模块综合检测
(时间：60分钟，满分100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
有关分子的热运动和内能，下列说法不正确的是( )
A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈
C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和
D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
解析：选D. 温度是分子平均动能的标志，温度不变时，分子的平均动能不变，温度越高，分子热运动越剧烈，故A、B说法均正确，由内能定义知，C项正确，布朗运动是液体分子对悬浮微粒的撞击引起的，故D说法错误．
(2012·南京调研)下列说法正确的是( )
A．分子间的引力和斥力是不能同时存在的，有引力就不会有斥力
B．布朗运动就是液体分子的热运动
C．一定质量的理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大
D．做功和热传递在改变物体内能上是等效的
答案：CD
质量相等的氢气和氧气温度相同，若不考虑分子间的势能，则( )
A．两者内能相等
B．氧气的内能较大
C．氢气和氧气分子的平均速率相等
D．氢气和氧气分子的平均动能相等
解析：选D.由于不考虑分子间的势能，气体的内能等于气体内所有分子动能的总和．温度是分子平均动能的标志，氢气和氧气温度相同，则它们的平均动能相等；氢气的摩尔质量小于氧气的摩尔质量，质量相等的氢气和氧气中，氢气的分子个数大于氧气的分子个数，所以氢气的分子的总动能大于氧气的分子的总动能．故A、B错误，D正确；由于氢气分子和氧气分子的质量不等，所以C错误．
在冬季，装有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后，第二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧，不易拔出来，其主要原因是( )
A．软木塞受潮膨胀
B．瓶口因温度降低而收缩变小
C．白天气温升高，大气压强变大
D．瓶内气体因温度降低而压强减小
解析：选D. 以暖水瓶中气体为研究对象，其体积保持不变，分子密集程度不变，温度降低时，分子平均动能减小，瓶内气体压强减小，小于大气压强，故不易拔出来．
据某市报报道：天津一小男孩睡觉时，臀部将压在下面的打火机焐炸，丁烷气体外泄，致使屁股局部速冻成伤．请你运用所学过的热学知识判断下列说法正确的是( )
A．焐炸是因为打火机内丁烷液体变热汽化，压强增大而爆炸
B．焐炸的过程符合热力学第一定律
C．市报关于局部速冻成伤的报道不符合科学道理
D．爆炸后，丁烷外泄后迅速汽化吸热，由于吸热速度快而使屁股局部速冻成伤
解析：选ABD.爆炸后，丁烷外泄汽化吸热，体积增加，对外做功，根据热力学第一定律，内能减少，温度降低，所以A、B、D正确．
下列说法中正确的是( )
A．随着技术进步，热机的效率可以达到100%；制冷机也可以使温度达到－280 ℃
B．气体放出热量，其分子的平均动能就减小
C．根据热力学第二定律，一切物理过程都具有方向性
D．满足能量守恒定律的宏观过程不一定能自发地进行
解析：选D.由热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化，即效率100%的热机不可能制成；任何物体的温度都不可能达到绝对零度，即不能达到－273 ℃，A不正确．气体放出热量时可能是外界对气体做功，由热力学第一定律，内能不一定减小，分子平均动能不一定减小，B不正确．根据热力学第二定律，由大量分子参与的宏观过程具有方向性，但不是所有物理过程都具有方向性，如弹簧振子的动能可以转化为势能，势能又可以转化为动能，是可逆的，不具有方向性，C不正确．涉及热现象的宏观过程具有方向性，其他满足能量守恒定律的宏观过程有的可以自发进行，有的则不可以，选项D正确．
下列叙述正确的是( )
A．对一定质量的气体加热，其内能可能减小
B．在任何系统中，一切过程都朝着熵增加的方向进行
C．物体的温度升高，分子热运动变得剧烈，每个分子动能都增大
D．根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体
解析：选A.对一定质量的气体加热的同时，使气体膨胀对外做功，其内能可能减小，故A正确；一切自发进行的过程才朝着熵增加的方向进行，故B错误；物体的温度升高，分子的平均动能增大，但并不是每个分子动能都增大，C错误；在引起其它变化的条件下，热量也可以从低温物体传到高温物体，D错误．
下列过程不可能发生的是( )
A．物体吸收热量，对外做功，同时内能增加
B．物体吸收热量，对外做功，同时内能减少
C．外界对物体做功，同时物体吸热，内能减少
D．外界对物体做功，同时物体放热，内能增加
解析：选C.由ΔU＝Q＋W知，Q＞0，W＜0，则ΔU可正可负，A、B均可发生；W＞0，Q＞0，一定有ΔU＞0，C不可能发生，W＞0，Q＜0，ΔU可正可负，D可发生．
下列说法中正确的是( )
A．裂变又叫链式反应
B．太阳上现在正在进行着激烈的裂变反应
C．大亚湾核电站是利用裂变反应发电的
D．秦山核电站是利用聚变反应发电的
解析：选C.裂变反应并不是链式反应，故A错误．太阳上进行的是聚变，故B错误；目前核电站都是用裂变反应发电，没有用聚变反应的，故C正确，D错误．
中国科学院等离子体物理研究所研究员万元熙在接受记者专访时说，中国“人造太阳”试验装置已建造成功，真正的“人造太阳”有望在30年至50年后为中国发电．“人造太阳”试验装置实际上就是在磁容器中对氢的同位素氘和氚所发生的反应进行控制．根据你对“人造太阳”和原子核的理解，下列表述正确的是( )
A.H原子核内中子数为2
B.H代表原子核内有2个质子和1个中子
C.H＋H→He＋n是核聚变反应方程
D.U＋n→Xe＋Sr＋2n是核聚变反应方程
解析：选AC.本题所考查的知识点是原子核的结构、核聚变.H原子核内中子数为2，选项A正确；H代表原子核内有1个质子和1个中子，B错；H＋H→He＋n是核聚变反应方程，C正确；U＋n→Xe＋Sr＋2n是核裂变反应方程，D错误．
下列说法正确的是( )
A．α射线与γ射线都是电磁波
B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
C．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期
D．原子核经过衰变生成新核，则新核的总质量总等于原核的质量
解析：选C.α射线为高速氦核流，故A错误；β射线是由原子核内部放出的高速电子流，故B错误；原子核衰变的半衰期由元素本身决定，与外界环境和元素所处的状态无关，C正确；在核反应过程中伴随着能量变化，由质能方程知核反应前后的质量不相等，故D错误．
我国对家用电冰箱、空调这两个电子产品已率先实施了能源效率标识制度，现在销售的空调、冰箱已在显著位置粘贴了“中国能效标识”的标签，能效标识将能效分为1、2、3、4、5五个等级，等级1表示产品最节能，等级5是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售．小明一家人在家电城看中了两台制冷效果相同但能效标识和价格不一样的冰箱，铭牌如下表所示．BCD—203A型号的冰箱2780元，BCD—203B型号的冰箱2500元．若冰箱的使用寿命为15年，1度电的价格按0.50元计算．根据上述信息你认为下列说法正确的是( )
型号
BCD—203A
BCD—203B
总有效容积(L)
203
203
总输入功率(W)
120
120
冷冻能力(kg/24 h)
10
10
耗电量(kW·h/24 h)
0.48
0.76
能效级别
1
3
电源(AC)
220 V/50 Hz
220 V/50 Hz
重量(kg)
60
60
A.从经济的角度考虑，小明一家人应该买BCD—203B型号的冰箱
B．从经济的角度考虑，小明一家人应该买BCD—203A型号的冰箱
C．BCD—203A型号的冰箱比BCD—203B型号的冰箱节约能源
D．BCD—203A型号的冰箱同BCD—203B型号的冰箱用电能一样
解析：选BC.BCD—203A型号的冰箱15年所消耗的电能为：W1＝0.48 kW·h×365×15＝2628 kW·h，可算出15年所需要的电费为：2628×0.5元＝1314元．因此BCD—203A型号的冰箱15年所需要的电费和买冰箱的成本共计为：1314元＋2780元＝4094元；同样可算出BCD—203B型号的冰箱15年所需要的电费和买冰箱的成本共计为4580.5元．所以B正确，A错误．通过图表可以看出C正确，D错误．
二、填空题(本题共2小题，每小题10分，共20分．把答案填在题中的横线上)
用油膜法估测分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的酒精—油酸溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．
(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C.
A．用滴管将浓度为0.05%的酒精—油酸混合溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL酒精—油酸溶液时的滴数N；
B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的酒精—油酸溶液，从靠近水面处向水面中央一滴一滴地滴入，直至油酸薄膜有足够大的面积且又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n.
C．________________________________________________________________________.
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S(单位：cm2)．
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小________(单位：cm)．
解析：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(2)一滴酒精—油酸溶液所含油酸的体积为，n滴酒精—油酸溶液所含油酸的体积V＝n×，单个油酸分子的直径大小d＝＝n××＝n.
答案：(1)见解析 (2)n
(1)火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个发电过程中能量转化的情况如下，请你在横线上填入相应的能量形式：
________能________能________能电能
(2)人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．卢瑟福、居里夫人、查德威克、爱因斯坦等科学家在科学研究方面做出了卓越的贡献．
请选择其中的三位，指出他们的主要成绩．
①________________________________________________________________________.
②________________________________________________________________________.
③________________________________________________________________________.
解析：(1)煤燃烧，消耗了化学能，得到内能；高温高压蒸汽带动蒸汽轮机，内能转化为机械能；蒸汽机带动发电机，机械能转化为电能．
答案：(1)化学 内 机械
(2)卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就) 查德威克发现了中子(或其他成就) 爱因斯坦提出了质能方程(或其他成就)
三、计算题(本题共2小题，共20分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
(10分)目前，环境污染已非常严重，瓶装纯净水已堂而皇之的占领柜台．再严重下去，瓶装纯净空气也会上市．设瓶子的容积为500 mL.空气的摩尔质量M＝29×10－3 kg/mol.按标准状况计算．NA＝6.0×1023 mol－1，求：
(1)空气分子的平均质量是多少？
(2)一瓶纯净空气的质量是多少？
(3)一瓶中有约多少个气体分子？(结果保留两位有效数字)
答案：(1)4.8×10－26 kg
(2)6.5×10－4 kg
(3)1.3×1022个
(10分)一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6×105 J的功．
(1)物体的内能增加还是减少？变化量是多少？
(2)分子势能是增加还是减少？
(3)分子动能是增加还是减少？
解析：(1)气体从外界吸热：Q＝4.2×105 J，
气体对外做功：W＝－6×105 J
由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q＝－1.8×105 J，
ΔU为负，说明气体的内能减少了1.8×105 J
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了分子力做负功气体分子势能增加
(3)因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的动能一定减少，且分子动能的减少量一定大于气体内能的减少量．
答案：(1)减少 1.8×105 J
(2)增加 (3)减少
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分)
下列现象中，最能恰当地说明分子间有相互作用力的是( )
A．气体容易被压缩
B．高压密闭的钢筒中的油从钢壁渗出
C．两块纯净的铅压紧后合在一起
D．滴入水中的墨汁微粒向不同方向运动
答案：C
(2012·广东六校联考)下列现象中，不能用分子动理论来解释的是( )
A．白糖放入杯中，杯中的水会变甜
B．大风吹起时，地上的尘土飞扬
C．一滴红墨水滴入一杯水中，过一会杯中的水变成了红色
D．把两块纯净的铅块用力压紧，两块铅合在了一起
解析：选B.大风吹起尘土，是物体在力的作用下运动状态的改变，和分子动理论没有关系，其余三项都可以用分子动理论来解释．
关于布朗运动，以下说法中正确的是( )
A．温度越高、布朗运动越激烈，布朗运动就是分子的热运动
B．布朗运动间接反映了分子的热运动
C．在室内看到阳光下的尘埃不停地运动也是布朗运动
D．在安静的环境中，布朗运动可能会停止
解析：选B.布朗运动不是分子的热运动，但能反映分子运动的情况，尘埃是在重力及气流的影响下运动的．
(2010·高考四川卷)下列现象中不能说明分子间存在分子力的是( )
A．两铅块能被压合在一起
B．钢绳不易被拉断
C．水不容易被压缩
D．空气容易被压缩
解析：选D.A、B选项说明分子间存在引力，C选项说明分子间存在斥力，D选项说明气体分子间距大，故答案为D.
