＝12m v 2－0，所以电子离开K时的速度取决于A 、K 之间电压的大小，A 错，B 错；如果电压减半，则v 应变为原来的22，C 错，D 对．二、多项选择题7．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( ) A ．阴极射线带负电 B ．阴极射线带正电C ．阴极射线的比荷比质子的比荷大D ．阴极射线的比荷比质子的比荷小解析：选AC ．通过对阴极射线在电场、磁场中偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢离子的比荷大得多，故A 、C 正确．8．如图是密立根油滴实验的示意图．油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是( )A ．油滴带负电B ．油滴质量可通过天平来测量C ．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量D ．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍解析：选AD ．由图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A 正确．油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B 错误．根据油滴受力平衡得：mg ＝qE ＝q U d ，得q ＝mgdU ，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴的电量，故C 错误．根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D 正确．9．关于电子的发现，下列叙述中正确的是( ) A ．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的 B ．电子的发现，说明原子具有一定的结构 C ．电子是第一种被人类发现的微观粒子D ．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象解析：选BCD ．发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B 正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C 正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D 正确．10.如图所示是电子射线管的示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(沿z 轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴正方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向解析：选BC ．由于电子沿x 轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z 轴正方向，由此可知B 、C 正确．三、非选择题11.为测定带电粒子的比荷qm ，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷qm的值为多少？解析：只加电场时，在垂直电场方向 d ＝12⎝⎛⎭⎫Eq m ⎝⎛⎭⎫L v 02 加磁场后，粒子做直线运动，则q v 0B ＝Eq ，即v 0＝E B ．联立解得：q m ＝2dEB 2L 2．答案：2dEB 2L 212.如图所示，有一电子束穿过具有匀强电场和匀强磁场的空间区域，该区域的电场强度和磁感应强度分别为E 和B ．(1)如果电子束的速度为v 0，要使电子束穿过上述空间区域不发生偏转，电场和磁场应满足什么条件？(2)如果撤去磁场，电场区域的长度为l ，电场强度的方向和电子束初速度方向垂直，电场区域边缘离屏之间的距离为d ，要使电子束在屏上偏移距离为y ，所需加速电压为多大？解析：(1)要使电子不发生偏转则：eE ＝e v 0B ，E ＝v 0B ． (2)电子在电场中向上偏转量s ＝12·eE m t 2，且tan θ＝v y v 0，其中v y ＝eEm t ． 在加速电场中eU ＝12m v 20，v 0＝l t ． 偏移距离y ＝s ＋d tan θ，由以上各式可得U ＝El （l ＋2d ）4y ．答案：(1)E ＝v 0B (2)El （l ＋2d ）4y。
2019-2020学年鲁科版物理选修3-3新素养同步讲义：第4章 第3节 饱和汽第4节 湿度 Word版含答案
第3节饱和汽第4节湿度1.知道饱和汽、未饱和汽与饱和汽压．(重点)2.知道如何计算空气的相对湿度．(重点)3．了解绝对湿度和相对湿度的概念．(难点)一、饱和汽的形成1．动态平衡：从液体中飞出的分子数目与返回液体的分子数目相等，液体不会再减少，蒸气的密度也不会再增加，达到一种动态平衡．2．饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于动态平衡时的蒸气．(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸气．二、饱和汽压1．定义：某种液体饱和汽具有的压强叫做这种液体的饱和汽压．2．特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关．三、把未饱和汽变成饱和汽1．降低温度：在体积不变的条件下，温度越低，饱和汽的密度越小，故降低温度可以使未饱和汽变成饱和汽．2．减小体积：在温度不变的条件下，减小未饱和汽的体积，可增大未饱和汽的密度，使之变成饱和汽．由于饱和汽压只与温度有关，而与体积无关，因此气体实验定律对饱和汽不适用，而未饱和汽则近似地遵循理想气体的三条实验定律．1．液面上部的蒸气达到饱和时，还有没有液体分子从液面飞出？为什么这时从宏观上来看液体不再蒸发？提示：仍然有液体分子从液面飞出．因为这时从液面飞出去的分子与从蒸气回到液体中的分子数目相等，液体不会再减少，蒸气的密度也不再增加，达到了动态平衡，从宏观上看蒸发停止．四、绝对湿度与相对湿度1．湿度的定义：空气的干湿程度．2．描述湿度的物理量(1)绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．(2)相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．五、湿度的影响我们平常所说的湿度是指相对湿度．1．湿度与雨、雾、露等天气现象有密切联系．2．湿度对人们的生活影响很大：过小，人体的水分散失加快．过大，抑制人体散热．3．湿度对植物生长有很大影响．4．湿度与建筑、国防、运输、储藏等都有密切关系，对工业生产的影响也很大．六、湿度计1．定义：测量湿度的仪器．2．干湿泡湿度计是使用较多的湿度计，其结构和原理如下：(1)结构：由两支并排放置的普通温度计构成，一支温度计按照常规使用，另一支温度计的玻璃泡上包着棉纱布，纱布的下端浸入水中，能使玻璃泡保持潮湿．(2)原理：由于水的蒸发，湿泡温度计的示数总要低一些，空气的相对湿度越小，玻璃泡上的水分蒸发越快，湿泡温度计的示数越小，两个温度计指示的温度差越大，反之越小，根据两个温度计的温度差，就可以确定相对湿度的大小．2．阴雨连绵的夏天，人们会感到气闷，寒冷的冬季，人们会感到口腔和鼻腔难受，为什么？提示：空气的潮湿程度对生活和生产有很大的影响．空气太潮湿，使人感到气闷，物体也容易发霉，空气太干燥，口腔和鼻腔会感到难受，植物容易枯萎．正确理解饱和汽与饱和汽压饱和汽未饱和汽定义与液体处于动态平衡的蒸气还没有达到饱和状态的蒸气特点(1)一定温度下有一定的蒸气密度(2)一定温度下有一定的压强(饱和汽压)(3)不遵守理想气体实验定律一定温度下，未饱和汽的密度和压强都比饱和蒸气的小，近似遵守理想气体实验定律转化饱和汽变为未饱和蒸气的方法是：(1)温度不变，减小蒸气的密度(2)保持蒸气的体积不变，提高蒸气的温度未饱和汽变成饱和汽的方法是：(1)温度不变时，增加蒸气的密度(2)蒸气的体积不变时，降低蒸气的温度2.影响饱和汽压的因素(1)饱和汽压跟液体的种类有关实验表明：在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的，挥发性大的液体，饱和汽压大．例如20 ℃时，乙醚的饱和汽压为5.87×104 Pa，水的为2.34×104 Pa，水银的饱和汽压很小，20 ℃时仅为1.60×10－14 Pa，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空．(2)饱和汽压跟温度有关饱和汽压随温度的升高而增大，这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大；同时蒸气分子的热运动的平均动能也增大，因此导致饱和汽压增大．(3)饱和汽压跟体积无关在温度不变的情况下，饱和汽的压强不随体积变化而变化，其原因是：当体积增大时，容器中蒸气的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发，直至达到饱和汽为止．由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变，体积减小时，容器中蒸气的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是，一部分蒸气变成液体，直到蒸气的密度减小到等于该温度下饱和汽的密度为止．由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，分子热运动的平均动能也跟原来相同，所以压强也不改变．因为在一定温度下饱和汽压是一个定值，与体积的变化无关，所以有活塞的密闭容器，盛有饱和水蒸气与水时，压缩活塞，水蒸气压强不变，但有水蒸气液化成水．(水蒸气不遵守气体实验定律)(多选)关于饱和汽的下列说法正确的是()A．一定温度下，饱和汽的密度是一定的B．相同温度下，不同液体的饱和汽压是相同的C．饱和汽压随温度升高而增大，与体积无关D．理想气体定律对饱和汽不适用，而未饱和汽近似遵守理想气体定律[解题探究](1)液体的饱和汽压由什么因素决定？(2)理想气体定律的适用前提是什么？[解析]饱和汽的密度、饱和汽压都是由温度决定的，且随着温度的升高而增大，与体积无关，选项A、C正确；相同温度下，饱和汽压与液体的种类有关，不同液体的饱和汽压一般不同，选项B错误；未饱和汽近似遵守理想气体定律，一旦达到饱和，再继续加压饱和汽将会部分液化，故理想气体定律不再适用，选项D正确．[答案]ACD1.(多选)将未饱和汽转化成饱和汽，下列方法可行的是()A．保持温度不变，减小体积B．保持温度不变，减小压强C．保持体积不变，降低温度D．保持体积不变，减小压强解析：选ACD.未饱和汽的密度小于饱和汽的密度，压强小于饱和汽压，对未饱和汽气体实验定律是近似适用的，保持温度不变，减小体积，可以增大压强，增大饱和汽的密度，则选项A正确，选项B错误．降低温度，饱和汽压减小，若体积不变，当降低温度时，可使压强减小到降低温度后的饱和汽压，则选项C正确，选项D也正确．饱和汽压是由液体的种类和外界温度共同决定，与饱和汽的体积无关．(1)在同一温度下，不同液体的饱和汽压一般不同，挥发性大的液体其饱和汽压大．(2)温度一定时，同种液体的饱和汽压与饱和汽的体积无关，也与液体上方有无其他气体无关．(3)同一种液体的饱和汽压，当温度升高时增大，蒸发比液化快；当温度降低时而减小，液化比蒸发快．最后达到新的动态平衡.绝对湿度与相对湿度的区别和联系1．在物理学中，把空气中所含水蒸气的压强叫做空气的绝对湿度．