若已知阿伏加德罗常数、物质的摩尔质量和摩尔体积，则可以计算出( )
A．固体物质分子的大小和质量
B．液体物质分子的大小和质量
C．气体物质分子的大小和质量
D．气体分子的质量和分子间的平均距离
解析：选ABD.由于固体和液体分子间距离很小，可近似地认为分子是紧密排列的，因此用摩尔体积除以阿伏加德罗常数即可求出每个分子的体积．而气体分子间距离很大，用上面的方法只能计算出每个分子平均占有的空间，它的三次方根表示气体分子间的平均距离．不论固态、液态还是气态，用摩尔质量除以阿伏加德罗常数都是一个分子的质量，因此只有选项C是错误的．
(2012·南通中学第一次调研)对于分子动理论和物体的内能理解，下列说法正确的是( )
A．液体表面的分子间距较大，所以表现为引力，液体表面有收缩的趋势
B．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现
C．气体状态在变化时，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体的压强也一定增大
D．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
解析：选ABD.由分子力的特性可知A、B、D正确；气体的温度升高时，气体分子的平均动能增大，每次与器壁碰撞的平均作用力增大，但由于体积增大很大时，对器壁在单位时间单位面积上的碰撞次数可能大大减少，所以压强不一定增大，C错．
(2012·黄冈中学调研)某气体的摩尔质量为M，摩尔体积为V，密度为ρ，每个分子的质量和体积分别为m和V0，则阿伏加德罗常数NA不可能表示为( )
A．NA＝ B．NA＝
C．NA＝ D．NA＝
解析：选AD.由NA＝＝计算阿伏加德罗常数，不仅适用于分子间隙小的液体与固体，而且适用于分子间隙大的气体，故B、C正确；而NA＝＝仅适用于分子间隙小的液体与固体，由于气体分子间有很大的间隙，每个气体分子所占据的空间为V占比每个分子的体积V0大得多，所以A、D不正确．
分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质．据此可判断下列说法中错误的是( )
A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了液体分子运动的无规则性
B．分子间的相互作用力随着分子间距离的增大，一定先减小后增大
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
解析：选B.墨水中的小炭粒做布朗运动，反映了液体分子做无规则运动，A正确．分子间的相互作用力表现为斥力时，分子间距离越大，分子力越小；当分子间的作用力表现为引力时，分子间的距离由最小开始变大时，分子间作用力先增大，后减小，C正确，B不正确．由于分子是做永不停息地无规则运动的，高温情况下，分子能很快地扩散到其他材料中，D正确．
关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( )
A．具有各向同性的物体一定没有明显的熔点
B．晶体熔化时，温度不变，则内能也不变
C．通常的金属材料在各个方向上的物理性质都相同，所以这些金属都是非晶体
D．晶体和非晶体在适当条件下可相互转化
解析：选D.多晶体呈现各向同性，但有确定的熔点，故A错；晶体熔化时，其温度虽然不变，但是其体积和内部结构可能发生变化，则内能就可能发生变化，故B错；金属材料虽然呈现各向同性，但是并不意味着一定是非晶体，可能是多晶体，故C错，D对．
如图1－2所示为分子势能随距离变化的图象，从图中分析可得到( )
图1－2
A．r1处为分子的平衡位置
B．r2处为分子的平衡位置
C．r→∞处，分子间的势能为最小值，分子间无相互作用力
D．若r＜r1，r越小，分子间势能越大，分子间仍有斥力存在
解析：选BD.图线的斜率代表分子间的作用力，所以在r2处分子间的作用力为0，B正确．当r→∞时，分子力仍存在，只是很小而已，C错误．当r＜r1时，分子间仍存在斥力，D对．
(2010·高考大纲全国卷)图1－3为两分子系统的势能Ep与两分子间距离r的关系曲线．下列说法正确的是( )
图1－3
A．当r大于r1时，分子间的作用力表现为引力
B．当r小于r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．当r等于r2时，分子间的作用力为零
D．在r由r1变成r2的过程中，分子间的作用力做负功
解析：选BC.当分子间距离r＝r2时，分子间势能Ep最小，此时分子间的作用力为零，C正确；当r大于r2时，分子间的作用力表现为引力，当r1＜r＜r2时表现为斥力，A错；当r小于r1时，分子力表现为斥力，B正确；在r由r1变成r2的过程中，分子力表现为斥力，分子力方向与运动方向相同，分子力做正功，D错．
在下列说法中，正确的有( )
A．温度高的物体中的分子的平均动能一定比温度低的物体的分子平均动能大
B．温度高的物体中的每一个分子的动能，一定大于温度低的物体中的每一个分子的动能
C．温度高的物体中的分子运动的平均速率，一定比温度低的物体中的分子运动的平均速率大
D．温度高的物体中的每一个分子运动的速率，一定比温度低的物体中的每一个分子的运动的速率大
解析：选A.温度是物体中分子无规则运动的平均动能的标志，温度越高，说明物体中分子运动的平均动能越大，因此选项A正确．物体中分子运动的动能，有的大，有的小，具有多种可能的值，温度较高的物体中也一定有相当数量的分子的动能，比低温物体中动能较大的分子的动能要小，所以选项B是错误的．对于同一物体来说，分子的质量都相同，如果平均动能相同，平均速率也一定相同，温度越高，分子平均动能越大，分子运动的平均速率越大．但对于不同物质构成的不同物体，只能从温度高低判定平均动能大小，不能判定平均速率大小，因为两种物质的分子质量往往是不同的，所以，选项C、D是错误的．
二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分．把答案填在题中的横线上)
将下列实验事实与产生的原因对应起来．
事实：A.水与酒精混合体积变小
B．固体很难被压缩
C．细绳不易拉断
D．糖在热水中溶解得快
E．冰冻食品也会变干
原因：a.固体分子也在不停地运动着
b．分子运动的剧烈程度与温度有关
c．分子间存在着空隙
d．分子间存在着引力
e．分子间存在着斥力
它们的对应关系分别是(1)__________，(2)__________，(3)________，(4)________，(5)________．(在横线上填上对应关系的字母)
解析：水与酒精混合后体积变小，说明分子间存在空隙；固体很难被压缩是分子间斥力的作用；细绳不易拉断，说明分子间存在着引力；糖在热水中溶解得快，说明分子运动的剧烈程度随温度升高而增大；冰冻食品也会变干，说明固体分子也在不停地运动．
答案：(1)A→c (2)B→e (3)C→d (4)D→b
(5)E→a
做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，要求油滴在水面散开到最大面积，形成________，其理论基础是将分子看做________．若油滴体积为V，油膜面积为S，则分子直径约为d＝________，一般分子直径的数量级为________m.
解析：由于油分子和水分子具有较强的亲和力，所以当在水面上散开到最大面积时，可视为油分子单层排列在水面上，其理论基础是将分子视为球形且是一个挨一个排列的；测量原理为油膜的厚度即为分子直径：d＝，除有些较大的有机分子外，一般分子直径的数量级为10－10 m.
答案：单分子油膜 球形 10－10
三、计算题(本题共2小题，共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
(10分)(2012·南京调研)已知阿伏加德罗常数是NA＝6.0×1023 mol－1，铜的摩尔质量为6.4×10－2 kg/mol，铜的密度是8.9×103 kg/m3.试估算1个铜原子占有的体积为多少？(结果保留两位有效数字)
解析：铜的摩尔体积为
V＝＝≈7.2×10－6(m3/mol)
一个铜原子的体积
V0＝＝＝1.2×10－29(m3)
答案：1.2×10－29 m3
(14分)已知某种油的摩尔质量为0.1 kg/mol，密度为0.8×103 kg/m3，现取一滴体积为0.3×10－3 cm3的油滴，滴于水面上展成一单分子层油膜，测得油膜的面积为0.42 m2，试根据上述数据求出阿伏加德罗常数．(保留一位有效数字)
解析：由题意可得
d＝＝ m≈7×10－10 m，
每个分子的体积为V0＝πr3＝πd3.
摩尔体积Vmol＝ m3/mol＝×10－3 m3/mol，
所以NA＝＝ mol－1≈7×1023 mol－1.
答案：7×1023 mol－1
早期测定分子大小采用油膜法，一滴密度为0.8×103kg/m3，质量为8×10－4 g的油滴在水面上形成 3.2 m2的单分子层油膜，由此可知油分子直径约为( )
A．1.0×10－10 m B．2.0×10－10 m
C．0.4×10－11 m D．3.1×10－10 m
解析：选D.单分子油膜法测分子直径的原理是紧密排列的单分子油膜的厚度就是分子直径，d＝V/S＝m/(ρS)＝3.125×10－10 m.
关于布朗运动的剧烈程度，下面说法正确的是( )
A．固体微粒越大，布朗运动越显著
B．液体的温度越高，布朗运动越显著
C．与固体微粒相碰撞的液体分子数目越多，布朗运动越显著
D．与固体微粒相碰撞的液体分子数目越少，布朗运动越显著
答案：BD
(2012·如皋中学高二月考)在长期放着煤的墙角处，地面和墙角有相当厚的一层染上黑色，这说明( )
A．分子是在不停地运动
B．煤是由大量分子组成的
C．分子间没有空隙
D．分子运动有时会停止
解析：选A.煤的分子处于永不停息的无规则运动之中，当煤与墙壁接触时，会有一些煤的分子进入墙壁．同时，墙壁上的石灰等物质的分子也会进入煤炭．开始阶段，进入墙壁内部的煤分子不会多，进入墙壁也不会太深，长时间地让煤与墙壁相接触，进入墙壁内部的煤分子会增多，使墙壁内部发黑．
阿伏加德罗常数表示的是( )
A．1 g物质所含的分子数
B．1 kg物质所含的分子数
C．单位体积的物质所含的分子数
D．1 mol任何物质所含的分子数
答案：D
(2012·南通中学高二调研)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283 kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103 kg·m－3.若100 滴油酸的体积为1 mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多少？(取NA＝6.02×1023 mol－1.球的体积V与直径D的关系为V＝πD3)
解析：1滴油酸分子的体积
V＝×10－6 m3＝1×10－8 m3
由球的体积和直径的关系得分子直径D＝
面积S＝，解得S＝10 m2.
答案：10 m2
一、选择题
在测定分子大小的油膜实验中，下面的假设与该实验无关的是( )
A．油膜中分子沿长度方向排列
B．油膜的体积等于所有分子体积之和
C．油膜为单层分子且都是球形
D．分子是一个挨一个排列 ，间隙可忽略不计
解析：选A.测定分子大小的实验，是人类定量研究分子世界的开端．而把分子看成小球，是分子的理想化模型；我们研究物理问题既要依靠实验，又要善于思考；利用理想化模型分析研究对象，是进行物理思考的一种重要方法．油膜法是粗测分子大小的实验，假设在水面上散开形成单分子油膜，分子看成球形且在水面上是一个挨一个排列，间隙可忽略不计．
关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动只能在液体中发生
B．阳光从缝隙射入教室，从阳光中看到的尘埃的运动就是布朗运动
C．布朗研究悬浮在水中的花粉颗粒时，用放大镜看到了花粉颗粒的无规则运动
D．我们把墨汁滴在水中，不能用肉眼看到炭粒做布朗运动
解析：选D.布朗运动是由周围液体(或气体)分子对悬浮小颗粒撞击的不均衡造成的，在气体中也能发生，A错；从阳光中看到的尘埃，其尺寸往往比布朗运动中固体微粒的尺寸大得多，空气分子对它们的碰撞的不均匀性已不甚明显，它们在空中的无序翻滚主要是在重力、浮力和气流的共同影响下形成的，不是布朗运动，B错；要观察布朗运动必须借助于显微镜，不能直接看到，也不能用放大镜看到，所以C错，D正确．
下列有关扩散现象与布朗运动、分子运动的叙述中，正确的是( )
A．扩散现象与布朗运动都说明了分子在做无规则的运动
B．扩散现象与布朗运动没有本质的区别
C．扩散现象突出说明了物质的迁移规律，布朗运动突出说明了分子运动的无规则性规律
D．扩散现象与布朗运动都与温度有关
关于布朗运动的下列说法，正确的是( )
A．布朗运动就是分子的运动
B．布朗运动是组成固体微粒的分子无规则运动的反映
C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动的反映
D．观察时间越长，布朗运动就越显著
解析：选C.布朗运动指的是悬浮在液体里的固体微粒的运动，不是分子本身的运动，所以A错．布朗运动是由液体分子无规则运动碰撞固体微粒产生的，因此可以从布朗运动间接反映液体或气体分子的无规则运动，所以B错，C正确．布朗运动的激烈程度与固体微粒的大小及温度有关，与观察时间长短无关，所以D是错误的．
(2012·北京四中高二期中)做布朗运动实验，得到某个观测记录如图1－1－4，图中记录的是( )
图1－1－4
A．分子无规则运动的情况
B．某个微粒做布朗运动的轨迹
C．某个微粒做布朗运动的速度－时间图线
D．按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线
解析：选D.图中轨迹不是微粒的运动轨迹，是按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线，D正确．
所有分子都在做无规则运动，这种运动之所以称为热运动，其原因是( )
A．分子的运动只有热时才有，冷时即停止
B．分子的运动在温度高时剧烈，而在0 ℃以下则停止
C．分子的运动在温度高时剧烈，而在－100 ℃以下则停止
D．分子的运动永不会停止，但温度越高越剧烈
解析：选D.分子的运动与温度有关，因此称为热运动，它在任何温度都不会停止．
在油膜实验中，体积为V(m3)的油滴，在水面上形成近似于圆形的单分子油膜层，其直径为d(m)，则油分子的直径大约为( )
A. B.
C. D.
解析：选A.油滴在水面上形成近似于圆形的单分子油膜层的面积S＝πd2/4，油分子的直径等于油膜的厚度为V/S＝4V/(πd2)．
假如全世界60亿人同时数1 g水的分子个数，每人每小时可以数5000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近(阿伏加德罗常数NA取6×1023 mol－1)( )
A．10年 B．1千年
C．10万年 D．1千万年
解析：选C.年＝105年＝10万年．
对液体和固体来说，如果用M表示摩尔质量，m0表示分子质量，ρ表示物质的密度，V表示摩尔体积，V0表示分子体积，NA表示阿伏加德罗常数，反映这些量之间关系的下列各式中，不正确的是( )
A．NA＝V/V0 B．M＝ρV
C．NA＝V0/V D．NA＝M/m0
解析：选C.阿伏加德罗常数是1 mol物质含有的微粒数，V是摩尔体积，V0是分子体积，故是1摩尔物质的微粒数，A正确，C错误；M是摩尔质量，m0是分子质量，则是1摩尔物质的微粒数，D正确；ρ是物质密度，ρV是1摩尔物质的质量，B正确．故本题应选C项．
从下列哪一组数据可以算出阿伏加德罗常数( )
A．水的密度和水的摩尔质量
B．水的摩尔质量和水的体积
C．水分子的体积和水分子的质量
D．水分子的质量和水的摩尔质量
解析：选D.阿伏加德罗常数是每摩尔物质所含的分子个数，根据各选项给出的条件，结合宏观量、微观量、阿伏加德罗常数的关系可知，只有D项能算出阿伏加德罗常数，NA＝，故D正确．
二、非选择题
将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液．已知1 cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上．随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2 m2.由此可估测油酸分子的直径为多大？
解析：1滴油酸酒精溶液的体积为V′＝ cm3，
由于取用的油酸酒精溶液的浓度为＝0.5%，故1滴溶液中油酸的体积为
V＝V′×0.5%＝×0.5% cm3＝×0.5%×10－6 m3.
已知油酸薄层的面积为S＝0.2 m2，所以油酸分子的直径为
d＝＝ m＝×0.5%×10－6 m
＝5×10－10 m.
答案：5×10－10 m
(2012·苏北四市一模)空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器(铜管)液化成水，经排水管排走，空气中水份越来越少，人会感觉干燥．某空调工作一段时间后，排出液化水的体积V＝1.0×103 cm3.已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3、摩尔质量M＝1.8×10－2 kg/mol，阿伏加德罗常数NA＝6.0×1023 mol－1.试求：(结果均保留一位有效数字)
(1)该液化水中含有水分子的总数N；
(2)一个水分子的直径d.
解析：(1)水的摩尔体积为
V0＝＝ m3/mol＝1.8×10－5 m3/mol
水分子数：N＝＝
个≈3×1025个
(2)建立水分子的球模型有＝πd3
得水分子直径d＝＝≈4×10－10 m
答案：(1)3×1025个 (2)4×10－10 m
关于晶体与非晶体的区别，下列叙述哪一个是正确的( )
A．晶体有规则几何形状，在晶体内各个方向物理性质都相同
B．晶体没有几何形状，在晶体里各个方向物理性质都不同
C．非晶体没有规则形状，在非晶体里各个方向物理性质都相同
D．非晶体具有规则形状，在非晶体里各个方向物理性质都不同
解析：选C.晶体分为单晶体和多晶体，都有确定的熔点，单晶体有规则的形状，具有各向异性；多晶体和非晶体都没有规则的形状，都是各向同性，所以选C.