空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比，叫做空气的相对湿度．2．影响相对湿度的因素相对湿度与绝对湿度和温度都有关系，在绝对湿度不变的情况下，温度越高，相对湿度越小，人感觉越干燥；温度越低，相对湿度越大，人感觉越潮湿．3．相对湿度的计算(1)根据相对湿度＝水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压，即B＝pp s×100%，知道了水蒸气的实际压强和同温下水的饱和汽压，代入公式即可求得．(2)注意单位的统一，水蒸气的实际压强和同温度下水的饱和汽压要采用同一单位．(3)在某一温度下，饱和汽压是一定值，知道了绝对湿度可以算出相对湿度；反之，知道了相对湿度也能算出绝对湿度．(4)空气的相对湿度不会超过100%，环境温度变化时，水的饱和汽压和水蒸气的实际压强都发生变化，相对湿度不会超过100%.4．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的绝对压强，而是空气中水蒸气的压强p与同一温度下水的饱和汽压p s的差距，即跟相对湿度有关．绝对湿度相同时，温度越高，离饱和状态越远，越容易蒸发，感觉越干燥；相反，气温越低，越接近饱和状态，感觉越潮湿．相对湿度与绝对湿度都和温度有关．气温为10 ℃时，测得空气的绝对湿度p＝800 Pa，则此时的相对湿度为多少？如果绝对湿度不变，气温升至20 ℃，相对湿度又为多少？(已知10 ℃时水的饱和汽压为p1＝1.228×103 Pa，20 ℃时水的饱和汽压为p2＝2.338×103 Pa)[解析]10 ℃时水的饱和汽压为p1＝1.228×103Pa，由相对湿度公式得此时的相对湿度B1＝pp1×100%＝8001.228×103×100%≈65.1%20 ℃时水的饱和汽压为p2＝2.338×103 Pa，同理得相对湿度B2＝pp2×100%＝8002.338×103×100%≈34.2%.[答案]65.1%34.2%由计算可知，绝对湿度不变时即空气中水汽密度不变，温度越高，它离饱和的程度越远，人们感觉越干燥；掌握相对湿度的公式，体会相对湿度与绝对湿度的区别与联系是解题关键.2.(多选)关于空气湿度，下列说法正确的是()A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的压强表示D．空气的相对湿度定义为水的饱和汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比解析：选BC.人们对干燥、潮湿的感受由相对湿度来决定，相对湿度越大，感觉越潮湿，相对湿度越小，感觉越干燥，故A错误，B正确；用空气中所含水蒸气的压强表示绝对湿度，空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比为相对湿度，故C正确，D错误．关于相对湿度的综合问题学校气象小组在某两天中午记录如下数据：第一天，气温30 ℃，空气中水蒸气压强为15.84 mm汞柱．第二天，气温20 ℃，绝对湿度为10.92 mm汞柱．查表知，气温30 ℃时，水的饱和汽压为4.242×103 Pa；气温20 ℃时，水的饱和汽压为2.338×103 Pa.你能根据采集的数据判定哪一天中午人感觉较潮湿吗？试计算说明．[思路点拨]本题关键是利用相对湿度定义公式并查表求出一定温度下空气的相对湿度来解答．[解析]气温30 ℃水的饱和汽压p s1＝4.242×103 Pa，这时水蒸气实际压强p t1＝15.84mmHg ＝2.084×103 Pa ，则第一天中午空气的相对湿度B 1＝p t 1p s1×100%＝2.084×103 Pa 4.242×103 Pa×100%＝49.13% 气温20 ℃时，水的饱和汽压p s2＝2.338×103 Pa.这时水蒸气实际压强p t 2＝10.92 mmHg ＝1.437×103 Pa.则第二天中午空气的相对湿度B 2＝p t 2p s2×100%＝1.437×103 Pa 2.338×103 Pa×100%＝61.46% 显然B 2>B 1，即第二天中午人感觉较潮湿．[答案] 见解析(1)空气的潮湿情况不是由空气的绝对湿度决定，而是由空气的相对湿度决定的．(2)相对湿度越大，蒸气越接近饱和，水分蒸发很慢使人感到潮湿.[随堂检测]1．水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时( )A ．水不再蒸发B ．水不再凝结C ．蒸发和凝结达到动态平衡D ．以上都不对解析：选C.水蒸气达到饱和状态时是一个动态的平衡，此时蒸发和凝结仍在同时继续进行，只不过蒸发和凝结的水分子个数相等而已，故应选C.2．(多选)关于饱和汽压，下列说法正确的是( )A ．温度相同的不同饱和汽，饱和汽压都相同B ．温度升高时，饱和汽压增大C ．温度升高时，饱和汽压减小D ．饱和汽压与体积无关解析：选BD.同一气体的饱和汽压仅由温度决定，温度升高，饱和汽压增大；与气体的体积及外界大气压无关，不同气体的饱和汽密度在同一温度下不同，从而饱和汽压不同．3．湿泡温度计与干泡温度计的示数差越大，表示( )A ．空气的绝对湿度越大B ．空气的相对湿度越大C ．空气中水蒸气离饱和程度越近D ．空气中水蒸气离饱和程度越远解析：选D.玻璃泡上的水分蒸发越快，湿泡温度计的示数与干泡温度计的示数差越大，空气中水蒸气离饱和程度越远，A 、B 、C 错误，D 正确．4．下列所给值中，相对湿度最大的是( )A ．20 ℃水蒸气压强p ＝1.1×103 PaB ．20 ℃水蒸气压强p ＝1.3×103 PaC ．10 ℃水蒸气压强p ＝1.1×103 PaD ．10 ℃水蒸气压强p ＝1.3×103 Pa解析：选D.由相对湿度＝绝对湿度饱和汽压可知，10 ℃时，水的饱和汽压小，所以D 选项正确． [课时作业]一、单项选择题1．饱和汽压是指( )A ．当时的大气压B ．饱和汽的压强C ．水蒸气的压强D ．以上都不对答案：B2．印刷厂里为使纸张好用，主要应控制厂房内的( )A ．绝对湿度B ．相对湿度C ．温度D ．大气压强答案：B3．一个玻璃瓶中装有半瓶液体，拧紧瓶盖经一段时间后，则( )A ．不再有液体分子飞出液面B ．停止蒸发C ．水蒸气中不再有分子进入液体中D ．在相同时间内从液面飞出去的分子数等于返回液体的分子数，液体的饱和汽压达到了动态平衡解析：选D.当液面上方的气体内所含的分子达到饱和汽压后，处于动态平衡状态，但仍有分子跑出，只不过返回的分子数与跑出的分子数相等．故A 、B 、C 全错，D 项正确．4．下列关于湿度的说法中不正确的是( )A ．绝对湿度大，相对湿度一定大B ．相对湿度是100%，表明在当时温度下，空气中水蒸气已达饱和状态C ．相同温度下绝对湿度越大，表明空气中水蒸气越接近饱和状态D ．露水总是出现在夜间和清晨，是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化 解析：选A.相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下水蒸气的饱和汽压的比值，所以选项A 说法错误，选项B 、C 说法正确；在绝对湿度不变的情况下，温度降低，饱和汽压降低，所以相对湿度变大，当达到饱和以后，随着温度的继续降低，水蒸气将液化为水，即露水，所以选项D说法正确．5．有甲、乙、丙三支相同的温度计，其中一支不准确，将甲放在空气中，乙放在开口的酒精瓶中，丙放在密闭的酒精瓶中，过一段时间，三支温度计的示数都是18 ℃，则() A．甲不准确B．乙不准确C．丙不准确D．不能判定哪支不准确解析：选B.因为蒸发需要吸热，所以液体本身的温度要降低，甲温度计上无液体，不存在蒸发现象；乙放在开口酒精瓶中，酒精蒸发吸热，酒精温度应降低，所以应低于18 ℃，故乙不准确；丙放在密闭的酒精瓶中，蒸发受阻不能进行，故温度计的示数与周围环境的温度相同也准确，故选择B项．6．如图为水的饱和汽压图象，由图可以知道()A．饱和汽压与温度无关B．饱和汽压随温度升高而增大C．饱和汽压随温度升高而减小D．未饱和汽的压强一定小于饱和汽的压强解析：选B.由题中图象可知饱和汽压随温度升高而增大．7．高压锅又叫压力锅，用它可以将被蒸煮的食物加热到100 ℃以上，所以食物容易被煮熟．且高压锅煮食物比普通锅煮食物省时间省燃料，做出的米饭香软可口，很受人们欢迎．下表是AS22580 高压锅的铭牌，对此下列解释正确的是()AS22580容量 5 L净重8.92 kg锅帽重89.0 g气压 2.11 atm水的温度120 ℃A．食物受到的压强大而易熟B．高压锅保温性能好，热量损失少而使食物易熟C．锅内温度能达到100 ℃以上，食物因高温而易熟D．高压锅的密封性好，减少了水的蒸发而使食物易熟解析：选C.使用高压锅蒸煮食物时，高压锅盖上锅盖后就是一个封闭的容器了，加热时锅内水温不断升高，水的蒸发不断加快．由于锅是密封的，锅内水面上方的水蒸气就越来越多，锅内水蒸气的压强越来越大，直到将气压阀顶起，锅内的气压不再增大，水的沸点此时接近120 ℃.食物由生变熟是个升温过程．温度越高，熟得越快，高压锅内的食物可以被加热到的温度比普通锅高出了约20 ℃，所以容易熟，故C项正确．二、多项选择题8．下列说法中正确的是()A．在一定温度下，同种液体的饱和汽的密度是一定的B．气体实验定律对饱和汽不适用C．在潮湿的天气里，空气的相对湿度大，水蒸发得慢，所以洗了的衣服不容易晾干D．在绝对湿度相同的情况下，夏天比冬天的相对湿度大解析：选ABC.由公式B＝pp s×100%知，在绝对湿度相同的情况下(即p不变)，夏天温度高，饱和汽压大，即p s大，所以夏天的相对湿度小，故选项D错误．9．由饱和汽和饱和汽压的概念可知，下列结论中正确的是()A．饱和汽和液体之间的动态平衡，是指汽化和液化同时进行的过程，且进行的速率相等B．一定温度下饱和汽的密度为一定值，温度升高，饱和汽的密度增大C．一定温度下的饱和汽压随饱和汽体积的增大而增大D．饱和汽压跟绝对温度成正比解析：选AB.由动态平衡概念可知A正确．在一定温度下，饱和汽的密度是一定的，它随着温度升高而增大，B正确．一定温度下的饱和汽压与体积无关，C错．饱和汽压随温度升高而增大，理想气体状态方程不适用于饱和汽，饱和汽压和绝对温度的关系不成正比，饱和汽压随温度的升高增大得比线性关系更快，D错．10．空气湿度对人们的生活有很大影响，当湿度与温度搭配得当，通风良好时，人们才会感觉舒适．关于空气湿度，以下结论正确的是()A．绝对湿度大而相对湿度不一定大，相对湿度大而绝对湿度也不一定大，必须指明温度这一条件B．相对湿度是不足100%，表明在当时的温度下，空气中水汽未达到饱和状态C．在绝对湿度一定的情况下，气温降低时，相对湿度将减小D．在绝对湿度一定的情况下，气温升高时，相对湿度将减小解析：选ABD.相对湿度定义B＝pp s×100%，式中p为空气中所含水蒸气的实际压强，p s为同一温度下水的饱和汽压，p s在不同温度下的值是不同的，温度越高，p s越大，故A正确．相对湿度小于100%，说明在当时的温度下，空气中所含水蒸气的实际压强未达到饱和汽压，B正确．绝对湿度p不变时，气温降低，p s减小，相对湿度增加，故C错，D正确．三、非选择题11．在实验室中常见的湿度计为______________，它的主要部分为________________ __________________________________．解析：干湿泡湿度计的主要结构为两个相同的温度计，其中一支的玻璃泡由纱布包着浸在水中，由于蒸发吸热使其温度示数小于另外一支在空气中的温度计，根据两支温度计的读数，再根据支架上的表格即可得到相对湿度．答案：干湿泡湿度计两支结构相同的温度计12．在某温度时，水蒸气的绝对气压为p＝200 mmHg，此时的相对湿度为50%，则此时的绝对湿度为多少？饱和汽压为多大？解析：根据绝对湿度的定义可知此时的绝对湿度为200 mmHg.由相对湿度B＝pp s×100%可得p s＝pB×100%＝20050%mmHg＝400 mmHg.答案：200 mmHg400 mmHg。
2019-2020学年鲁科版物理选修3-3新素养同步讲义：第3章 第2节 毛细现象 第3节 液 晶 Word版含答案
第2节毛细现象第3节液晶1.理解浸润和不浸润现象产生的原因．(重点)2.掌握液晶的特点和应用．(重点)3．毛细现象产生的原因和生活中的毛细现象．(难点)一、浸润与不浸润1．定义(1)浸润：液体附着在固体表面上的现象．(2)不浸润：液体不附着在固体表面上的现象．2．产生的原因(1)三个相关概念①附着层：液体跟固体接触时，在接触处形成的一液体薄层．②内聚力：附着层中的液体分子受到的液体内部分子的吸引力．③附着力：附着层中的液体分子受到的固体分子的吸引力．(2)产生原因分析：由于内聚力与附着力的大小不同．①当内聚力大于附着力时，液体不浸润固体；②当内聚力小于附着力时，液体浸润固体．1．(1)制作毛巾所用的织物能否被水浸润？(2)为什么能够用墨水在纸上写字？(3)各种游禽为防止羽毛被水浸润，采取了什么措施？提示：(1)毛巾都是用能被水浸润的织物做成的．(2)能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被墨水浸润．(3)各种游禽用嘴把由体内分泌出来的油脂涂在自己的羽毛上，使羽毛不被水浸润．二、毛细现象1．定义：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象．2．毛细管：能够发生毛细现象的管．3．特点：水在玻璃管中会出现凹形弯月面；水银在玻璃管中则会出现凸形弯月面．且管的内径越小，前者水面越高，后者水银面越低．2．要想把凝在衣料上的蜡去掉，可以把两层棉纸分别放在蜡迹的上面和下面，然后用热熨斗在棉纸上来回熨烫．为什么这样做可以去掉衣料上的蜡？提示：放在衣料上、下面的棉纸内有许多细小的孔起着毛细管的作用，当蜡受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被棉纸吸掉．三、液晶1．定义：既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体．2．分类：向列型、胆甾型、近晶型．3．性质：外界条件的微小变化，会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器的表面差异等，都可以改变液晶的光学性质．4．应用(1)液晶显示器，(2)液晶测温．正确理解浸润和不浸润现象1．附着层(1)定义：液体跟固体接触处形成的液体薄层．(2)特点：附着层中的液体分子同时受到液体内部分子的吸引力(内聚力)和固体分子的吸引力(附着力)．2．液体能否浸润固体由内聚力和附着力大小决定(1)内聚力大于附着力．附着层的分子比液体内部稀疏，附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，此时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润．(2)内聚力小于附着力．附着层中的分子比液体内部更密，附着层中出现液体相互推斥的力．此时跟固体接触的液面有扩展的趋势，形成浸润．3．微观解释当液体与固体接触时，附着层中的液体分子受固体分子的吸引比内部液体分子弱，结果附着层中的液体分子比其内部稀疏，这时在附着层中就出现跟表面张力相似的收缩力，使跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，因而形成不浸润现象．相反，如果受到固体分子的吸引相对强，附着层里的分子就比液体内部更密，在附着层里就出现液体分子互相排斥的力，这时跟固体接触的表面有扩展的趋势，从而形成浸润现象．总之，浸润和不浸润现象是分子力作用的宏观表现．液体能否浸润固体，取决于两者的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质决定．同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．如：水能浸润玻璃，而不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润锌板．(多选)以下各种说法中正确的是()A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所以说水银是一种不浸润液体B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体两者的性质共同决定的C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完全失重状态，所以一个固定着的容器中装有浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否则容器中的液体一定会沿器壁流散D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的分子对附着层分子吸引力大些还是小些[思路点拨]浸润与不浸润是由液体和固体共同决定的．液体浸润固体，附着层面积要扩张，不浸润固体附着层面积要收缩．产生的条件是固体分子和液体内部分子对附着层分子的吸引力关系，由此可加以分析判断．[解析]水银不浸润玻璃，但可能浸润其他固体，所以A错误，B正确．在处于完全失重状态的人造卫星上，如果液体浸润其器壁，液体和器壁的附着层就会扩张，沿着器壁流散，故必须盖紧，C正确．D选项说明了发生浸润和不浸润现象的微观原理，故选B、C、D.[答案]BCD某种液体是否为浸润液体，并不完全取决于自身，而是由液体和固体的性质共同决定，因此，不要由某一特例就确定是浸润或不浸润．1.(多选)若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时，则()A．附着层分子密度大于液体内分子的密度B．附着层分子的作用力表现为引力C．管中的液体一定是凹形弯月面的D．液体跟固体接触的面积有扩大的趋势解析：选ACD.由于浸润现象，固体分子与液体分子间的引力强，造成附着层内分子的分布就比液体内部更密，这样就会使液体分子间作用力表现为斥力，使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势．对毛细现象的正确理解1．定义：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象．2．现象：浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面，不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面．3．因素：毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大．4．成因(1)浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，管内液面上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度．(2)不浸润液体则与浸润液体情况相反．如图所示．(1)毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系．(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大．(多选)把极细的玻璃管插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是()[思路点拨]可以从液体是否浸润固体的角度判断液面的形状，由附着层的表面张力判断液面的上升和下降情况．[解析]因为水能浸润玻璃，所以A正确，B错误．水银不浸润玻璃，C正确．D项中外面浸润，里面不浸润，所以是不可能的，故正确选项为A、C.[答案]AC液体与管浸润，则管壁给液体向上的拉力，液面下凹；液体不浸润管，则管壁给液体向下的拉力，靠近管壁处的液体下降，液面上凸．2.(多选)用干净的玻璃毛细管做毛细现象的实验时，可以看到()A．毛细管插入水中，管越细，管内水面越高，管越粗，管内水面越低B．毛细管插入水银中，管越细，管内水银面越高C．毛细管插入跟它浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它不浸润的液体中时，管内液面降低D．毛细管插入跟它不浸润的液体中时，管内液面上升，插入跟它浸润的液体中时，管内液面下降解析：选AC.毛细管插入跟它浸润液体中时液面上升，而且管越细，液面越高，管越粗，液面越低．毛细管插入跟它不浸润液体中时，液面下降，而且管越细，液面越低，管越粗，液面越高．液晶及其应用1．液晶的主要性质(1)液晶具有晶体的各向异性的特点．原因是在微观结构上，从某个方向看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向，这是其物理性质各向异性的主要原因．(2)液晶具有液体的流动性．原因是在某个特定方向上液晶分子排列是杂乱的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性．2．液晶的主要应用(1)向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明．利用向列型液晶的这种性质可以制造各种液晶显示器．(2)胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色．随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1 ℃的温差内就可以显出整个色谱．利用液晶的这种温度效应可以探测温度．液晶既具有液体的特点，也具有晶体的特点，但它既不是液体，也不是晶体，它是独立于液体和晶体之外的一种特殊流体．(多选)关于液晶，下列说法中正确的是()A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化[思路点拨]液晶的性质和特点是解题的关键．[解析]液晶是一种特殊的物质，既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，A、B错误；有些液晶的光学性质随温度的变化而变化，C正确；液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，D正确．注意液晶既具有液体的流动性，又像某些晶体那样具有光学各向异性，它既不同于一般液体，也不同于晶体，其存在具有特殊性．[答案]CD液晶具有液体和晶体的某些性质，外界条件的微小变化都会引起液晶的某些性质的变化．3.关于液晶，下列说法中正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质在一定条件下都能成为液晶解析：选B.液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱．液晶本身不能发光，所以选项A、C、D错误，选项B正确．[随堂检测]1．在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比弯管的最高点还要高，那么弯管中的水将()A．会不断地流出B．不会流出C．不一定会流出D．无法判断会不会流出解析：选B.因为水滴从弯管管口N处落下之前，弯管管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时合力竖直向上，使水不能流出，选项B正确．2．(多选)下列关于浸润(不浸润)现象与毛细现象的说法正确的是()A．水可以浸润玻璃但不能浸润蜂蜡B．浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象C．