下列物体：①松香，②明矾，③石英，④玻璃，⑤铝，⑥雪花，属于晶体的是( )
A．只有①②③⑤ B．只有②③⑤⑥
C．只有②③④⑥ D．只有①②③④
答案：B
在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡，然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面，结果得到如图1－3－1所示的两种图样，则( )
图1－3－1
A．样本甲一定是非晶体 B．样本甲可能是非晶体
C．样本乙一定是晶体 D．样本乙不一定是晶体
答案：BC
(2011·高考山东卷)人类对自然的认识是从宏观到微观不断深入的过程．以下说法正确的是( )
A．液体的分子势能与体积有关
B．晶体的物理性质都是各向异性的
C．温度升高，每个分子的动能都增大
D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用
解析：选AD.分子势能与分子间距有关，选项A正确；晶体分子分为单晶体和多晶体，单晶体的某个性质具有各向异性，而多晶体具有各向同性，选项B错误；温度升高，分子平均动能增大，但每个分子的动能不一定增大，选项C错误；露珠呈球状就是因为液体表面张力的作用，选项D正确．
由于组成多晶体的许多小晶体是________排列的，因此多晶体______规则的几何形状，物理性质是各向________的．
答案：无规则 没有 同性
一、选择题
如果某个固体在不同方向上的物理性质是相同的，那么( )
A．它一定是晶体 B．它一定是多晶体
C．它一定是非晶体 D．它不一定是非晶体
答案：D
关于晶体和非晶体的说法，正确的是( )
A．所有的晶体都表现为各向异性
B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
C．大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体
D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
解析：选D.只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大粒盐磨成细盐，而细盐仍是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别，就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．
如图1－3－2是两种不同物质的熔化曲线，根据曲线下列说法正确的是( )
图1－3－2
A．甲是晶体 B．乙是晶体
C．甲是非晶体 D．乙是非晶体
解析：选AD.晶体在熔化过程中不断吸热，但温度不变，即有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点，不断加热，非晶体不断变软，然后熔化，温度不断上升，因此甲对应的是晶体，乙对应的是非晶体．
(2012·浏阳一中高二检测)如图1－3－3甲所示，金属框架的A、B间系一个棉线圈，先使其布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破后，线的形状将如图乙中的( )
图1－3－3
解析：选C.在表面张力作用下液体表面有收缩到最小的趋势，由此可判断C正确．
以下关于液体的说法正确的是( )
A．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看做是黏滞性极大的液体
B．液体的物理性质一般表现为各向同性
C．液体的密度总是小于固体的密度
D．所有的金属在常温下都是固体
解析：选AB.由液体的微观结构知A、B正确；有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故C错；金属汞在常温下就是液体，故D错．
关于液体表面的收缩趋势的说法中正确的是( )
A．因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势
B．液体表面分子有向内运动的趋势，表现为收缩趋势
C．因为液体表面分子分布比内部稀疏，所以有收缩趋势
D．因为液体表面分子所受引力与斥力恰好互相平衡，所以有收缩趋势
答案：C
玻璃烧杯中盛有少许水银，在太空轨道上运行的宇宙飞船内，水银在烧杯中呈怎样的状态(如图1－3－4所示)( )
图1－3－4
解析：选D.表面张力使液体表面收缩到液面最小，故呈球形，D对．
图1－3－5
如图1－3－5所示，一块密度、厚度均匀的矩形被测样品，长AB为宽CD的两倍，若用多用电表沿两对称轴测其电阻均为R，这块样品可能是( )
A．金属 B．多晶体
C．单晶体 D．非晶体
解析：选C.因为沿两对称轴的电阻相等，但长度和横截面积不相等，所以沿轴AB和CD方向的电阻率不同，即沿AB和CD方向的导电性能不同，表现为各向异性，所以样品是单晶体，选C，多晶体和非晶体都是各向同性，金属也属于多晶体，A、B、D错．
处在液体表面层的分子与液体内部分子相比较具有( )
A．较小的势能 B．较大的势能
C．相同的势能 D．较大的动能
解析：选B.液体内部的分子距离可以认为是平衡时的距离，表面层的分子距离比内部分子距离大，根据分子势能与距离的关系可知，处在液体表面层的分子势能较大，故B正确．
图1－3－6
(2011·高考福建卷)如图1－3－6所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是( )
A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B．曲线M的bc段表示固液共存状态
C．曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
解析：选B.晶体有固定的熔点，非晶体无固定的熔点，在熔化过程中，是固液共存的，故B正确．
二、非选择题
收集雪花的各种图案，试探究它们的异同，并判断雪花是晶体还是非晶体．
解析：冬天，水汽在玻璃窗上结晶时会形成美观而有规则的冰窗花，它有时呈羽毛状，有时像一张张蕨类植物的叶子，有“茎”有“脉”．用放大镜仔细观看几片雪花，你会发现，虽然没有两片雪花是完全相同的，但所有的雪花都呈现六角形的规则图案．雪花是由微小的冰晶组成的晶体．
答案：见解析
毛笔插入水中，笔毛就散开，拿出来后笔毛就合拢在一起，试解释这一现象．
解析：毛笔插入水中后，每根纤维都受到各个方向相同的水的作用力．笔毛相当于只受自身弹力作用，故呈散开状态．拿出水面后，外层的笔毛受水的表面张力作用，总要使其表面收缩至最小，因而会合拢在一起．
答案：见解析
(2011·高考广东卷)如图1－1所示，两个接触面平滑的铅柱压紧后悬挂起来，下面的铅柱不脱落，主要原因是( )
图1－1
A．铅分子做无规则热运动
B．铅柱受到大气压力作用
C．铅柱间存在万有引力作用
D．铅柱间存在分子引力作用
解析：选D.当两个接触面平滑的铅柱压紧时，接触面上的分子与分子间的距离非常小，分子之间的作用力表现为引力，使铅柱不脱落．
(2012·上海市十校联考)下列说法中正确的是( )
A．温度低的物体内能小
B．外界对物体做功时，物体的内能一定增加
C．温度低的物体分子运动的平均动能小
D．做加速运动的物体，由于速度越来越大，因此物体分子的平均动能越来越大
答案：C
当分子间距离大于10r0(r0是分子平衡位置间距离)时，分子力可以认为是零，规定此时分子势能为零．当分子间距离是平衡距离r0时，下列说法中正确的是( )
A．分子力是零，分子势能也是零
B．分子力是零，分子势能不是零
C．分子力不是零，分子势能是零
D．分子力不是零，分子势能不是零
解析：选B.根据分子力随分子间距的变化关系知，r＝r0时，分子力为0.根据分子力做功与分子势能的关系知，选r＞10r0时分子势能为0.r＝r0时，分子势能最小，并且小于0.故B正确．
(2012·济南外国语学校高二检测)下列对物体内能的说法中，正确的有( )
A．0 ℃的水比0 ℃的冰的内能大
B．物体运动的速度越大，则内能越大
C．水分子的内能比冰分子的内能大
D．100 g 0 ℃的冰比100 g 0 ℃的水的内能小
解析：选D.物体的内能大小是由物体质量、温度和体积决定的，A项中未知水、冰的质量关系，故不能确定两者内能大小关系；物体的内能与运动速度大小无关，故B错；“分子的内能”的说法不妥，故C错；质量相等、温度相同的冰和水，总分子动能相等，总分子势能冰的小，因此其内能小，故D对．
一颗炮弹在空中以某一速度v飞行，有人说：由于炮弹中所有分子都具有这一速度，所以分子具有动能；又由于分子都处于高处，所以分子又具有势能．因此，分子的上述动能和势能的总和就是炮弹的内能．这种说法正确吗？为什么？
答案：不正确．因为分子运动的动能和分子势能与宏观机械能无关．
一、选择题
关于分子的动能，下列说法中正确的是( )
A．物体运动速度大，物体内分子的动能一定大
B．物体的温度升高，物体内每个分子的动能都增加
C．物体的温度降低，物体内大量分子的平均动能一定减少
D．物体内分子的平均动能与物体做机械运动的速度大小无关
解析：选CD.温度是分子平均动能的标志，而与每个分子的动能无关，故B错，C对．分子的动能与分子热运动的速度有关，而与物体的机械运动速度无关，故D是正确的，A是错误的．
两个温度不同的物体相接触，达到温度相等后，下列物理量相同的是( )
A．内能 B．分子平均动能
C．分子势能 D．热量
解析：选B.根据温度相等，只能得出分子热运动的平均动能相等的结论，所以B对．
有两个分子，设想它们之间相隔10倍直径以上的距离，逐渐被压缩到不能再靠近的距离，在这个过程中，下面关于分子力变化的说法正确的是( )
A．分子间的斥力变大，引力变小
B．分子间的斥力和引力都变大，只不过斥力比引力变化得快
C．分子力从零逐渐增大到某一数值后，逐渐减小到零，然后又从零逐渐增大到某一数值
D．分子力从零开始先表现为引力，后降到零，再表现为斥力
解析：选BCD.分子力是指引力和斥力的合力，此过程中，先表现为引力，此时从零先变大再变小到零，然后再变成斥力逐渐变大．
分子间同时存在吸引力和排斥力，下列说法正确的是( )
A．固体分子间的吸引力总是大于排斥力
B．气体能充满任何容器是因为分子间的排斥力大于吸引力
C．分子间的吸引力和排斥力都随着分子间距离的增大而减小
D．分子间的吸引力随着分子间距离的增大而增大，而排斥力随着分子间距离的增大而减小
解析：选C.物体分子之间同时存在斥力和引力，这两个力都随着分子间距离的增大而减小，因此选项C对，D错．固体分子在一般情况下，分子引力和斥力平衡，选项A错误．气体充满容器是由气体分子热运动所致，B错误．
(2012·苏北四市一模)下列说法正确的是( )
A．布朗运动是液体分子的无规则运动
B．物体的温度升高时，其分子平均动能增大
C．分子间距离逐渐增大时，分子势能逐渐减小
D．分子间距离增大时，分子间的引力、斥力都减小
解析：选BD.布朗运动是液体分子无规则运动的反映，是悬浮在液体中小颗粒的运动，A错；温度是物体分子平均动能的标志，B正确；由分子间引力和斥力的特性知D正确；若r>r0时分子间表现为引力，分子距离增大时要克服分子间的引力做功，分子势能增大，故C错．
1 g 100 ℃的水与1 g 100 ℃的水蒸气相比较，下列说法中正确的是( )
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，分子的总动能不同
C．内能相同
D．1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
解析：选AD.温度是分子平均动能的标志，在相同的温度下，分子的平均动能相同．又1 g水与1 g水蒸气的分子数相同，因而分子总动能相同，A正确．当从100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气时，分子间距离变大，因而要克服分子引力做功，使分子势能增加，即100 ℃的水的内能小于100 ℃的水蒸气的内能，故D正确．
关于分子势能，下列说法中正确的是( )
A．物体的温度越高，物体内分子势能越大
B．物体的体积越大，物体内分子势能越大
C．物体的体积减小，物体内分子势能也减小
D．物体的体积减小，分子势能可能先减小后增大
解析：选D.物体的分子势能与温度无关，故A是错误的；物体体积变化时，分子间平均距离也发生变化，由于分子势能在分子间距离等于r0时有最小值，故体积减小(或增大)时，分子势能可能是先减小后增加，也可能是一直增加，故应选D.
下列说法中正确的有( )
A．物体的内能由物体的状态决定，一切物体都具有内能
B．物体的动能为零，则物体分子平均动能的总和为零
C．物体的机械能为零时，物体的内能也不为零
D．只有分子间的作用力为零时，物体的内能才为零
解析：选AC.物体的内能是状态量，由物体的状态决定，且一切物体都具有内能，A对；物体的动能为零，但分子永不停息地运动，分子平均动能的总和一定不为零，B错；机械能和内能的决定因素不同，物体的内能一定不为零，C对；分子力为零时，分子势能最小(选分子距离无限远时势能为零)，分子动能一定不为零，故D错．
一定质量的0 ℃的冰融化为0 ℃的水时，其分子动能之和Ek和分子势能之和Ep的变化情况是( )
A．Ek变大，Ep变大 B．Ek变小，Ep变小
C．Ek不变，Ep变大 D．Ek不变，Ep变小
解析：选C.0 ℃的冰变成0 ℃的水，吸收热量，但温度不变，故分子的动能不变，而分子势能增加．故选项C正确．
(2012·郑州一中高二月考)在温度相同的条件下，下列有关氧气分子和氢气分子动能的说法正确的是( )
A．1个氧气分子和1个氢气分子的动能相同
B．1克氧气分子的动能之和与1克氢气分子动能之和相同
C．1 mol氧气分子的动能总和与1 mol氢气分子的动能总和相同
D．氧气分子的平均动能和氢气分子的平均动能相同
解析：选CD.温度相同，分子的平均动能就相同，分子个数相同，总动能也相同，所以C、D项正确；而相同的温度下，有的分子运动快，有的慢，对单个的分子没法比较快慢，A错；一克氧气和一克氢气的分子个数不一样，平均动能一样，总动能不一样，B错．
二、非选择题
把一块洗净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面(如图1－2－2所示)．如果你想使玻璃板离开水面，用手向上拉橡皮筋，拉动玻璃板的力是否大于玻璃板受的重力？动手试一试，并解释原因．
图1－2－2
答案：拉力会大于玻璃板的重力．玻璃板离开水面时水会发生分裂，由于水分子之间有引力存在，外力要克服这些分子引力，因此外界拉力大于玻璃板的重力．玻璃板离开水面后，可以看到玻璃板下表面上仍有水，说明玻璃板离开水面时，水层发生断裂．
如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F＞0为斥力，F＜0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现在把乙分子从a处静止释放，则：
(1)乙分子在何处动能最大？
(2)在乙分子运动的哪个范围内分子力和分子动能都随距离的减小而增加？
解析：(1)由于乙分子由静止开始，在ac间一直受到甲分子的引力而做加速运动，引力做正功，分子动能一直在增大，到达c点时所受分子力为零，加速度为零，速度最大．
(2)在分子力表现为引力且增加的那一段上，即乙分子由a向b运动的过程中，分子力做正功，分子动增加．
答案：(1)c处 (2)a到b阶段
下列说法中正确的是( )
A．一定质量的气体的体积是不会改变的
B．气体的体积等于所有分子的体积之和
C．所有气体的压强都是由气体受重力引起的
D．密闭容器内气体对各个方向上器壁的压强大小相同
答案：D
一定质量的气体，下列叙述中正确的是( )
A．如果体积减小，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
B．如果压强增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均作用力一定增大
C．如果温度升高，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
D．如果分子密度增大，气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增多
解析：选B.气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的，选项A和D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如何变化却不知道；选项C由温度升高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分子数如何变化未知；气体分子在单位时间内对单位面积器壁的平均作用力增大，压强一定增大，所以选项B正确．
(2012·长沙一中高二检测)气体对器壁有压强的原因是( )
A．单个分子对器壁碰撞产生压力
B．几个分子对器壁碰撞产生压力
C．大量分子对器壁碰撞产生压力
D．以上说法都不对
解析：选C.气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁而产生的，不是个别少数分子，因此A、B错，C对．
在一房间内，上午10时的温度为15 ℃，下午2时的温度为25 ℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，房间内的( )
A．空气密度增大
B．空气分子的平均动能增大
C．空气分子的速率都增大
D．空气质量增大
解析：选B.温度升高，气体分子的平均动能增大，平均每个分子对器壁的冲击力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数一定减少，所以有ρ空减小，m空＝ρ空·V，故m空减小．
从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关，一个是气体分子的________，一个是气体分子的________．
答案：平均动能 密集程度
一、选择题
关于气体分子运动的特点，下列说法正确的是( )
A．气体间的距离较大，分子间的相互作用力十分微弱
B．一定质量的气体的分子可以充满整个容器空间
C．任何一个分子运动方向和速率大小都是不断变化的
D．从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会不一定均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数也不一定均等
答案：ABC
下列选项中说法正确的是( )
A．封闭在容器中的气体的体积就等于容器的容积
B．气体压强大小取决于单位体积内的分子数和分子平均动能
C．温度升高，大量气体分子中速率小的分子数增多，速率大的分子数减少
D．一定质量的气体，温度一定时，体积减小，则单位时间内分子对单位面积的容器壁上的碰撞次数增多，压强增大
答案：ABD
汽缸内封闭着一定质量的理想气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时( )
A．气体的密度增大
B．气体的压强减小
C．气体分子的平均动能减小
D．每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多
解析：选D.由于气体的体积不变，分子数的密集程度一定，当温度升高时分子的平均动能变大，平均速率变大，每秒钟撞击器壁单位面积上的气体分子数增多，作用力增大，因而气体的压强一定增大，故A、B、C错误，D正确．
在一定温度下，某种气体的分子速率分布应该是( )
A．每个气体分子速率都相等
B．每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很少
C．每个气体分子速率一般都不相等，但在不同速率范围内，分子数的分布是均匀的
D．每个气体分子速率一般都不相等，速率很大和速率很小的分子数目很多
解析：选B.气体的分子做无规则运动，速率大小各不相同，但分子的速率遵循一定的分布规律：气体的大多数分子速率在某个数值附近，离这个数值越近，分子数目越多，离这个数值越远，分子数目越少，呈“中间多、两头少”的分布．答案为B.