浸润液体都能发生毛细现象，不浸润液体都不能发生毛细现象D．浸润液体和不浸润液体在细管中都上升解析：选AB.水可以附着在玻璃表面上，也就是浸润玻璃，但不会附着在蜂蜡上，也就是说不浸润蜂蜡，所以同一液体对不同的固体，有的可能发生浸润现象，有的可能发生不浸润现象，这与液体和固体的分子作用力有关．浸润液体和不浸润液体都能发生毛细现象，在细管中沿管壁上升的是浸润液体，在细管中沿管壁下降的是不浸润液体．3．下列不属于液晶性质的是()A．流动性B．各向异性C．温度效应D．荧光效应解析：选D.液晶具有流动性、各向异性和温度效应，不具有荧光效应．4．(多选)关于液晶，下列说法正确的是()A．因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶实际上是一种非晶体B．液晶具有液体的流动性，是因为液晶分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移动C．任何物质在任何条件下都可以存在液晶态D．天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的解析：选BD.液晶是一种介于晶体与液体之间的液态晶体，它不是晶体更不是非晶体；液晶分子像晶体分子一样排列有序，但是它们又像液体分子一样可以自由移动，没有固定的位置，即位置无序，所以液晶具有流动性；有些物质只有在特定的条件下才具有液晶态．并不是所有物质都有液晶态的；天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的，目前已达到5 000多种．由上述可知B、D正确．5．阅读课文相关内容，思考、讨论以下问题：(1)浸润液体在毛细管内，液面为何成凹弯月面？是什么原因使液体上升？上升到什么时候为止？(2)为什么不浸润液体在毛细管内会下降？下降到什么时候为止？解析：(1)毛细现象是浸润或不浸润和表面张力共同作用而形成的结果．当浸润液体跟毛细管内壁接触时，引起液体附着层扩张，而表面引力的作用使液体与空气的接触面减小而收缩，从而使液面弯曲对液柱起提升作用，而且毛细管内径越小，提升越高，当液面弯曲提升的力与提升的液柱重力平衡时，管内液柱不再升高．(2)当不浸润液体与毛细管内壁接触时，引起液体附着层收缩，而表面张力也使液面收缩．从而使液面弯曲对液面起压低下降的作用，而且毛细管内径越小，压低下降的高度也越大，当液柱受力平衡时，管内液面不再下降．答案：见解析[课时作业]一、单项选择题1．液体的附着层具有收缩趋势的情况发生在()A．液体不浸润固体的附着层B．表面张力较大的液体的附着层C．所有液体的附着层D．液体浸润固体的附着层解析：选A.液体的附着层具有收缩趋势，是因为附着层的分子比液体内部稀疏，附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，此时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润，故A项正确．2．玻璃上不附着水银，产生这种不浸润的原因是()A．水银具有流动性B．玻璃表面光滑C．水银与玻璃接触时，附着层里的水银受到玻璃分子的引力较强D．水银与玻璃接触时，附着层里的分子比水银内部稀疏解析：选D.水银与玻璃接触时，附着层中的液体分子受玻璃分子的吸引比内部液体分子弱，结果附着层中液体分子比水银内部稀疏，附着层中表现出收缩力，使跟玻璃接触的液体表面有缩小的趋势，从而形成不浸润现象．故A、B、C错误，D正确．3．对毛细管的有关说法，正确的是()A．毛细管越细，产生的毛细现象就越显著B．毛细管必须用玻璃材料制作C．毛细管的形状必须是直的，不能有弯曲D．如果毛细管足够细，则管内液面一定升得更高解析：选A.毛细管越细，毛细现象越明显，但管内液面有的升、有的降，A正确，D 错误；对毛细管的要求是细到明显发生毛细现象，跟毛细管的材料与曲直无关，B、C错误．4．关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是()A．水银是浸润液体，水是不浸润液体B．在内径小的容器里，如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升C．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象D．两端开口、内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同解析：选B.液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体共同决定的，A错；如果液体浸润容器壁就会形成凹面，且液体在容器中上升，B对；如果固体分子对液体表面层分子的引力大于液体内部分子的引力，附着层内的分子较密，分子力表现为斥力，会看到液体的浸润现象，C错；内径不同的几支细玻璃管，管内水柱的高度不同，管越细，高度越高，毛细现象越明显，D错．5．附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因是()A．附着层里液体分子间的斥力强B．附着层里液体分子间的引力强C．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱D．固体分子对附着层里的液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强解析：选C.附着层里的分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如果受到固体分子的吸引比较弱，附着层中的部分分子进入液体内部，从而使附着层的分子比液体内部稀疏，所以C正确，A、D错；对于B，虽然附着层分子稀疏，分子间的吸引强，这是附着层分子稀疏后的一个结果，并不是引起附着层分子稀疏的原因，因此B也错．6．利用液晶来检查肿瘤，是利用了液晶的()A．温度效应B．压电效应C．化学效应D．电光效应解析：选A.由于肿瘤组织的温度与周围组织的温度不一样，因此将液晶涂在怀疑有肿瘤处的皮肤上，由于温度效应，液晶会显示不同的颜色．7．用内径很细的玻璃管做成的水银气压计，其读数比实际气压()A．偏高B．偏低C．相同D．无法判断解析：选B.水银对玻璃是不浸润的，由于内径很细，则可发生毛细现象，对液柱起压低作用，所以水银柱高度降低，示数偏低，则B正确．二、多项选择题8．如图所示的几种情况，哪些是浸润现象()解析：选BC.液体与固体是浸润的，则在附着层分子间的引力强于液体分子间的引力，使液体在固体表面有扩展和延伸的现象，选项B、C正确．9．关于液晶的以下说法正确的是()A．液晶态的存在只与温度有关B．因为液晶在一定条件下发光，所以可以用来做显示屏C．人体的某些组织中存在液晶结构D．笔记本电脑的彩色显示器，是因为在液晶中掺入了少量多色性染料，液晶中电场强度不同时，它对不同色光的吸收强度不一样，所以显示出各种颜色解析：选CD.液晶态可以在一定温度范围或某一浓度范围存在；它对离子的渗透作用与人体的某些组织相同；在外加电压下，对不同色光的吸收程度不同，应选C、D.10．液晶电视的关键部件是液晶层，下列关于液晶层的工作原理说法中正确的是() A．液晶分子的空间排列是不稳定的，具有各向异性B．液晶的光学性质随温度的变化而变化C．液晶的光学性质不随外加电压的变化而变化D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化解析：选AD.液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A正确．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质．但是液晶电视依据的是液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，D正确，B、C错误．三、非选择题11．简要回答下列问题：(1)农民用水浇地后，在地面将要晾干时，用锄头锄地(就是把地面土弄松)，这起什么作用？(2)砖铺的地面为什么容易返潮？解析：(1)土壤中有很多小缝隙如同毛细管，会把深层的水分输送到土壤表面，锄地可以破坏土壤中的毛细管，从而使土壤中的水分得到保持．(2)因为土壤和砖块里都有许多细小孔道，这些细小孔道起着毛细管的作用，土壤中的水可以通过这些毛细管上升到地面上来，所以容易返潮．答案：见解析12．根据液晶的什么性质可以探测温度，还可以用来测微电路中的短路位置．解析：有一种液晶，温度改变时会改变颜色，随着温度的逐渐升高，液晶的颜色就发生改变，温度降低，又按相反顺序改变，液晶的这种性质，可以用来探测温度．微电路中，某处发生短路，温度升高，液晶显示出不同的颜色．答案：见解析。
2019-2020版物理新教材导学人教必修第一册讲义：第二章+第3节+匀变速直线运动的位移和时间的关
第3节 匀变速直线运动的位移与时间的关系知识点一 匀变速直线运动的位移位移与时间的关系[思考判断]（1）物体的初速度越大，位移越大。
（×） （2）物体的加速度越大，位移越大。
（×）（3）物体的平均速度越大，相同时间内的位移越大。
（√）,0～t 1时间内位移x 1取正值，t 1～t 2时间内的位移x 2取负值，则0～t 2时间内的总位移x ＝x 1＋x 2。
知识点二速度与位移关系[观图助学]如图所示，A、B、C三个标志牌间距相等为x，汽车做匀加速运动，加速度为a，已知汽车经过标志牌的速度为v A，你能求出汽车经过标志牌B和C的速度v B和v C吗？1.公式：v2－v20＝2ax。
2.推导速度公式v＝v0＋at。
位移公式x＝v0t＋12at2。
由以上两个公式消去t，可得：[思考判断]（1）公式v2－v20＝2ax适用于任何直线运动。
（×）（2）物体的末速度越大，位移越大。
（×）（3）对匀减速直线运动，公式v2－v20＝2ax中的a必须取负值。
（×）,左图中，利用x＝v A t＋12at2可求时间t，再利用vB＝v A＋at求v B，同理求v C。
描述直线运动的五个物理量有x、a、t、v、v0，公式v2－v20＝2ax中不包含时间t。
核心要点匀变速直线运动位移公式的理解与应用[要点归纳]1.适用条件：位移公式x ＝v 0t ＋12at 2只适用于匀变速直线运动。
2.矢量性：公式x ＝v 0t ＋12at 2为矢量公式，其中x 、v 0、a 都是矢量，应用时必须选取统一的正方向。
一般选v 0的方向为正方向，那么匀加速直线运动，a 取正，匀减速直线运动，a 取负。
3.两种特殊形式（1）当a ＝0时，x ＝v 0t （匀速直线运动）。
（2）当v 0＝0时，x ＝12at 2（由静止开始的匀加速直线运动）。
[试题案例][例1] 一物体做匀减速直线运动，初速度大小为v 0＝5 m/s ，加速度大小为a ＝ 0.5 m/s 2，求：（1）物体在前3 s 内的位移； （2）物体在第3 s 内的位移； （3）物体在15 s 内的位移。
高中物理教案物理核心素养
高中物理教案物理核心素养
1. 知识与技能目标：学生能够掌握力学、热学、光学、电磁学等基本物理概念和原理，理解物理学的基本规律；
2. 态度与价值观目标：培养学生通过实验和研究，发展科学的思维能力和科学探究方法，培养学生的动手能力，培养学生对科学的兴趣和探求精神；
3. 过程与方法目标：通过讲解、实验、讨论等多种教学手段，引导学生主动学习，培养学生批判性思维和问题解决能力；
【教学内容】
1. 力学部分：力的基本概念和性质、牛顿三定律、摩擦力、质点和刚体运动等；
2. 热学部分：热的传播方式、热力学定律、热力学循环等；
3. 光学部分：光的直线传播、光的反射和折射、光的波动性质等；
4. 电磁学部分：电荷、电场、电流、磁场、电磁感应等基本概念和原理；
【教学重点】
1. 力学的基本概念和牛顿三定律的理解与应用；
2. 热学的热力学定律及其应用；