(2012·开封高中月考)下列几种说法中错误的是( )
A．气体体积等于容器中各气体分子体积之和
B．气体压强是大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的
C．温度越高，气体分子的平均速率越大
D．一定质量的气体，体积不变时，分子平均速率越大，气体压强也越大
解析：选AC.温度是分子平均动能的标志，而非平均速率的标志．
对一定质量的某种气体，以下说法中正确的是( )
A．气体体积是气体分子体积的总和
B．气体分子平均速率越大，气体的压强一定越大
C．气体分子平均速率越大，气体温度越高
D．气体分子平均速率越大，气体内能越大
解析：选CD.对于一种具体的气体，平均速率越大，其平均动能就越大．故其温度越高，内能越大．
下列选项中说法正确的是( )
A．温度升高，每个分子的动能都增大，使得压强有增大的倾向
B．体积增大，分子数的密度增大，使得压强有增大的倾向
C．温度升高，分子的平均动能增大，使得压强有增大的倾向
D．体积减小，分子数的密度增大，使得压强有增大的倾向
解析：选CD.温度升高时，并不是每个分子的动能都增大，而是分子的平均动能增大．
在两个相同的容器中，分别盛有质量相等、温度相同的氧气和氢气，则它们的( )
A．压强相等
B．分子运动的平均速率相等
C．分子的平均动能相等，压强不等
D．分子的平均动能相等，压强相等
解析：选C.相同的容器即两种气体的体积相等，温度相同即两种气体分子的平均动能相等，由于氧气和氢气的分子质量不同，故质量相等的两种气体的分子总数不同，单位体积内的分子数不相等，而气体的压强大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均动能，故本题的正确选项是C.
如图1－4－2所示是氧气分子在不同温度(0 ℃和100 ℃)下的速率分布，由图可得信息( )
图1－4－2
A．同一温度下，氧气分子速率呈现出“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小
解析：选A.由题图可知，其横轴为氧气分子的速率，纵轴表示氧气分子所占的比例(不是总数而是占全部分子数的比例)，图象成峰状，这表明，不论是在0 ℃还是在100 ℃下，氧气分子都呈现了“中间多，两头少”，即分子速率特大或特小的分子数比例都较小，绝大多数分子具有中等的速率．又由题图知t＝100 ℃时，“峰”向右移动，表明占总数比例最大的那部分分子的速率增大了，但仍有速率较小或较大的分子，只是这些分子所占的比例较0 ℃时有所减小．因此，选项A正确．
关于气体的说法中，正确的是( )
A．由于气体分子运动的无规则性，所以密闭容器的器壁在各个方向上的压强可能会不相等
B．气体的温度升高时，所有的气体分子的速率都增大
C．一定体积的气体，气体分子的平均动能越大，气体的压强就越大
D．气体的分子数越多，气体的压强就越大
解析：选C.气体的各个分子运动都是不规则的，带有偶然性，但从总体上来看，大量分子的运动服从一定的统计规律，气体分子沿各个方向运动的机会相等，所以在各个方向上气体产生的压强是相等的，A错误；温度升高时，气体分子的平均速率增大，并非所有的气体分子速率都增大，有的分子的速率可能会减小，B错误；气体的压强与分子的平均动能和分子的密集程度有关，由此可知C正确，D错误．
二、非选择题
一定质量的气体，当体积保持不变时，其压强随温度升高而增大，用分子动理论来解释，当气体的温度升高时，其分子的热运动加剧，因此(1)________________；(2)________________，从而导致气体的压强增大．
答案：(1)每个分子每次碰撞器壁的平均作用力增大
(2)单位时间内对器壁单位面积上分子的碰撞次数增多
试用气体分子热运动的观点解释：在炎热的夏天，打足了气的自行车轮胎在日光的曝晒下容易胀破．
解析：在日光曝晒下，胎内气体温度显著升高，气体分子热运动加剧，分子平均动能增大，使气体压强进一步加大．这样气体的压强一旦超过轮胎的承受能力，轮胎便胀破．
答案：见解析
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
卢瑟福的α粒子散射实验第一次揭示了( )
A．质子比电子重
B．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
C．α粒子是带正电的
D．可以用人为方法产生放射性现象
解析：选B.由卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，可知B正确．
天然放射现象说明了( )
A．原子不可再分
B．原子的核式结构
C．原子核内部是有结构的
D．原子核由质子和中子组成
解析：选C.人们认识原子核的复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的．
关于原子和原子核的几种说法，正确的是( )
A．β衰变说明原子核内部存在电子
B．原子内有电子表明原子具有核式结构
C．天然放射现象说明了原子核有复杂结构
D．α粒子散射实验证明了卢瑟福原子理论正确
解析：选CD.贝克勒尔发现的天然放射现象说明原子核是有复杂结构的，故C正确，卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子的核式结构，故D正确．
铝箔被α粒子轰击后发生了以下核反应：Al＋He→X＋n.下列判断正确的是( )
A.n是质子 B.n是中子
C．X是Si的同位素 D．X是P的同位素
解析：选BD.由核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知，X是P，故选项C错误，选项D正确；n为中子，故选项A错误，选项B正确．
质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )
A．m3c B．(m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2
解析：选D.质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝(m1＋m2－m3)．依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.
关于天然放射现象，以下叙述正确的是( )
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变
解析：选BC.半衰期是由放射性元素原子核的内部因素所决定的，跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关，A错；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，n→H＋e，B对；根据三种射线的物理性质，C对；U的质子数为92，中子数为146，Pb的质子数为82，中子数为124，因而铅核比铀核少10个质子，22个中子．注意到一次α衰变质量数减少4，故α衰变的次数为x＝8次．再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足2x－y＋82＝92，y＝2x－10＝6次．故本题正确答案为B、C.
我国科学家于1965年9月首先用人工方法合成了牛胰岛素，为了证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，在合成过程中掺入放射性14C.然后把搀入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质，从而为我国在国际上首先合成牛胰岛素提供了有力的证据．那么在人工合成过程中掺入14C起到的作用是( )
A．扩散作用 B．组成元素
C．示踪原子 D．增强人的抗病能力
解析：选C.通过检测14C衰变发出的射线，才能确定人工方法合成的牛胰岛素是否均匀分布在牛胰岛素结晶里，14C是示踪原子．
(2012·浏阳一中高二检测)下列说法中正确的是( )
A．核子结合成原子核时，要吸收能量
B．α射线、β射线和γ射线相比较，γ射线的穿透能力最强
C．增大压强、降低温度，可以减小放射性元素的半衰期
D．我国大亚湾核电站是利用核裂变放出的能量来发电的
解析：选BD.实验证明在α、β、γ三种射线中，穿透能力最强的是γ射线，故B正确．核子结合成原子核时可能吸收能量，也可能放出能量，故A错．放射性元素的半衰期，由原子核的内部因素决定；与外部因素无关，即与原子所处的物理状态(温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关，故C错．核电站都是利用原子核裂变放出的能量来发电的．故D正确．
原子核X与氘核H反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2
解析：选D.该核反应的方程式为：X＋H→He＋H，由质量数和电荷数守恒得：A＝4＋1－2＝3，Z＝2＋1－1＝2，故正确答案为D.
若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比mA∶mB为( )
A．20∶31 B．31∶30
C．1∶2 D．2∶1
解析：选C.本题根据原子核的衰变及半衰期的规律可以求解．设A和B原来的质量均为m，则20天后有
mA＝m＝m，mB＝m＝m.
则＝＝.
关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有( )
A.U→Th＋He 是α衰变
B.N＋He→O＋H 是β衰变
C.H＋H→He＋n 是轻核聚变
D.Se→Kr＋2e 是重核裂变
解析：选AC.α衰变是放射出氦核的天然放射现象，A正确；β衰变是放射出电子的天然放射现象，而B项是发现质子的原子核人工转变，故B错；C项是轻核的聚变，D项是β衰变现象，故C对D错．
某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为
H＋C→N＋Q1，H＋N→C＋X＋Q2
方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
H
He
He
C
N
N
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057
15.0001
以下推断正确的是( )
A．X是He，Q2＞Q1 B．X是He，Q2＞Q1
C．X是He，Q2＜Q1 D．X是He，Q2＜Q1
解析：选B.由核反应方程中质量数守恒和核电荷数守恒可得X为He，所以选项A、C均错误；又依据爱因斯坦的质能方程Q＝ΔE＝Δm·c2可知选项B正确．
二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分．把答案填在题中的横线上)
英国物理学家________根据α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，发现了质子并猜想了中子的存在；德国科学家________发现了X射线；法国物理学家________发现了天然放射现象；__________指出了能量与质量之间的联系．
答案：卢瑟福 伦琴 贝克勒尔 爱因斯坦
一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图3－1所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．
图3－1
解析：在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱；β射线带负电，穿透能力一般；γ射线不带电，穿透能力最强，综上所述，综合题意可知：a射线应为γ射线，b射线应为β射线．
答案：γ β
三、计算题(本题共2小题，共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
(12分)(2011·高考天津卷)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展．
当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子．碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程．若碳11的半衰期τ为20 min，经2.0 h剩余碳11的质量占原来的百分之几？(结果取2位有效数字)
解析：核反应方程为
N＋H→C＋He
设碳11原有质量为m0，经过t1＝2.0 h剩余的质量为mr，根据半衰期定义有
＝＝≈1.6%.
答案：N＋H→C＋He 1.6%
(12分)现在的核电站比较广泛应用的核反应之一是：
U＋n→Nd＋Zr＋3(n)＋8(e)＋ν
(1)核反应方程中的ν是反中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数．
(2)已知铀(U)核的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，钕(Nd)核质量为142.9098 u．锆核质量为89.9047 u；又知1 u＝1.6606×10－27 kg.试计算1 kg铀235大约能产生的能量是多少？
解析：(1)锆的电荷数Z＝92－60＋8＝40，质量数A＝236－146＝90；核反应方程中应用符号Zr表示．
(2)1 kg铀235的核数为n＝×6.02×1023(个)，不考虑该反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为Δm＝0.212 u，1 kg铀235完全裂变放出的能量约为E＝nΔmc2＝8.12×1013 J.
答案：(1)40 90 (2)8.12×1013 J
下列说法中正确的是( )
A．玛丽·居里首先发现了天然放射现象
B．法国科学家贝克勒尔首先发现了天然放射现象
C．伦琴首先发现了天然放射现象
D．伦琴发现了电子
答案：B
天然放射现象的发现揭示了( )
A．原子不可再分 B．原子的核式结构
C．原子核还可再分 D．原子核由质子和中子组成
解析：选C.天然放射性说明一个原子核可以分出不同的粒子，所以原子核可再分．
关于α、β、γ三种射线，下列说法正确的是( )
A．α射线穿透能力最强
B．β射线的穿透能力最强
C．γ射线的穿透能力最强
D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱
解析：选C.α射线是高速氦核流，它的电离能力强，但穿透能力弱；β射线是高速电子流，具有较强的电离能力和穿透能力；γ射线是一种电磁波，它的穿透能力最强，电离能力弱．
图3－1－6
图3－1－6中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作用下分成a，b，c三束，以下判断正确的是( )
A．a为α射线，b为β射线
B．a为β射线，b为γ射线
C．b为γ射线，c为α射线
D．b为α射线，c为γ射线
解析：选BC.α粒子带正电，β粒子带负电，γ为光子，不带电，根据带电粒子在穿过电场时会受到力的情况，可判断选B、C.
放射性元素发出的射线通常有三种，分别叫做________射线、________射线和________射线．其中，________射线贯穿本领很小，但是它有很强的__________作用，它的本质是________流；________射线是一种波长很短的________，它的________本领很强，但它的________作用却很弱．
答案：α β γ α 电离 氦核 γ 电磁波 贯穿 电离
一、选择题
下列标志中，属于放射性物质标志的是( )
图3－1－7
解析：选A.B是危险化学品标志；C是禁止携带和托运放射性及磁性物品标志；D是腐蚀品标志．
关于α射线、β射线、γ射线、X射线，下列说法中正确的是( )
A．前两种不是电磁波，后两种是电磁波
B．前两种传播速度较真空中的光速小，后两种与光速相同
C．前三种传播速度较真空中的光速小，后一种与光速相同
D．四种射线都是电磁波
解析：选AB. α射线、β射线不是电磁波，速度比光速小，γ射线、X射线是电磁波，与光速相同，所以A、B对，C、D错．
下列说法中正确的是( )
A．α射线的本质是高速电子流
B．α射线的本质是高速氦核流
C．天然放射现象显示出原子不是单一的基本粒子
D．天然放射现象显示出原子核不是单一的基本粒子
答案：BD
图3－1－8
(2012·青岛高二检测)如图3－1－8所示是产生伦琴射线的装置示意图(伦琴射线管和电路图)，其中用到了两个电源E1和E2，关于这两个电源E1和E2的说法正确的是( )
A．E1、E2既可以是直流电源，又可以是交流电源
B．E1只能是高压直流电源，且与对阴极相连的是电源的正极
C．E1只要是高压直流电源即可，不论与对阴极相连的是电源的正极还是负极
D．E2既可以是直流电源，也可以是交流电源
解析：选BD.E1只能是高压直流电源，使管内阴极发出的电子加速，且与对阴极相连的是电源的正极；E2既可以是直流电源，也可以是交流电源，目的是加热灯丝．
在天然放射性物质附近放置一带电体，带电体所带的电荷很快消失的根本原因是( )
A．γ射线的贯穿作用 B．α射线的电离作用
C．β射线的贯穿作用 D．β射线的中和作用
解析：选B.由于α粒子电离作用较强，能使空气分子电离，电离产生的电荷与带电体的电荷中和．故正确选项为B.
图3－1－9
如图3－1－9所示，铅盒A中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有( )
A．打在图中a，b，c三点的依次是α射线、γ射线和β射线
B．α射线和β射线的轨迹是抛物线
C．α射线和β射线的轨迹是圆弧
D．如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
解析：选AC.由左手定则可知粒子向右射出后，在匀强磁场中α粒子受的洛伦兹力向上，β粒子受的洛伦兹力向下，轨迹都是圆弧．由于α粒子速度约是光速的1/10，而β粒子速度接近光速，所以在同样的混合场中不可能都做直线运动(如果一个打在b，则另一个必然打在b点下方)．本题选A、C.
如图3－1－10所示，R是一种放射性物质，虚线框内是匀强磁场B，LL′是一厚纸板，MM′是荧光屏，实验时，发现在荧光屏O、P两处有亮斑，则此时磁场方向、到达O点的射线、到达P点的射线与实验相符的有( )
图3－1－10
磁场方向
到达O点的射线
到达P点的射线
A
竖直向下
β射线
α射线
B
竖直向下
α射线
β射线
C
垂直纸面向内
γ射线
β射线
D
垂直纸面向外
γ射线
γ射线
解析：选C.贝克勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕．通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性．它们放射出来的射线共有α、β、γ三种．其中α、β射线垂直于磁场方向进入磁场区时将受洛伦兹力作用发生偏转，γ射线不受洛伦兹力作用，故打在O点的射线应为γ射线，由于α射线贯穿本领弱，不能穿透厚纸板，故到达P点的应是β射线，依据β射线的偏转方向及左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故正确选项应为C.
天然放射物质放出的射线包含三种成分，下面说法中正确的是( )
A．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线
B．某原子核在放出γ粒子后会变成另一种元素的原子核
C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线
D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
解析：选ACD.α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核内的中子转变成一个质子同时释放出一个电子，故D正确．所以本题选A、C、D.
(2012·洛阳一中高二检测)近几年来，我国北京、上海、山东、洛阳、广州各地引进了十多台γ刀，治疗患者5000余例，效果极好，成为治疗肿瘤的最佳仪器．令人感叹的是，用γ刀治疗时不用麻醉，病人清醒时间短，半小时内完成手术，无需住院，因而γ刀被誉为“神刀”．据报道，我国自己研制的旋式γ刀性能更好，即将进入各大医院为患者服务．问：γ刀治疗肿瘤主要是利用( )
A．γ射线具有很强的穿透本领
B．γ射线具有很强的电离作用
C．γ射线具有很高的能量
D．γ射线很容易绕过阻碍物到达目的地
解析：选AC.医院里用γ刀治疗肿瘤是利用γ射线具有很强的穿透性，然后利用其携带的很高的能量使癌细胞汽化从而达到治疗效果．
图3－1－11
如图3－1－11所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图3－1－11所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小．使得在MN上只有两个点受到射线照射．下列判断正确的是( )
A．射到b点的一定是α射线
B．射到b点的一定是β射线
C．射到b点的可能是α射线或β射线
D．射到b点的一定是γ射线
解析：选C.γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受影响，只会射到a点，因此D选项不对．调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进．沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，即Eq＝Bqv.
已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对．
二、非选择题
X射线电子计算机体层摄影(即CT)由于诊断迅速、准确率高而得到越来越广泛的应用．CT的扫描部分主要由X射线管和检测器组成．X射线贯穿人体经部分吸收后，为检测器所接受．检测器接受到射线的强弱取决于人体截面的组织密度．检测器所测得的不同强度的信号经电子计算机处理后变成图象，可在荧光屏上显示出来，也可用胶片拍摄出来．
(1)发现X射线的科学家是________．
A．贝克勒尔 B．马里·居里
C．伦琴 D．卢瑟福
(2)用X射线诊断是利用X射线的________．
A．电离能力 B．穿透能力
C．速度大 D．能使胶片感光
解析：根据物理学史可以知道发现X射线的科学家是伦琴．根据X射线的特点可知CT主要是应用了X射线的穿透能力．
答案：(1)C (2)B
图3－1－12
如图3－1－12是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．
(1)请你简述自动控制的原理．
(2)如果工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β和γ三种射线中，你认为哪一种射线在铝板的厚度控制中起主要作用，为什么？
解析：(1)放射线具有穿透本领，如果向前运动的铝板厚度有变化，则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化，这种变化被转变为电信号输入到相应的装置，进而自动控制如题图中右侧的两个轮间的距离，使铝板的厚度恢复正常．
(2)β射线起主要作用，因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm厚的铝板；γ射线的穿透本领非常强，能穿过几厘米的铝板，1 mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的穿透本领较强，能穿过几毫米厚的铝板，当铝板的厚度发生变化时，透过铝板的射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统作出相应的反应．
答案：见解析
在核医学上，用放射性同位素60Co放出的γ射线治疗癌症肿瘤，其原理是利用γ射线的( )
A．强电离作用，使肿瘤细胞转化
B．强贯穿作用，导致基因突变
C．高能性，直接杀灭肿瘤细胞
D．热作用，可减轻病人痛苦
解析：选C.γ射线贯穿性强，高能性，直接杀灭肿瘤细胞，用于治疗恶性肿瘤．
原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线，这些射线共有三种，即α射线、β射线和γ射线．下列说法中正确的是( )
A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少4
B．原子核每放出一个α粒子，原子序数增加4
C．原子核每放出一个β粒子，原子序数减少1
D．原子核每放出一个β粒子，原子序数增加1
解析：选D.由质量数与电荷数守恒，放出一个α粒子原子序数减少2，放出一个β粒子原子序数增加1，故D正确．
关于放射性元素的半衰期，以下说法中正确的是( )
A．半衰期是指原子核中核子数减少一半所需的时间
B．半衰期是指原子核有半数发生衰变所需的时间
C．半衰期是指原子核全部衰变所需时间的一半
D．半衰期是指具有放射性的物体总质量减少一半所需的时间
解析：选B.放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期，A、C错误；衰变后不等于质量减少一半，D错误．
(改编题)北约在对南联盟进行轰炸时，大量使用贫铀炸弹．贫铀是从金屑中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238，密度为钢的2.5倍．贫铀炸弹的最大穿甲厚度可达900 mm，杀伤力极大，残留物可长期起作用．
(1)贫铀炸弹的放射性，使生物体发生变异，导致癌症、白血病和新生儿畸形等，这是放射物的________作用，导致生物体产生变异的机制是________．
(2)残留物对环境可长期起作用，不正确的是________．
A．爆炸的弹片存在放射性
B．未炸的哑弹存在放射性
C．铀的衰变速率很快
D．铀的半衰期很长
答案：(1)物理化学 基因突变 (2)C
一、选择题
放射性元素的半衰期是( )
A．样品质量减少一半需要的时间
B．原子量减少一半需要的时间
C．原子核全部衰变所需要时间的一半
D．原子核有半数发生衰变需要的时间
答案：D
(2010·高考上海卷)某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天 D．3.8天
解析：选D.根据半衰期的定义，剩余原子个数N＝N总×()，t是经历的天数，τ是半衰期，故11.4＝3τ，τ＝3.8天，D项正确．
关于放射性的应用，下列说法正确的是( )
A．放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体的正常细胞不会有伤害作用
B．对放射性的废料，要装入特制的容器里并埋入深地层进行处理
C．γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制的容器里，而不能随意放置
D．对可能有放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的．
解析：选BCD.放射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，也会对人体的正常细胞有伤害，A错．正因为放射线具有伤害作用，选项B、C、D均是正确的．
放射性原子核发生衰变时，下列叙述中错误的是( )
A．γ衰变是伴随α衰变或β衰变而发生的
B．半衰期的大小不随外界的压强、温度及化学状态而变化
C．某核放出一个粒子后，就变成了新的元素
D．若某放射性原子核有10个，经过一个半衰期，剩下该放射性原子核只有5个
解析：选D.γ衰变总是伴随α衰变或β衰变而发生的，A正确；半衰期的大小只由原子核内部因素决定，与所处的物理状态及化学状态无关，B正确；发生α衰变或β衰变时，核内质子数发生了变化，因此变为新的元素，C正确；半衰期是对大量原子核而言的统计规律，对少数原子核是无意义的，故D错误．
下列应用中把放射性同位素作为示踪原子的是( )
A．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
B．把含有放射性元素的肥料施给农作物，利用探测器的测量，找出合理的施肥规律
C．利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹
D．给怀疑患有甲状腺病的病人注射碘131，判断甲状腺的器质性和功能性疾病
解析：选ABD.利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用γ射线穿透能力强的特点，因此选项C不属于示踪原子的应用．而A、B、D都是利用放射性同位素作为示踪原子．故选项A、B、D正确．
原子核A经β衰变(一次)变成原子核B，原子核B再经α衰变(一次)变成原子核C，则下列说法中正确的是( )
A．核A的中子数减核C的中子数等于2
B．核A的质子数减核C的质子数等于5
C．原子核A的中性原子中的电子数比原子核B的中性原子中的电子数少1
D．核C的质子数比核A的质子数少1
解析：选CD.β衰变时原子核中的一个中子衰变为质子同时释放一个电子，所以β衰变中子数减1，质子数增1.α衰变时原子核中同时释放两个中子和两个质子，中子数和质子数各减2.中性原子的电子数为核外电子数，与核内质子数相等．
(1)一次β衰变和一次α衰变共减少三个中子和一个质子，所以选项A、B错，D正确．
(2)一次β衰变后的新核增加一个质子，新核的中性原子相应增加一个电子，选项C正确．
本题中用大写字母代表原子核．E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H，上述系列衰变可记为下式：EFGH.
另一系列衰变如下：PQRS
已知P是F的同位素，则( )
A．Q是G的同位素，R是H的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是E的同位素，R是F的同位素
解析：选B.设同位素P，F的核电荷数为Z，质量数分别为A，A′，由衰变过程，则有
E→F→G→H，
P→Q→R→S.
由此衰变关系可知，R是E的同位素，S是F的同位素．
(2012·无锡一中高二检测)下列说法正确的是( )
A．用加温或加压的方法不能改变原子核衰变的半衰期
B．某原子核经过一次α衰变后，核内质子数减少4个
C.Pu与U的核内具有相同的中子数和不同的核子数
D．放射性物质发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子
解析：选A.衰变是原子核内部的结构所造成的，所以半衰期与温度、压强等外界条件无关，A正确；原子核经过一次α衰变核内的质子和中子各减少两个，B错；Pu与U有相同的核子数，质子数不同所以中子数也不同，C错．物质发生β衰变释放的电子是原子核内的中子转变为质子产生的，不是核外的电子，D错．
原子核U经放射性衰变①变为原子核Th，继而经放射性衰变②变为原子核Pa，再经放射性衰变③变为原子核U.放射性衰变①②和③依次为( )
A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、β衰变和α衰变
C．β衰变、α衰变和β衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变
解析：选A.因为经放射性衰变①原子核的原子序数减少2，质量数减少4，所以①为α衰变；经放射性衰变②、③时原子序数都是每次增加1，而质量数保持不变，故②、③均为β衰变，A正确．
放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的，下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.
元素
射线
半衰期
钋210
α
138 d
氡222
β
3.8 d
锶90
β
28 y
铀238
α、β、γ
4.5×109 y
某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯薄膜通过轧辊把聚乙烯薄膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀，可利用的元素是( )
A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238
解析：选C.对α、β、γ三种射线来说，α射线的穿透能力最弱，一张白纸就能把它挡住，γ射线的穿透能力最强，能穿透几厘米厚的铅板．β射线能穿透几毫米厚的铝板．本题中要测定薄膜厚度是否均匀，要让放射线穿过薄膜射到探测器上，薄膜厚度发生变化时，透过薄膜的射线强度也随着变化，很显然α射线的穿透能力不够，γ射线的穿透能力又太强，用β射线较符合要求，但氡222的半衰期太短，衰变速率过快，其放射性持续时间较短，则应选锶90.
二、非选择题
(2011·高考山东卷)碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘131核的衰变方程：I→________(衰变后的元素用X表示)．
(2)经过________天有75%的碘131核发生了衰变．
解析：(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：I→X＋e；(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变；经2个半衰期将剩余，即有75%发生衰变，即经过的时间为16天．
答案：(1)X＋e (2)16
放射性元素Ra衰变成Pb，需要经过多少次α衰变和多少次β衰变？试写出其核反应方程式．
解析：如果经过x次α衰变，新核质量数应减少4x，核电荷数减少2x；如果经过y次β衰变，新核质量数不变，核电荷数增加y.根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可得
226－4x＝206
88－2x＋y＝82
解出：x＝5，y＝4
所以Ra经过5次α衰变和4次β衰变而变成Pb，其核反应方程是：
Ra→Pb＋5He＋4e.
答案：5 4 Ra→Pb＋5He＋4e
提出原子核式结构模型的科学家是( )
A．汤姆生 B．玻尔
C．卢瑟福 D．查德威克
答案：C
当α粒子被重核散射时，如图3－2－2所示的运动轨迹中不可能存在的是( )
图3－2－2
答案：BC
He可以作为核聚变材料．下列关于He的叙述正确的是( )
A.He和H互为同位素
B.He原子核内中子数为2
C.He原子核外电子数为2
D.He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
解析：选C.He核内质子数为2，H核内质子数为1，两者质子数不等，不是同位素，A不正确；He核内中子数为1，B不正确，C正确.He代表原子核内有2个质子和1个中子的He原子，D不正确．
一原子质量单位为u千克，且已知1 u＝931.5 MeV，c为真空中光速，当质量分别为m1、m2千克的两种原子核结合成质量为M千克的新原子核时，释放出的能量是( )
A．(M－m1－m2)c2 J B．(m1＋m2－M)×931.5 J
C．(m1＋m2－M)c2 J D．(m1＋m2－M)×931.5 MeV
解析：选C.由爱因斯坦质能方程，质量亏损伴随着能量的释放，ΔE＝Δm·c2＝(m1＋m2－M)c2，所以C正确．
三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量为12.0000 u，氦原子的质量为4.0026 u．求这个核反应放出的能量是多少？(已知1 u＝1.66×10－27 kg)
解析：Δm＝3×4.0026 u－12.0000 u＝0.0078 u，Δm＝0.0078×1.66×10－27 kg＝1.2948×10－29kg，ΔE＝Δmc2＝1.165×10－12J.