3. 光学的反射和折射规律的掌握；
4. 电磁学的基本概念和电磁感应定律的理解与应用；
【教学方法】
1. 讲授结合实验教学，引导学生观察现象、提出问题、开展实验；
2. 让学生自主探究，通过讨论和合作，向学生提供足够的讨论和解决问题的机会；
3. 运用多媒体技术，辅以图表和案例，帮助学生更好地理解物理概念和原理；
【教学评价】
1. 定期进行测试，检测学生对知识点的掌握程度；
2. 根据学生的表现和实际情况，及时调整教学方法和内容，确保教学效果；
3. 鼓励学生思考问题、解决问题，培养学生的创新能力和实践能力。
2019-2020版物理新教材导学人教必修第一册讲义：第一章+第3节+位置变化快慢的描述——速度和答
第3节 位置变化快慢的描述——速度知识点一 速 度[观图助学]怎样描述男女跑步者运动的快慢？1.定义：位移与发生这段位移所用时间之比，表示物体运动的快慢。
2.定义式：v ＝Δx Δt3.单位：国际单位制单位：米每秒，符号：m/s 或m·s －1。
常用单位：千米每时（km/h或km·h －1）、厘米每秒（cm/s 或cm·s －1）等。
4.矢量性：速度既有大小，又有方向，是矢量。
速度的方向和位移的方向相同。
[思考判断]（1）由v ＝Δx Δt 可知，v 与Δx 成正比，与Δt 成反比。
（×）（2）速度v 1＝2 m/s ，v 2＝－3 m/s ，因为2>－3，所以v 1>v 2。
（×）（3）速度的方向与物体运动的方向一致。
（√）,比值定义法是高中常见的一种定义物理量的方法，被定义的物理量不是由其他两个量决定，即不能说v与Δx成正比，与Δt成反比。
单位换算：1 m/s＝3.6 km/h速度的方向就是物体运动的方向。
知识点二平均速度和瞬时速度[观图助学]汽车速度表上的数字表示的是平均速度，还是瞬时速度？1.平均速度：描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度，只能粗略描述物体运动的快慢。
2.瞬时速度：描述物体在某一时刻运动的快慢，可以精确描述物体运动的快慢。
3.速率：瞬时速度的大小。
[思考判断]（1）物体的位移越大，则平均速度越大。
（×）（2）物体的瞬时速度越大，则平均速度越大。
（×）（3）平均速度的大小一定等于平均速率。
（×）,百米赛跑中小明的速度为7.7 m/s，是平均速度。
瞬时速度就是平均速度在时间趋近于零时的极限值。
匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。
知识点三速度—时间图像1.以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系。
2.根据计算出的不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。
3.用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图线，即v－t图像。
2019_2020学年新教材高中物理第1章第4节速度变化快慢的描述——加速度课件新人教版必修第一册
(1)计算蜻蜓和火箭的加速度的大小并说明谁的速度变化快． (2)分析蜻蜓和火箭的加速度方向与速度方向的关系． (3)试根据上述情景和问题讨论在直线运动中物体做加速运动 或减速运动的条件是什么？ 要点提示 (1)11.4 m/s2 10 m/s2 蜻蜓的速度变化快 (2)蜻蜓的加速度方向与速度方向相反；火箭的加速度方向与速 度方向相同． (3)在直线运动中，当加速度方向与速度方向相同时，物体做加 速运动；当加速度方向与速度方向相反时，s 初、末的速度的大小，这就隐含了 两速度方向可能相同，也可能相反．若两速度方向相同，物体做 匀加速运动，Δ v＝6 m/s，a＝6 m/s2；若两速度方向相反，取初 速度的方向为正方向，则 v＝－10 m/s，全过程时间 t＝1 s，Δ v ＝v－v0＝－14 m/s，则 a＝v－t v0＝－101－4 m/s2＝－14 m/s2，负 号说明 a 的方向与初速度方向相反，选项 B、D 正确．
速度变化量Δ v
加速度 a
物理 表示物体运动的 表示物体速度变 表示物体速度变
意义 快慢和方向
化的大小和方向 化的快慢和方向
大小 三个物理量的大小没有必然联系，其中一个物理量较
关系 大时，其余两个物理量不一定较大
关键能力 1 对速度与加速度关系的理解 速度与加速度的关系，下列说法中正确的是( )
A．速度变化得越多，加速度就越大 B．速度变化得越快，加速度就越大 C．加速度方向保持不变，速度方向也保持不变 D．加速度大小不断变小，速度大小也不断变小
间的比值． Δ v 3．公式：a＝__Δ__t__． 4．单位：在国际单位制中，加速度的单位是___米__每__二__次__方__秒____， 符号为__m__/s_2_或___m_·__s_－_2____．
2019-2020学年鲁科版物理选修3-5新素养同步讲义：第2章 第3节 玻尔的原子模型 第4节 氢原子光谱与能级结
第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构1.了解玻尔理论的主要内容．2.掌握氢原子能级和轨道半径的规律．(重点＋难点)3．了解氢原子光谱的特点，知道巴尔末公式及里德伯常量． 4.理解玻尔理论对氢光谱规律的解释．(重点＋难点)一、玻尔原子模型1.卢瑟福的原子核式结构模型能够很好的解释α粒子与金箔中原子碰撞所得到的信息，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．2.基本假设内容定态假设原子只能处于一系列能量不连续的状态中，在这些状态中，原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态．电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射跃迁假设原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收(或辐射)一定频率的光子能量hν，假如，原子从定态E2跃迁到定态E1，辐射的光子能量为hν＝E2－E1轨道假设原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨道上运行，只有轨道半径r跟电子动量m e v的乘积满足下式m e v r＝nh2π(n＝1，2，3，…)这些轨道才是可能的．n是正整数，称为量子数1．(1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的．()(2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态．()(3)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁．()提示：(1)√(2)√(3)×二、氢原子的能级结构1.能级：在玻尔的原子理论中，原子只能处于一系列不连续的能量状态，在每个状态中，原子的能量值都是确定的，各个不连续能量值叫做能级．2.氢原子能级结构图根据玻尔理论，氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为E n＝E1n2(n＝1，2，3，…)r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)式中，E 1≈－13.6__eV ，r 1＝0.53×10－10__m ． 根据以上结果，把氢原子所有可能的能量值画在一张图上，就得到了氢原子的能级结构图(如图所示)．n ＝∞————————E ∞＝0⋮n ＝5 ————————E 5＝－0.54 eVn ＝4 ————————E 4＝－0.85 eVn ＝3 ————————E 3＝－1.51 eVn ＝2 ————————E 2＝－3.4 eVn ＝1 ————————E 1＝－13.6 eV3.玻尔理论对氢原子光谱特征的解释(1)在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态叫做基态．(2)电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做激发态．(3)当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会辐射能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要吸收能量．因为电子的能级是不连续的，所以原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的．这个能量等于电子跃迁时始末两个能级间的能量差．能量差值不同，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光．1．只要原子吸收能量就能发生跃迁吗？提示：原子在跃迁时吸收或辐射的能量都不是任意的，只有这个能量等于电子跃迁时始末两个能级的能量差，才会发生跃迁．三、氢原子光谱1.氢原子光谱的特点(1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长(或频率)的谱线；(2)从长波到短波，H α～H δ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．2.巴尔末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2(n ＝3，4，5…)其中R 叫做里德伯常量，其值为R ＝1.096 775 81×107 m －1.3.红外区和紫外区：其谱线也都遵循与巴尔末公式类似的关系式．2．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．( )(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．( )(3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数．( )提示：(1)× (2)√ (3)×四、玻尔理论对氢光谱的解释1.理论推导：由玻尔理论可知，当激发到高能级E 2的电子跃迁到低能级E 1时，就会释放出能量．根据E n ＝－13.6n 2 eV(n ＝1，2，3，…) 得E 2＝－13.6n 22 eV ，E 1＝－13.6n 21eV 再根据hν＝E 2－E 1，得ν＝13.6h ⎝⎛⎭⎫1n 21－1n 22 此式在形式上与氢原子光谱规律的波长公式一致，当n 1＝2，n 2＝3，4，5，6，…时就是巴尔末公式．2.巴尔末系：氢原子从相应的能级跃迁到n ＝2的能级得到的线系．2．玻尔理论是量子化的理论吗？提示：不是，玻尔理论的电子轨道是量子化的，并根据量子化能量计算光的发射和吸收频率，这是量子论的方法；而电子轨道的半径是用经典电磁理论推导的，所以玻尔理论是半经典的量子论．对玻尔原子模型的理解1.轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢原子的电子最小轨道半径为r 1＝0.053 nm ，其余可能的轨道半径还有0.212 nm 、0.477 nm 、…不可能出现介于这些轨道半径之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．2.能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象．电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量形式称为能量量子化．3.跃迁：原子从一种定态(设能量为E 2)跃迁到另一种定态(设能量为E 1)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h ν＝E 2－E 1(或E 1－E 2)．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．4.总而言之：根据玻尔的原子理论假设，电子只能在某些可能的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时不辐射能量，处于定态．只有电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才辐射能量，辐射的能量是一份一份的，等于这两个定态的能量差．这就是玻尔理论的主要内容．(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h )．[思路点拨] 根据玻尔原子理论与能量守恒定律求解．[解析] 根据玻尔理论，氢原子中电子离原子核越远，氢原子能量越大，根据能量守恒定律可知：h ν＋E 1＝12m v 2，所以电子速度为：v ＝ 2（hν＋E 1）m. [答案] 越大2（hν＋E 1）m电子被电离后可认为离原子核无限远，即电子的电势能为零，所以此时电子的能量等于电子的动能．1.(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是( )A ．核外电子运动轨道半径可取任意值B ．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大C ．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝E m －E n (m >n )D ．氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析：选BC.根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A 错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B 正确；由跃迁规律可知C 正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D 错误.对氢原子能级跃迁的理解1.能级跃迁处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．如图带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级的跃迁．所以一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为：N ＝n （n －1）2＝C 2n .2.根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时以光子的形式放出能量．原子在始、末两个能级E m和E n(m>n)间跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差(hν＝E m－E n)，由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，因此产生的光谱是分立的线状光谱．3.原子能量的变化(1)光子的发射原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定．hν＝E m－E n(E m、E n是始、末两个能级且m>n)能级差越大，放出光子的频率就越高．(2)光子的吸收由于原子的能级是一系列不连续的值，任意两个能级差也是不连续的，故原子发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝E m－E n.(m>n)(3)原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能E p减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．4.原子跃迁时需注意的几个问题(1)注意一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．(2)注意直接跃迁与间接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况的辐射(或吸收)光子的频率不同．(3)注意跃迁与电离原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．(1)对于处于高能级状态的一群氢原子，每个原子都能向低能级状态跃迁，且跃迁存在多种可能，有的可能一次跃迁到基态，有的可能经几次跃迁到基态．同样，处于基态的氢原子吸收不同能量时，可以跃迁到不同的激发态．(2)实物粒子和原子碰撞时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁．大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV ，10.2 eV ，12.09 eV .跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．[思路点拨] 由于发出三种不同能量的光子，由N ＝n （n －1）2可知，大量氢原子跃迁前处于n ＝2和n ＝3两个激发态上．[解析] 大量氢原子跃迁发出三种不同能量的光子，跃迁情况为n ＝3的激发态到n ＝2的激发态或直接到n ＝1的基态，也可能是n ＝2的激发态到n ＝1的基态，所以跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上，最高能量值满足E ＝－13.6 eV ＋12.09 eV ，即E 为－1.51 eV .[答案] 2 －1.51解答本题的关键是对氢原子的能级跃迁有深刻的理解．2.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大C ．若要从低能级跃迁到高能级，必须吸收光子D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量解析：选A.氢原子跃迁时辐射出电磁波，h ν＝hc λ＝E m －E n ＝ΔE .可见λ与ΔE 成反比，由能级图可得从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时，ΔE ＝0.66 eV ，从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，ΔE ＝1.89 eV ，所以A 正确；电磁波的速度都等于光速，B 错误；若有电子去碰撞氢原子，入射电子的动能可全部或部分被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于氢原子两个能级之间的能量差，也可使氢原子由低能级向高能级跃迁，C 错误；从高能级向低能级跃迁时，是氢原子向外放出能量，而非氢原子核，D 错误．对氢原子光谱的理解1.对氢原子光谱的几点说明氢原子是自然界中最简单的原子，通过对它的光谱线的研究，可以了解原子的内部结构和性质．氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线．(1)氢光谱是线状的，不连续的，波长只能是分立的值．(2)谱线之间有一定的关系，可用一个统一的公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫1m 2－1n 2表达． 式中m ＝2对应巴尔末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5….其谱线称为巴尔末线系，是氢原子核外电子由高能级跃迁至n ＝2的能级时产生的光谱，其中H α～H δ在可见光区．由于光的频率不同，其颜色不同．m ＝1 对应赖曼线系；m ＝3 对应帕邢线系即赖曼线系(在紫外区)1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，n ＝2，3，4… 帕邢线系(在红外区)1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4，5，6… 2.玻尔理论对氢光谱的解释(1)理解导出的氢光谱规律：按玻尔的原子理论，氢原子的电子从能量较高的轨道n 跃迁到能量较低的轨道2时辐射出的光子能量：hν＝E n －E 2，但E n ＝E 1n 2，E 2＝E 122，由此可得：hν＝－E 1⎝⎛⎭⎫122－1n 2，由于ν＝c λ，所以上式可写作：1λ＝－E 1hc ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，此式与巴尔末公式比较，形式完全一样．由此可知，氢光谱的巴尔末系是电子从n ＝3，4，5，6等能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出来的．(2)成功方面①运用经典理论和量子化观念确定了氢原子的各个定态的能量，并由此画出了其能级图．②处于激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，辐射光子的能量与实际符合的很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长也是不连续的．③导出了巴尔末公式，并从理论上算出了里德伯常量R 的值，并很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系．④能够解释原子光谱，每种原子都有特定的能级，原子发生跃迁时，每种原子都有自己的特征谱线，即原子光谱是线状光谱，利用光谱可以鉴别物质和确定物质的组成成分．(3)局限性和原因①局限性：成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但不能解释稍微复杂原子的光谱． ②原因：保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看作经典力学描述下的轨道运动．(多选)关于巴尔末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的B ．公式中n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取不小于3的整数，故氢光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱分析[思路点拨] 根据巴尔末公式及氢原子能量的量子化解答． [解析] 此公式是巴尔末在研究氢光谱在可见光区的谱线时得到的，只适用于氢光谱的分析，且n 只能取大于等于3的正整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．故选AC.[答案] AC 3.对于巴尔末公式下列说法正确的是( )A ．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应B ．巴尔末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C ．巴尔末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D ．巴尔末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：选C.