答案：1.165×10－12J
一、选择题
(2012·朝阳区期中)质能方程E＝mc2揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科学家是( )
A．牛顿 B．爱因斯坦
C．卢瑟福 D．法拉第
答案：B
对α粒子散射实验装置的描述，以下说法正确的是( )
A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜
B．金箔的厚薄对实验无影响
C．如果改用铝箔就不能发生散射现象
D．实验装置放在真空中
解析：选AD.α粒子散射实验是指用α粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息．为准确观察α粒子偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转动，且整个装置放在真空容器中．
卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )
A．原子的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕着核旋转
解析：选ACD.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，由此可见B选项错，A、C、D三项正确．
关于原子的核式结构学说，下述说法正确的是( )
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径约是10－10 m
解析：选AB.由于原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，故原子内绝大多数区域是“空”的，故A选项正确，C选项是错误的；电子绕原子核做圆周运动的向心力由原子核与电子间的库仑力提供，故B选项正确；原子核的直径约是10－15 m，原子的直径约是10－10 m，故D选项错误．
氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，则( )
A．它们的质子数相等
B．它们的核外电子数相等
C．它们的核子数相等
D．它们的中子数相等
解析：选AB.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B两项正确．
关于质能方程，下列说法中正确的是( )
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
解析：选BD.质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，所以B、D正确．
以mD、mp、mn分别表示氘核、质子、中子的质量，则( )
A．mD＝mp＋mn B．mD＝mp＋2mn
C．mn＞mp＋mn D．mD＜mp＋mn
解析：选D.质子和中子生成氘核，要放出能量，核反应方程为p＋n→H，由爱因斯坦质能方程可知有能量的放出一定有质量的减少，所以mp＋mn＞mD，D选项正确．
根据爱因斯坦质能方程，可以说明( )
A．任何核反应都会出现质量亏损
B．太阳不断地向外辐射能量，因而太阳的总质量一定不断减少
C．原子核的质量总大于其内核子的质量之和
D．若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量，则地球的质量将不断增大
答案：BD
某种元素的原子核用X表示，下列说法中正确的是( )
A．原子核的质子数为Z，中子数为A
B．原子核的质子数为Z，中子数为A－Z
C．原子核的质子数为A，中子数为Z
D．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z
解析：选B.明确原子核的符号的含义：Z——表示质子数，A——表示质量数即核子数，则中子数为A－Z，所以B正确．
为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能
解析：选D.爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程可知，若物体的质量减少了，则物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．
二、非选择题
已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
解析：(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C≈1.41×10－17 C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
答案：(1)88 138 (2)1.41×10－17 C (3)88
两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，中子的质量为1.0087 u，质子的质量为1.0073 u，氦核的质量为4.0026 u，试计算用中子和质子生成1 kg的氦核时，要释放出多少核能？
解析：先计算生成一个氦核释放的能量，再根据1 kg的氦核的个数即可算出释放的总核能．
核反应方程 2H＋2n→He
生成一个氦核过程的质量亏损
Δm＝(1.0087 u＋1.0073 u)×2－4.0026 u＝0.0294 u
释放的核能
ΔE＝0.0294×931.5 MeV＝27.3861 MeV
生成1 kg氦核释放的能量
E＝nΔE
＝×27.3861×106×1.6×10－19 J
＝6.59×1014 J.
答案：6.59×1014 J
一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为U＋n→X＋Sr＋2n，则下列叙述正确的是( )
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中含有141个核子
C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量减少
答案：AD
下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( )
A.P→Si＋e B.H＋H→He＋n
C.C→N＋e D.U→Th＋He
解析：选B.轻核结合成质量较大的核叫聚变，故正确答案为B.
现有三个核反应方程：
①Na→Mg＋e；
②U＋n→Ba＋Kr＋3n；
③H＋H→He＋n.
下列说法正确的是( )
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变
解析：选C.裂变是重核变为中等质量的核，②是裂变；衰变有α衰变和β衰变，α衰变的结果是释放氦核，β衰变的结果是从中子中释放电子，①是β衰变；聚变是质量较小的核结合成质量较大的核，③是聚变．综上所述C正确．
重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径．下列说法中正确的是( )
A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损
B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加
C．裂变过程和聚变过程都有质量增加
D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损
答案：D
氘和氚发生聚变反应的方程式是
H＋H→He＋n＋17.6 MeV.
若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，求释放的能量．
阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.
解析：由核反应方程可知1个氘核和1个氚核聚变成氦核时放出17.6 MeV和1个中子，则1 mol的氘和1 mol氚全部聚变成1 mol氦核时释放的能量为
ΔE＝17.6×NA＝17.6×6.02×1023MeV
＝1.06×1025 MeV.
即2 g氘和3 g氚全部发生核聚变释放的能量为1.06×1025 MeV.
答案：1.06×1025 MeV
一、选择题
目前核电站利用的核反应是( )
A．裂变、核燃料为铀 B．聚变、核燃料为铀
C．裂变、核燃料为氘 D．聚变、核燃料为氘
解析：选A.目前核电站是利用铀235裂变反应放出的能量发电的．故选项A正确．
现已建成的核电站发电的能量来自于( )
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
解析：选C.现在核电站所用原料主要是铀，利用铀裂变放出的核能发电，故C项正确．
太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，其主要原因是太阳内部进行着激烈地( )
A．衰变反应 B．人工核反应
C．裂变反应 D．热核反应
解析：选D.太阳内部时刻都在进行着轻核的聚变，即热核反应．
重核的裂变就是( )
A．重核分裂成核子的核反应
B．重核分裂成许多质量很小的轻核的核反应
C．重核分裂成两个或两个以上中等质量的核的核反应
D．中等质量的核分裂为质量很少的轻核的核反应
答案：C
以下说法正确的是( )
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变需将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量
D．裂变和聚变均可释放巨大能量
解析：选D.聚变是轻核聚合成质量较大的核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错误；聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远远大于所吸收的能量，因此聚变反应是释放能量的，故C错误，D正确．
(2012·广东六校高二联考)2011年3月11日，日本发生9.0级大地震并引发海啸，致使福岛核电站的5个机组停转，于12日首次出现核泄漏，大批居民被疏散．该核电站的核反应方程可能为( )
A.He＋N→O＋H
B.Be＋He→C＋n
C.U＋n→Ba＋Kr＋3n
D.H＋H→He＋n
解析：选C.现在的技术条件下，核电站中都是用重核的裂变反应产生的热量来发电的，只有C项可能．
在核反应方程式U＋n→Sr＋Xe＋kX中( )
A．X是中子，k＝9 B．X是中子，k＝10
C．X是质子，k＝9 D．X是质子，k＝10
解析：选B.核反应方程应遵循电荷数守恒和质量数守恒．在题目所给的核反应方程中，设X的质子数为x，则核反应方程的左边质子数为92＋0＝92，右边质子数为38＋54＋x＝92，x＝0，X的质子数为0，则X为中子，左边质量数为235＋1＝236，右边质量数为90＋136＋k×1＝236，k＝10，则k的数值为10，故B选项正确．
热核反应是一种理想能源的原因是( )
①就每一个核子平均来说，比重核裂变时释放的能量多
②对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理
③热核反应的原料在地球上储量丰富
④热核反应的速度容易控制
A．①②③④ B．①②③
C．①②④ D．②③④
解析：选B.热核反应温度高、反应速度难以控制．
下列核反应中，表示核裂变的是( )
A.U→Th＋He
B.U＋n→Ba＋Kr＋3n
C.P→Si＋e
D.Be＋He→C＋n
解析：选B.裂变是重核俘获中子后变成中等质量的原子核，同时还要放出几个中子．
一个铀235吸收一个中子后发生的反应方程式是U＋n→Xe＋Sr＋10n，放出的能量为E，铀235核的质量为M，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量E等于( )
A．(M－m1－m2)c2
B．(M＋m－m1－m2)c2
C．(M－m1－m2－9m)c2
D．(m1＋m2＋9m－M)c2
解析：选C.铀235裂变时的质量亏损为
Δm＝M＋m－m1－m2－10m＝M－m1－m2－9m，
由质能方程可得E＝Δm·c2＝(M－m1－m2－9m)c2.
二、非选择题
(2011·高考浙江自选模块)(1)在核反应堆中，铀核吸收中子会发生裂变，裂变的产物是多样的，所生成的核往往还会衰变，其中一个衰变过程可表述为I→Xe＋________＋ΔE.试问式中空格应为何种粒子？
(2)I的半衰期为8天．开始时核废料中有N0个I核，经过16天，还有________个I核．
(3)核电站的固体废料放射性比较强，要在核电站内的专用废物库放置5年，且在放置的初始阶段要对固体废料进行冷却处理．请简述需要进行冷却处理的理由．
解析：(1)由核反应过程中质量数和核电核数守恒，得该粒子质量数为0，核电荷数为－1，核反应方程为I→Xe＋e＋ΔE，空格中粒子为电子．
(2)由半衰期定义得剩余I核数
N＝N0·＝N0.
(3)核电站的固体废料放射性比较强，能放出γ射线，放出巨大能量．且刚开始放射性比较强，释放出的能量比较大，温度升高快，必须在初始阶段对核固体废料进行冷却处理．
答案：(1)e 电子 (2)N0 (3)见解析
已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量，问1 kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107 J/kg的煤所放出的能量？
解析：首先应求出1 kg铀235中含有的原子核数，然后可根据已知条件求解．
1 kg铀235中含有的原子核数为
×6.02×1023≈2.562×1024个．
每个铀核裂变能放出200 MeV的能量，则1 kg铀释放的能量为
ΔE＝2.562×1024×200 MeV＝5.124×1026MeV，
＝5.124×1032×1.6×10－19 J＝8.2×1013 J.
设与1 kg铀235相当的优质煤是m kg，则有
m×2.94×107 J/kg＝8.2×1013 J.
m＝ kg＝2.789×106 kg＝2789 t.
答案：8.2×1013 J 2789 t
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
下列哪些现象属于能量的耗散( )
A．利用水流能发电变成电能
B．电能通过灯泡中的电阻丝变为光能
C．电池的化学能转变为电能
D．火炉把房子烤暖
解析：选D.能量的耗散是指其他形式的能转变为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用．故D正确．
(2011·高考大纲全国卷)关于一定量的气体，下列叙述正确的是( )
A．气体吸收的热量可以完全转化为功
B．气体体积增大时，其内能一定减少
C．气体从外界吸收热量，其内能一定增加
D．外界对气体做功，气体内能可能减少
解析：选AD.由热力学第二定律知，热量可以完全转化为功，但要引起其他变化，A选项对．由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，改变物体内能的两种方式是做功和热传递，B项只说明气体对外做功，没有考虑热传递；C项只说明气体从外界吸收热量，没有考虑做功情况，故B、C选项均错，D选项对．
下列说法正确的是( )
A．热传导具有方向性
B．机械能和内能的转化具有方向性
C．气体的扩散现象具有方向性
D．能量耗散是从能的转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
解析：选ABCD.由热力学第二定律可知：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．
1997年诺贝尔物理学奖授予朱棣文等3人，以表彰他们在激光冷却和捕捉原子的方法上所作出的贡献．目前已应用激光将原子的温度冷却到10－12 K的数量级，已经非常接近0 K，下列关于“0 K”的说法中正确的是( )
A．0 K即0 ℃，随着科学的发展是可以达到的
B．0 K即0 ℃，只能无限接近，但不可能达到
C．0 K即绝对零度，随着科学的发展是可以达到的
D．0 K即绝对零度，只能无限接近，但不可能达到
解析：选D.0 K是热力学零度，也叫绝对零度，绝对零度是不可达到的，所以正确选项为D.
下列说法正确的是( )
A．物体吸收热量，其温度一定升高
B．热量只能从高温物体向低温物体传递
C．遵守热力学第一定律的过程一定能实现
D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
解析：选D.做功和热传递均能改变物体的内能，因此物体吸热温度不一定升高，即A错，D对；由热力学第二定律可知B、C均错．
(2012·衡阳八中高二检测)下列说法正确的是( )
A．因为能量守恒，所以“能源危机”是不可能的
B．甲物体自发地传递热量给乙物体，从微观上看，是大量分子从无序程度大的运动状态向无序程度小的运动状态的转化
C．第二类永动机是指效率达到100%的热机
D．在有些自然过程中，一个孤立系统的总熵可以减少
解析：选C.由于能量转化具有方向性，能量会发生耗散与退化，所以能源危机是可能的，A错误；由熵增加原理可知，B、D错误；根据第二类永动机的定义，C正确．
下列关于熵的说法错误的是( )
A．熵是表征系统的无序程度的物理量
B．在孤立系统中，一个自发的过程总是向熵减少的方向进行
C．热力学第二定律的微观实质是熵是增加的，因此热力学第二定律又叫熵增加原理
D．熵越大，代表系统分子运动越无序
解析：选B.热力学第二定律揭示，自然界的一切自发过程，总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行的．例如，功转变为热是机械能转变为内能的过程，是大量分子从有序运动向无序运动转化的过程，汽缸内燃气推动活塞做功燃气分子做有序运动，排出汽缸后做越来越无序的运动．物理学中用熵来描述系统大量分子运动的无序性程度．热力学第二定律用熵可表述为：任何孤立系统，它的总熵永远不会减小，反映了一个孤立系统的自发过程会沿着分子热运动的无序性增大的方向进行．综上所述可知A、C、D说法正确，只有B说法与热力学第二定律不符．
河面水温高于河底温度，一个气泡从河底加速上升到水面，在这一过程中，气泡中气体质量不变，气泡吸热为Q，内能增加为ΔU，则( )
A．重力对气泡做正功，ΔU＜Q
B．浮力对气泡做正功，Q＜ΔU
C．合力对气泡做正功，Q＜ΔU
D．气体膨胀对外做功，Q＞ΔU
解析：选D.根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，即Q＝ΔU－W.因为上升时气泡膨胀对外做功W＜0，所以Q＞ΔU.
金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使汽缸中柴油达到燃点的过程是( )
A．迅速向里推活塞
B．迅速向外拉活塞
C．缓慢向里推活塞
D．缓慢向外拉活塞
解析：选A.只有迅速向里推活塞，对混合气体做功，才能使混合气体的内能迅速增加，温度迅速升高到燃点．故A正确．
图2－1
如图2－1所示容器中，A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面为空气，大气压恒定．A、B底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热．原先A中的水面比B中高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡．在这个过程中( )
A．大气压力对水做功，水的内能增加
B．水克服大气压力做功，水的内能减少
C．大气压力对水不做功，水的内能不变
D．大气压力对水不做功，水的内能增加
解析：选D.大气压对左面A的水做正功，而对B中水做负功；A内水面下降，体积减少，与B内上升增加的体积相同，因此大气压对水做功的代数和为零；水的重心降低重力势能减小，由能量守恒定律知水的内能增加．故选D.
如图2－2所示，A、B两球完全相同，分别浸没在水和水银的同一深度内，A、B球用同一种特殊的材料制作，当温度稍微升高时，球的体积明显增大，如果水和水银的初温及缓慢升高后的末温都相同，且两球膨胀后体积也相等，两球也不再上升，则( )
图2－2
A．A球吸收的热量多
B．B球吸收的热量多
C．A、B两球吸收的热量一样多
D．不能确定吸收热量的多少
解析：选B.A、B两球初末状态完全相同，故ΔU相同；B球膨胀对水银做的功大于A球膨胀对水做的功，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q可知，B球吸收的热量大于A球吸收的热量，故B正确．
某火力发电厂，用烧煤取热使水变为高压高温蒸汽推动汽轮机做功发电，做功后的蒸汽具有大量能量，为提高能量的利用率以节约能源，以下方法可取的是( )
A．把这些做功后的蒸汽收集起来通过压缩机压入管道，通往用户用于取暖、做饭等
B．把这些做功后蒸汽的一部分回到加热器中，加温加压再次做功
C．降低蒸汽温度，仍可做功，这样可节约煤
D．改烧煤为烧油，因油的热值大于煤的热值，所以可节约能源
解析：选AB.由于能量的耗散，热能不可能全部转化为机械能，热能的损失对于火力发电厂来说是很大的浪费，提高废气的二次利用率可节约能源，故A、B都是可以的，只需加一些辅助设备．降低工作物质的温度会降低汽轮机的工作效率，减少机械能和电能的输出．若改为烧油，只是节约了煤却用了油，不是节约能源，而是加大了成本，故不可取．
二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分．把答案填在题中的横线上)
两个温度不同的物体接触时，热量会自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等；一个温度处处相等的物体，不可能自发地变得一部分温度高，另一部分温度低．这一事实说明，一切自然过程总是沿着分子热运动的________的方向进行的．
答案：无序性增大
(2012·苏北四市一模)空气压缩机在一次压缩过程中，活塞对汽缸中的气体做功为2.0×105 J，同时气体放出热量为5.0×104 J．在此过程中，该气体的内能________(填“增加”或“减少”)了________J.
解析：由题意知W＝2.0×105 J，Q＝－5.0×104 J
根据热力学第一定律得
ΔU＝W＋Q＝2.0×105 J－5.0×104 J＝1.5×105 J
故气体的内能增加了1.5×105 J.
答案：增加 1.5×105
三、计算题(本题共2小题，共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
(10分)物体在水平地面上运动，当它的速度由9 m/s减小到7 m/s的过程中，减少的动能全部转化为物体的内能．如果物体继续运动，又有一部分动能转化为与上述等量的内能，这时物体的速度是多少？
答案： m/s
(14分)太阳能热水器是利用太阳能来加热水的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到．太阳单位时间直射到地面单位面积的能量为E0＝7×103 J/(m2·s)．某热水器的聚热面积S＝2 m2，若每天相当于太阳直射的时间为t＝4 h，太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使m＝500 kg的水温度升高多少？
解析：根据题意可知，一天当中被热水器吸收且转化为水的内能的太阳能为Q＝E0·S·t·20%，这部分能量就等于被水吸收的能量Q吸＝cmΔt.
即Q＝Q吸代入数值得Δt＝19.2 ℃.
所以这个热水器最多能使500 kg的水温度升高19.2 ℃.
答案：19.2 ℃
下列说法中正确的是( )
A．冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能
B．用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能
C．洗澡时，用毛巾擦背，感觉后背发热，是机械能转化为内能
D．滑冰时，冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能
答案：C
图2－1－3
如图2－1－3所示，从能量的转化和转移的角度可用下面三句话来概括：
①小孩克服摩擦做功，动能转化为内能 ②小孩从滑梯上滑下时，重力势能转化为动能 ③小孩的臀部吸热，内能增加，温度升高
以下排序正确的是( )
A．①②③ B．②③①
C．②①③ D．③②①
答案：C
下列关于能量转化现象的说法中，正确的是( )
A．用太阳灶烧水是太阳能转化为内能
B．电灯发光是电能全部转化为光能
C．核电站发电是电能转化为内能
D．生石灰放入盛有凉水的烧杯里，水温升高是动能转化为内能
解析：选A.太阳灶烧水是太阳能转化为内能，A正确；电灯发光是电能转化为内能和光能，B错误；核电站发电是核能转化为电能，C错误；生石灰放入盛有凉水的烧杯里，化学能转化为内能，D错误．
下列说法不正确的是( )
A．任何一种机器做功都要消耗能量，不消耗能量的机器是无法对外做功的
B．每种能量都与一种运动形式相对应，与内能相对应的运动形式是热运动
C．能量在转化过程中总量可以减少，但不会增加
D．能量不论如何转化，系统的总能量是不变的
解析：选C.由能量守恒定律可知，A、B、D均正确，C错误，故本题应选C选项．
有人试图制造一台“永久”的发电机．设计思路如下：先利用外界供给的电能，使电动机转动，再让电动机带动发电机发电．发电机发电后，一部分电供给电动机继续使用，电动机不再利用外界供给的电能；一部分电能供用户使用．这样，一旦这个发电机发出电来，它就可以不再使用外界的能量，自己“源源不断”地发出电来．用能量转化和守恒的知识分析说明，这样的“永动机”能实现吗？
解析：题中设想的能量转化过程是这样的：电能→机械能→电能→机械能＋电能(用户)．根据能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，所以上述能量转化中均应是守恒的，一旦发电机发出电来不再使用外界能量是不可能的，这种永动机不能实现．
答案：见解析
一、选择题
关于能量的转化和转移，以下说法中正确的是( )
A．能量可以从能量多的物体向能量少的物体转移，也可以从能量少的物体向能量多的物体转移
B．内能可以转化为机械能，机械能也可以转化为内能
C．能量只能从一种形式转化成另一种形式
D．能量可以从一种形式转化为另一种形式，但转化前后能的总量会减少
解析：选AB.能量转移的方向与物体能量的多少无关，故A正确；机械能与内能之间可以相互转化，故B正确；能量既可以相互转化也可以发生转移，而总能量保持不变，故C、D错．
一辆汽车在关闭发动机后继续沿水平方向向前运动，从能的转化看，它是( )
A．动能不变 B．机械能不变
C．动能转化为势能 D．机械能转化为内能
解析：选D.汽车沿水平方向向前减速运动，重力势能不变，动能减小，机械能减小，故A、B、C错；由于克服摩擦力做功，减小的机械能转化为内能，所以D正确．
(2012·广州高二检测)下列现象中，只有能的转化而不发生能的转移的过程是( )
A．冬天用热水袋取暖
B．一杯水慢慢变凉
C．用打气筒给轮胎打气时，气筒壁会发热
D．冬天用手摸户外的东西时感到凉
解析：选C.用打气筒给轮胎打气时，外力压缩气体做功，机械能转化为内能，故C正确；用热水袋取暖，一杯水慢慢变凉，冬天用手摸户外的东西时感到凉，都是内能发生了转移，故A、B、D错．
一铁块沿斜面释放后滑下，恰好做匀速运动，那么在下滑过程中( )
A．铁块机械能减小，内能增加
B．铁块机械能守恒，内能不变
C．铁块具有的总能量不变
D．铁块具有的总能量增加
解析：选A.铁块下滑时，由于摩擦力做功，机械能减少，而摩擦生热，使斜面及铁块内能增加．铁块的总能量减少了，斜面和铁块组成的系统的总能量不变．
下列对能量守恒定律的认识错误的是( )
A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加
B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了
解析：选D.能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒．在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移．不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的．机械能可以转化成其他形式的能，但不能消失，因为能量是不会消失的，故A、B、C均正确，D错误．
下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但是照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背能量转化和守恒定律，因而是不可能的
D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
解析：选C.永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置．历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量转化和守恒定律，人类只能发现规律、利用规律，但绝不可以违背规律，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，故选项A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，就形成了风云雨雪，使万物生长，但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，故选项B错．马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源于食物中储存的化学能，故选项C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，如果把这种表放在桌面上静置几天，它一定会停摆的，故选项D错．
(2012·大连八中高二检测)汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速运动，在这个过程中( )
A．汽车的机械能守恒
B．汽车的动能和势能相互转化
C．机械能逐渐转化为内能，总能量逐渐减少
D．机械能逐渐转化为内能，总能量不变
解析：选D.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡做匀速运动，则汽车必受到摩擦力的作用，机械能不守恒，汽车匀速运动，则动能不变，摩擦力做功，使机械能逐渐转化为内能，但总能量不变．
一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，未从木块中穿出．对于这一过程，下列说法中正确的是( )
A．子弹减少的机械能等于木块增加的机械能
B．子弹减少的动能等于木块增加的动能
C．子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和
D．子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块的内能增量之和
解析：选D.子弹打击木块的过程中，除了子弹与木块间动能的转移外，还有摩擦阻力作用，导致动能与内能的转化，但此过程中总能量守恒，子弹、木块组成的系统损失的动能等于系统增加的内能，故选项D正确．
物体从高处落下，由于空气阻力的影响，其能量转化情况是( )
A．机械能增加，内能也增加
B．机械能减少，内能也减少
C．机械能不变，内能也不变
D．机械能减少，内能增加
解析：选D.物体下落过程中，克服空气阻力做功，使部分机械能转化为内能，故D正确．
图2－1－4
大约在1670年，英国赛斯特城的主教约翰·维尔金斯设计了一种磁力“永动机”，如图2－1－4所示．在小柱上放一个强力的磁铁A，两个斜的木槽M和N叠着倚靠在小柱旁边，上槽M的上端有一个小孔C，下槽N是弯曲的．这位发明家认为：如果在上槽上放一个小铁球B，那么由于磁铁A的吸引力，小球会向上滚，可是滚到小孔处，它就要落到下槽N上，一直滚到N槽的下端，然后顺着弯曲处绕上来，跑到上槽M上．在这里，它又受到磁铁的吸引，重新向上滚，再从小孔里落下去，沿着N槽滚下去，然后再经过弯曲处回
到上槽里来，以便重新开始运动．这样，小球就会不停地前后奔走，进行“永恒的运动”．关于维尔金斯的“永动机”，正确的认识应该是( )
A．符合理论规律，一定可以实现，只是实现时间早晚的问题
B．如果忽略斜面的摩擦，维尔金斯“永动机”一定可以实现
C．如果忽略斜面的摩擦，铁球质量较小，磁铁磁性又较强，则维尔金斯“永动机”可以实现
D．违背能量守恒定律，不可能实现
解析：选D.由题意可知，磁铁对小铁球的吸引力大于重力沿槽向下的分力，所以小铁球沿N槽滚动时是减速前进的，若忽略摩擦，小铁球即使能滚到N槽下端，其速度也必为零，在不获得其他任何能量的前提下，无论如何也不可能再获得速度，使自己绕着弯曲处上升，重新回到M槽底端，故D正确．
二、非选择题
请填写下列现象中，能量转换的方式．
(1)水轮机带动发电机发电：________________________________________________________________________；
(2)水沸腾后，水壶盖被顶起：________________________________________________________________________；
(3)电动机带动机器运转：________________________________________________________________________；
(4)植物吸收太阳光进行光合作用：________________________________________________________________________；
(5)煤炭燃烧发热：________________________________________________________________________.
答案：(1)机械能转换为电能 (2)内能转换为机械能
(3)电能转换为机械能 (4)光能转换为化学能
(5)化学能转换为内能
如图2－1－5所示，一个质量m＝100 g的金属块恰能从一个长l＝4 m、倾角θ＝30°的斜面的顶端匀速下滑至底端，损失的机械能有20%被金属块吸收，求在下滑过程中产生的内能及金属块升高的温度．[金属块的比热容为98 J/(kg·℃)]
图2－1－5
解析：金属块匀速下滑过程中动能不变，机械能的减少量即重力势能的减少量为mglsinθ.这部分机械能通过摩擦生热转化成了等值的内能．
Q＝ΔE＝mglsinθ
＝100×10－3×9.8×4×sin30° J
＝1.96 J.
而其中20%的内能被金属块吸收，所以金属块增加的内能为
ΔU＝Q′＝η·Q＝20%×1.96 J＝0.392 J.
又因为Q′＝cm·Δt，
所以Δt＝＝ ℃＝0.04 ℃.
答案：1.96 J 0.04 ℃
下列机械中不是热机的是( )
A．蒸气轮机 B．制冷机
C．燃气轮机 D．电动机
解析：选D.热机是通过燃烧使燃料中的化学能变成工作物质的内能，再消耗工作物质的内能而对外做功的动力机械，由此可知电动机不是热机，故应选D.
从本质上看，内燃机的工作能量来源于( )
A．机械能 B．内能
C．化学能 D．化学能和内能
解析：选C.内燃机工作时，燃料燃烧把化学能转化为内能，内能再转化成机械能．
热机的共同特点是( )
A．都是燃烧进入汽缸
B．将燃料燃烧释放出的内能传递给工作物质使工作物质受热膨胀，对外做功
C．能把燃料燃烧释放出的内能全部转化为机械能
D．都有四个冲程
解析：选B.由热机的定义可知，B正确．
当拖拉机上的柴油机出现故障而使转速急剧增加时，正常的操作已经不能使它停转(这种故障叫做“飞车”)．下列应急措施中，你认为可行的是( )
A．用手捂住进气口
B．立即找一个隔热的东西，捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器
D．用布堵住其进气口
解析：选D.柴油机出现“飞车”是由于柴油机汽缸内柴油燃烧剧烈而达到失控，为控制其剧烈燃烧，堵住其进气口使缸内无充足的氧气供给，这样可使其剧烈燃烧无法继续．
一单缸四冲程柴油机，它的转速是20 r/s，在1 h内它完成________个冲程，每次做功间隔时间为________s，若在做功冲程中燃气推动活塞一次做功2000 J，则这台柴油机的功率是________W.
解析：因为四冲程柴油机一个工作循环中，飞轮转两周，又知飞轮转一周柴油机完成两个冲程，所以1 h内完成的冲程数为2×20×3600＝1.44×105个．
因为飞轮转两周，对外做功一次，所以此柴油机每秒钟做功十次，则每次做功间隔时间为0.1 s.
因为燃气推动活塞做一次功是2000 J，所用时间为0.1 s，所以P＝＝ W＝2×104 W.