巴尔末公式只确定了氢原子发光中一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A 、D 错误；巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误，C 正确．原子的能量与能量变化1．原子的能量包括电子绕核运动的动能和电子与核系统具有的电势能．(1)电子的动能电子绕核做圆周运动所需向心力由库仑力提供k e 2r 2＝m v 2r ，故E k n ＝12m v 2n ＝ke 22r n. (2)系统的电势能电子在半径为r n 的轨道上所具有的电势能E p n ＝－ke 2r n(E p ∞＝0)． (3)原子的能量E n ＝E k n ＋E p n ＝ke 22r n ＋－ke 2r n ＝－ke 22r n.即电子在半径大的轨道上运动时，动能小，电势能大，原子能量大．2．跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化：当原子从高能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，库仑引力做正功，原子的电势能E p 减小，电子动能增大，向外辐射能量，原子能量减小．反之，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV .电子的质量m ＝9.1×10－31kg ，电荷量e ＝1.6×10－19 C ．求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能．[思路点拨] 电子绕核运动的动能可根据库仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能与电势能之和，为原子在该定态的能量E n ，即E n ＝E k n ＋E p n ，由此可求得原子的电势能．[解析] (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则k e 2r 21＝m v 21r 1所以电子动能E k1＝12m v 21＝ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.53×10－10×1.6×10－19 eV ≈13.6 eV. (2)因为E 1＝E k1＋E p1所以E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV .[答案] (1)13.6 eV (2)－27.2 eV该类问题是玻尔氢原子理论与经典电磁理论的综合应用，用电子绕核的圆周运动规律与轨道半径公式、能级公式的结合求解．4.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大解析：选D.根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B 错误；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：k e 2r 2＝m v 2r，又E k ＝12m v 2，所以E k ＝ke 22r.由此式可知：电子离核越远，即r 越大时，电子的动能越小，故A 、C 错误；由r 变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D 正确．[随堂检测]1.(多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是( )A ．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B ．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量C ．原子内电子的可能轨道是连续的D ．原子的轨道半径越大，原子的能量越大解析：选BD.按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A 、C 错误，B 正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项D 正确．2.白炽灯发光产生的光谱是( )A ．连续光谱B ．明线光谱C ．原子光谱D ．吸收光谱解析：选A.白炽灯发光属于炽热的固体发光，所以发出的是连续光谱．3.如图所示是某原子的能级图a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )解析：选C.能量越大，频率越高，波长越短，根据能级图可以看出，三种光的能量按a 、c 、b 的顺序依次降低，所以波长也是按这个顺序依次增大．4.试计算氢原子光谱中巴尔末系的最长波和最短波的波长各是多少？解析：根据巴尔末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5，…可得λ＝1R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2(n ＝3，4，5，…)．当n ＝3时波长最长，其值为λmax ＝1R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2＝1536R ＝1536×1.10×107 m ≈6.55×10－7 m ， 当n →∞时，波长最短，其值为λmin ＝1R ⎝⎛⎭⎫122－0＝4R ＝41.10×107 m ≈3.64×10－7 m. 答案：6.55×10－7 m 3.64×10－7 m[课时作业]一、单项选择题1．关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( )A ．原子可以处于连续的能量状态中B ．原子的能量状态不是连续的C ．原子中的核外电子绕核做变速运动一定向外辐射能量D ．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的解析：选B.玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到了困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量．由此可知B 正确．2．关于光谱，下列说法正确的是( )A ．一切光源发出的光谱都是连续谱B ．一切光源发出的光谱都是线状谱C ．稀薄气体发出的光谱是线状谱D ．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：选C.不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A 、B 错误．稀薄气体发出的光谱是线状谱，C 正确．利用线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D 错误．3.一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子( )A ．放出光子，能量增加B ．放出光子，能量减少C ．吸收光子，能量增加D ．吸收光子，能量减少解析：选B.由玻尔理论可知，氢原子由高能级向低能级跃迁时，辐射出光子，原子能量减少．4.汞原子的能级图如图所示，现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光，那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是()A．可能大于或等于7.7 eVB．可能大于或等于8.8 eVC．一定等于7.7 eVD．包含2.8 eV，5 eV，7.7 eV三种解析：选C.由玻尔理论可知，轨道是量子化的，能级是不连续的，只能发射不连续的单色光，于是要发出三种不同频率的光，只有从基态跃迁到n＝3的激发态上，其能量差ΔE ＝E3－E1＝7.7 eV，选项C正确，A、B、D错误．5.已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是()解析：选A.根据玻尔理论，波长最长的跃迁对应着频率最小的跃迁，根据氢原子能级图，频率最小的跃迁对应的是从5到4的跃迁，选项A正确．6.如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：选B.把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．二、多项选择题7.根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大()A．电子的轨道半径越大B．核外电子的速率越大C ．氢原子能级的能量越大D ．核外电子的电势能越大 解析：选ACD.根据玻尔理论，氢原子中量子数n 越大，电子的轨道半径就越大，A 正确；核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力k e 2r 2＝m v 2r，则半径越大，速率越小，B 错误；量子数n 越大，氢原子所处的能级能量就越大，C 正确；电子远离原子核的过程中，电场力做负功，电势能增大，D 正确．8.关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是( )A ．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B ．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C ．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D ．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论解析：选BC.根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念．故正确答案为B 、C.9.如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n ＝4到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n ＝4到n ＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n ＝2到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是( )A ．λ1<λ3B ．λ3<λ2C ．λ3>λ2D ．1λ3＝1λ1＋1λ2 解析：选AB.已知从n ＝4到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n ＝4到n ＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n ＝2到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为h c λ1>h c λ3>h c λ2，即1λ1>1λ3，λ1<λ3，1λ3>1λ2，λ3<λ2，又h c λ1＝h c λ3＋h c λ2，即1λ1＝1λ3＋1λ2，则1λ3＝1λ1－1λ2，即正确选项为A 、B. 10.氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )。
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(1)线圈切割磁感线时产生的感应电动势的大小Em；
答案 2NBl2ω 解析 bc、ad 边的线速度 v＝ω2l 线圈切割磁感线时产生的感应电动势
(1 分)
Em＝2NB·2l·v＝4NBlv＝2NBl2ω.
(1分)
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√B.导线框运动速度的大小为0.5 m/s
√C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外
图11
D.在t＝0.4 s至t＝0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N
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12.如图12所示，两电阻可忽略不计的光滑平行长金属导轨相
答案
图13 见解析图(2分)
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(2)将原线圈插入副线圈中，闭合开关瞬间，副线圈中的感应电流方向与原线 圈中电流的绕行方向_相__反__(_2_分__)_(填“相同”或“相反”).
解析 因闭合开关瞬间，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律知，感应电 流的磁场方向与原磁场方向相反，故电流绕行方向相反.
磁场，磁感应强度B的大小随时间t变化的规律如图乙所示，导体棒和导轨的
电阻不计，导体棒ab静止.求：
(1)在0～t0时间内，回路中的感应电动势E；
答案
πB0L2 4t0
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图16
(2)在0～t0时间内，电阻R0产生的热量Q；
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6.(2018·全国卷Ⅱ)如图6所示，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存
在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方 向交替向上向下.一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中 感应电流i随时间t变化的正确图线可能是
3r＋R
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16.(9分)(2017·南京市学情调研卷)如图16甲所示，间距为L的足够长的光滑平
行金属导轨MN和PQ放置在绝缘水平桌面上，M、P间接有电阻R0，导体棒ab 垂直放置在导轨上，接触良好.导轨间直径为L的圆形区域内有竖直向下的匀强
图14 (1)应该把恒温箱内的加热器接在_A__、__B_端__(2_分__)_(填“A、B端”或“C、D端”)；
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(2)若恒温箱系统要保持温度为50 ℃，则需把滑动变阻器调节到__2_6_0_(2_分__)_Ω； 为了实现调节滑动变阻器到此阻值进行了下列步骤： ①电路接通前，滑动变阻器阻值调节为最大，需将电阻箱调到一固定的阻值， 根据实验要求，这一阻值应为__9_0_(1_分__)_ Ω； ②将单刀双掷开关向_c_(_1_分__) (填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的 滑片，直至继电器的衔铁被吸合； ③保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱系统 即可正常使用.
√D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的
方向转动
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9.(2018·全国卷Ⅲ)如图9(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，
R在PQ的右侧.导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时 ， 副 线 圈 中 的 感 应 电 流 与 原 线 圈 中 电 流 的 绕 行 方 向 __相__同__(2_分__)_(填“相同”或“相反”).
解析 将原线圈拔出时，穿过副线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电 流的磁场方向与原磁场方向相同，故电流绕行方向相同.
压变压器原、副线圈的匝数分别为n3、n4，输电线的总电阻为r.将原线圈接到u
＝Umsin ωt的交流电源上，若输送的电功率为P，不考虑其他因素的影响，则
A.输电线上通过的电流为
2P Um
B.输电线上损失的电压为n22Unm1
√C.输电线上损失的电功率为 2(nn12)2(UPm)2r
图5
D.仅增大输送的电功率即可提升输电的效率
总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如
图11(a)所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场.
线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，
感应电动势取正).下列说法正确的是
A.磁感应强度的大小为0.5 T
√
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图6
7.(2017·苏北四市联考)如图7所示，理想变压器原线圈接入正弦交流电，副线
圈的匝数可以通过滑动触头P调节.RT为热敏电阻，当环境温度升高时，RT的 阻值变小.下列说法正确的有(电表均为理想电表)
A.P向下滑动时，电压表读数变大
√B.P向下滑动时，电流表读数变小 √C.若环境温度升高，变压器的输入功率变大
D.若环境温度升高，灯泡消耗的功率变小
图7
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8.(2018·全国卷Ⅰ)如图8，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一
线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放
模块综合试卷(一)
(时间：90分钟 满分：100分)
1.如图1所示，关于下列器材的原理和用途，正确的是
图1 A.变压器不但可以改变交变电压，而且还能改变其频率 B.扼流圈对交流有阻碍作用是因为线圈存在电阻 C.真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
√D.磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起到电磁阻尼的作用
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15.(9分)某兴趣小组设计了一种发电装置，如图15所示.在磁极和圆柱状铁芯之 间形成的两磁场区域的圆心角均为α＝94π ，磁场均沿半径方向.匝数为N的矩形 线圈abcd的边长ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l.线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc 和ad边同时进入磁场，在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、 方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r，外接电阻为R.求：
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2.(2018·福州市第八中学高二下学期期中)如图2所示，A、B、C为三个相同的
灯泡(设其电阻值保持不变)，a、b、c为与之串联的三个常用元件，如：电感
线圈、电容器或电阻.E1为稳恒直流电源，e2为正弦交流电源.当开关S接“1” 时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮；当开关S接“2”时，A灯仍正常发光，
A.电压表的示数等于 5 V
√B.电压表的示数等于5
2 2
V
√C.实现点火的条件是nn21>1 000
D.实现点火的条件是nn21<1 000
图10
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11.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1 m、
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14.(6分)(2018·三明市高二下学期期末)如图14甲所示为热敏电阻的R－t图象， 图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电 阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合.为继电器 线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻不计.图中的“电源”是恒温箱加热 器的电源.
为电流正方向.导线框R中的感应电动势
√A.在 t＝T4时为零
B.在 t＝T2时改变方向
√C.在 t＝T2时最大，且沿顺时针方向
D.在 t＝T 时最大，且沿顺时针方向
图9
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10.如图10甲所示是某燃气炉点火装置的原理图.转换器将直流电压转换为图乙所 示的正弦交变电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝 数分别为n1、n2， 为理想交流电压表.当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V 时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体.以下判断正确的是
√D.金属杆运动的最大加速度为g2
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二、非选择题(本题共6小题，共计52分) 13.(6分)在研究电磁感应现象的实验中. (1)为了能观察到明显的实验现象，请在如图13所示的实验器材中选择必要的 器材，在图中用实线连接成相应的实物电路图.
D.从图示位置开始计时，感应电流的瞬时值表达式为
i＝2cos
2π ( T t)
A
图4
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5.(2018·阳泉市第十一中学高二下学期月考)如图5所示为远距离输电示意图，图
中两变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，降
置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上
方，开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是
√A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动