答案：1.44×105 0.1 2×104
一、选择题
下列关于热机的说法中，正确的是( )
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．热机是把机械能转化为内能的装置
C．制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热机
D．即使没有漏气，也没有摩擦，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
解析：选ACD.热机是把内能转化为机械能的装置，故A选项正确，B选项错误．制冷机则利用外界对它所做的功，将待冷却物体中的热量取出，同时向高温物体排放，故C、D选项正确．
下列实例中，均利用了热机的有( )
A．民航机、探空火箭和巡航导弹
B．机帆船、鱼雷快艇和航空母舰
C．山地车、无轨电车和越野汽车
D．水电站、火电厂和风力发电站
答案：B
汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
答案：B
柴油机吸入汽缸内的是( )
A．柴油 B．雾状柴油
C．空气 D．空气和柴油混合物
答案：C
单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮惯性来完成的是( )
A．只有吸气和压缩两个冲程
B．只有压缩和排气两个冲程
C．只有排气和吸气两个冲程
D．只有吸气、压缩和排气三个冲程
答案：D
在内燃机的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，这个能量转化的过程存在于( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
答案：B
如图2－3－4是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，符合内燃机的工作循环顺序的是( )
图2－3－4
A．丙、丁、乙、甲 B．乙、甲、丁、丙
C．甲、乙、丙、丁 D．乙、丁、甲、丙
解析：选D.乙中进气门打开，活塞向下运动是吸气冲程，丁中两个气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程．甲中两气门都关闭，活塞向下运动是做功冲程．丙中活塞向上运动，排气门打开是排气冲程．
下列说法中正确的是( )
A．四冲程内燃机，只有做功冲程对活塞做功
B．热机排出的废气和产生的噪音会污染环境
C．内燃机中，连杆和曲轴的作用是将活塞的往返变为曲轴的转动
D．柴油机的效率比汽油机的高，因此，柴油机的功率比汽油机的大
答案：ABC
下面关于热机的说法正确的是( )
A．热机的共同特点都是把机械能转化为内能
B．热机的共同特点都是把内能转化为电能
C．热机的工作物质都是高温高压的燃气
D．蒸汽机、蒸汽轮机的工作物质是水蒸气
解析：选D.热机是把内能转化为机械能的机械装置，故A选项错误，B选项错误；只有内燃机的工作物质是高温高压的燃气，蒸汽机、蒸汽轮机的工作物质是水蒸气，故C选项错，D选项正确．
柴油机使柴油燃料在它的汽缸中燃烧，产生高温高压的气体，燃料的化学能转化为气体的内能，高温高压的气体推动活塞做功，气体的内能又转化为柴油机的机械能．燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能．是否节能，是衡量机器性能好坏的重要指标．有经验的柴油机维修师傅，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，去感知一下尾气的温度，就能够判断出这台柴油机是否节能，真是“行家伸伸手，就知有没有”，关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，你认为正确的是( )
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的温度高低与柴油机是否节能无关
D．以上说法均不正确
解析：选B.柴油机在工作过程中是不断将汽缸中燃烧产生高压气体的内能，一部分用来转化为机械能，另一部分随尾气排出．燃烧相同的燃料，输出机械能越多，随尾气排出的内能就越少，尾气的温度就越低．故正确选项为B.
二、非选择题
如下所示是制冷机的工作原理，试分析每个过程中工作物质的内能改变情况和引起改变的物理过程：
??
(1) (2) (3)
(1)工作物质的内能________，是________的过程；
(2)工作物质的内能________，是________的过程；
(3)工作物质的内能________，是________的过程．
解析：(1)压缩气体过程，是外界对气体做功，气体的内能增加．
(2)工作物质液化过程，是向外界放热过程，内能减少．
(3)工作物质汽化过程，是吸收热量的过程，内能增加．
答案：(1)增加 做功 (2)减少 放热 (3)增加 吸热
水在热电厂的锅炉中变为水蒸气，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸气在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用．液化器中的冷却水流到冷却塔中降温，如图2－3－5 所示．水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．夏天，来自冷却塔的水温为16 ℃，而回到冷却塔的水温为30 ℃.若冷却塔和液化器间水的流量为15 m3/s，试求这个系统通过冷却塔散热的功率．(ρ水＝1×103 kg/m3)
图2－3－5
解析：设水的流量为k，工作时间为t′，水的初温为t0，水的末温为t，水的比热容为c，则
P散热＝＝＝＝
＝c·ρ·k(t－t0)
＝4.2×103 ×1×103 ×15 ×(30－16) W
＝8.82×108 W.
答案：8.82×108 W
做功和热交换都可以改变物体的内能，下列是通过做功形式改变物体内能的是( )
A．被火烧开的水
B．冬天用暖手袋暖手
C．用打气筒给自行车胎充气，打气筒变热
D．冬天，用手去拿室外的铁块，手感到冷
解析：选C.A、B、D属于热交换方式，C是压缩气体做功，属于做功方式改变物体内能．
在热力学第一定律的表达式ΔU＝Q＋W中，关于ΔU、W、Q各个物理量的正、负，下列说法中正确的是( )
A．外界对物体做功时W为正，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为正
B．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为负
C．物体对外界做功时W为负，吸热时Q为正，内能增加时ΔU为正
D．外界对物体做功时W为负，吸热时Q为负，内能增加时ΔU为负
解析：选C.由公式ΔU＝Q＋W符号的规定可知，C正确．
图2－2－2
(2011·高考重庆卷)某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图2－2－2所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽略气体分子间相互作用，则缸内气体( )
A．对外做正功，分子的平均动能减小
B．对外做正功，内能增大
C．对外做负功，分子的平均动能增大
D．对外做负功，内能减小
解析：选A.气体膨胀，气体对外做正功，又因气体与外界无热交换，由热力学第一定律可知气体内能减小，因忽略气体分子间相互作用，没有分子势能，所以分子的平均动能减小，选项A正确．
一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程．设气体分子间的势能可忽略，则在此过程中( )
A．外界对气体做功，气体分子的平均动能增加
B．外界对气体做功，气体分子的平均动能减少
C．气体对外界做功，气体分子的平均动能增加
D．气体对外界做功，气体分子的平均动能减少
解析：选D.绝热说明气体与外界不发生热交换，即气体既不吸热也不放热，改变物体内能只与做功有关．“气体分子间的势能可忽略”说明气体的内能只与温度有关．如果外界对气体做功，气体内能增加，温度升高，气体分子的平均动能增加，但题目给出的条件是“膨胀”，故只能是气体对外界做功，故选项A、B是错误的；气体对外界做功，内能减少，温度降低，气体分子的平均动能减少，故选项C错，D对．
(2012·盐城摸底)如图2－2－3甲所示，将封有一定质量空气的密闭塑料袋从海拔500 m、气温为18 ℃的山脚下带到海拔3200 m、气温为10 ℃的山顶上，情形如图乙所示．图________(选填“甲”或“乙”)中袋中气体分子平均动能大．从甲图到乙图过程中，袋内气体减小的内能________(选填“大于”、“等于”或“小于”)气体放出的热量．
图2－2－3
解析：由于密闭塑料袋从山脚下带到山顶时气压、温度都变低，密闭塑料袋膨胀放热并对外做功．由热力学第一定律ΔU＝－W－Q知，内能的减少大于气体放出的热量．
答案：甲 大于
一、选择题
如图2－2－4所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中．设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分子间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小( )
图2－2－4
A．从外界吸热 B．内能增大
C．向外界放热 D．内能减少
解析：选C.金属筒在缓慢下降过程中，气体的压强逐渐增大，水温均匀且恒定，不计气体分子间相互作用，气体温度不变，则气体的内能不变．由气体压强的微观解释可知气体体积必然减小，所以外界对气体做功，由热力学第一定律可知，Q为负值，即气体必然向外界放热．
下列说法中正确的是( )
A．做功和热传递是改变物体内能的两种本质不同的物理过程：做功使物体的内能改变，是其他形式的能和内能之间的转化；热传递则不同，它是物体内能的转移
B．外界对物体做功，物体的内能一定增大
C．物体向外界放热，物体的内能一定增大
D．热量是在热传递中，从一个物体向另一个物体或从物体的一部分向另一部分转移的内能的多少
解析：选AD.做功和热传递改变物体内能的本质不同，因为做功的过程一定是不同形式的能相互转化的过程．而热传递是同种形式的能量(内能)在不同的物体之间或物体不同的部分之间传递或转移，故A选项正确．而物体的内能的变化取决于做功和热传递两种途径，单就一个方面不足以断定其内能的变化．故B、C选项不正确，D选项正确．
下列有关物体内能改变的判断中，正确的是( )
A．外界对物体做功，物体的内能一定增加
B．外界对物体传递热量，物体的内能一定增加
C．物体对外界做功，物体的内能可能增加
D．物体向外放热，物体的内能可能增加
答案：CD
一个带活塞的汽缸内盛有一定量的气体，若此气体的温度随其内能的增大而升高，则( )
A．将热量传给气体，其温度必升高
B．压缩气体，其温度必升高
C．压缩气体，同时气体向外界放热，其温度必不变
D．压缩气体，同时将热量传给气体，其温度必升高
解析：选D.由于气体的温度随其内能的增大而升高，所以内能增大温度必然升高；由热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，当压缩气体，同时将热量传给气体时，其内能增加，温度必升高，D正确；而A、B只是考虑了W或Q的一个方面而忽略了另一方面，故不正确．
一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了8×104 J的功，气体的内能减少了1.2×105 J，则下列各式中正确的是( )
A．W＝8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝4×104 J
B．W＝8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－2×105 J
C．W＝－8×104 J，ΔU＝1.2×105 J，Q＝2×104 J
D．W＝－8×104 J，ΔU＝－1.2×105 J，Q＝－4×104 J
解析：选B.因为外界对气体做功，W取正值，即W＝8×104 J；内能减少，ΔU取负值，即ΔU＝－1.2×105 J；根据ΔU＝W＋Q，可知Q＝ΔU－W＝－1.2×105－8×104 J＝－2×105 J，即B选项正确．
(2011·高考广东卷)如图2－2－5所示为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中( )
图2－2－5
A．外界对气体做功，气体内能增大
B．外界对气体做功，气体内能减小
C．气体对外界做功，气体内能增大
D．气体对外界做功，气体内能减小
解析：选A.M向下滑动的过程中，气体被压缩，外界对气体做功，又因为与外界没有热交换，所以气体内能增大．
把浸有乙醚的一小块棉花放在厚玻璃筒的底部，当快速下压活塞时，由于被压缩的空气骤然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明( )
A．做功可以升高物体的温度
B．做功可以改变物体的内能
C．做功一定可以增加物体的内能
D．做功可以增加物体的热量
解析：选B.当快速下压活塞时，对空气做功，改变了气体的内能，使气体的温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来．故B正确．
一定质量的理想气体，从某一状态开始，经过一系列变化后又回到开始的状态，用W1表示外界对气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中一定有( )
A．Q1－Q2＝W2－W1 B．Q1＝Q2
C．W1＝W2 D．Q1>Q2
解析：选A.理想气体的初态和末态相同，则内能变化为零，由热力学第一定律ΔU＝Q＋W得：0＝(Q1－Q2)＋(W1－W2)，即Q1－Q2＝W2－W1，故A正确．
在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面，上升过程中气泡的体积不断增大，则气泡在浮起过程中( )
A．放出热量 B．吸收热量
C．不吸热也不放热 D．无法判断
解析：选B.气体分子之间的距离很大，相互作用力非常小，对气体来说，气体状态变化时，分子势能几乎不变，所以，一定质量的气体的内能变化，就是气体分子热运动的动能总和的变化，即由温度变化所决定．在温度均匀的液体中，一个小气泡由液体的底层缓慢地升至液面的过程中，小气泡温度不变，其内能增量ΔU＝0.上升过程中气泡体积不断增大，气体要对外做功，即W＜0，根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W，可知Q＞0.所以气泡在浮起过程中，吸收热量．
关于物体内能变化的说法，正确的是( )
A．一定质量的晶体在熔化过程中内能保持不变
B．一定质量的气体在体积膨胀过程中内能一定增加
C．一定质量的物体在热膨胀过程中内能不一定增加
D．一定质量的物体在体积保持不变的过程中，内能一定不变
解析：选C.晶体在熔化过程中要吸热，却没有对外做功，故内能增加，A错误；一定质量的气体在膨胀过程中，可能吸热，也可能不吸热，还有可能放热，但一定对外做功，由ΔU＝W＋Q不能确定ΔU，故B错误；物体热膨胀一定是吸收了热量，对外做功不一定小于吸收的热量，内能不一定增加，C正确；物体体积不变，温度可以改变，内能随之变化，D错误．
二、非选择题
一定质量的气体，在膨胀过程中是__________(填“外界对气体”或“气体对外界”)做功，如果膨胀时做的功是135 J，同时向外放热85 J，则该气体的内能__________(填“增加”或“减少”)了__________J.
解析：膨胀过程中，气体的体积增大，所以是气体对外界做功；由ΔU＝W＋Q＝－135 J－85 J＝－220 J知，该气体的内能减少了220 J.
答案：气体对外界 减少 220
一定质量的气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6.0×105 J的功，问：
(1)物体的内能是增加还是减少？变化量是多少？
(2)分子势能是增加还是减少？
(3)分子的平均动能是增加还是减少？
解析：(1)气体从外界吸热：Q＝4.2×105 J
气体对外做功：W＝－6.0×105 J
由热力学第一定律：ΔU＝W＋Q＝－6.0×105 J＋4.2×105 J＝－1.8×105 J
ΔU为负，说明气体的内能减少了．所以，气体内能减少了1.8×105 J.
(2)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了，分子力做负功，气体分子势能增加了．
(3)因为气体内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的平均动能一定减少了．
答案：见解析
下列说法正确的是( )
A．与热现象有关的自发的宏观过程是有方向性的
B．与热现象有关的自发的宏观过程是熵增加的过程
C．气体扩散现象向着无序性增加的方向进行，是可逆过程
D．机械能转化为内能的过程是系统的熵增加的过程
答案：ABD
从微观角度看( )
A．热力学第二定律是一个统计规律
B．一个孤立系统总是从熵大的状态向熵小的状态发展
C．一个宏观状态所对应的微观状态越多，越是无序，熵值越大
D．任何孤立系统，它的总熵永远不会减小
解析：选ACD.由熵增加原理“自然界的一切自发过程，总是朝着熵增加的方向进行的”可知B错，A、C、D正确．
关于热力学第二定律的微观意义，下列说法正确的是( )
A．大量分子无规则的热运动能够自动转变为有序运动
B．热传递的自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程
C．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
D．一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性减小的方向进行的
解析：选C.分子热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观过程包含着大量的微观状态，这是一个无序的运动，根据熵增加原理，热运动的结果只能使分子热运动更加无序，而不是变成了有序，热传递的自然过程从微观上讲就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，C正确，A、B、D错误．
以下说法正确的是( )
A．绝对零度永远达不到
B．现代技术可以达到绝对零度
C．物体的绝对零度是－273 K
D．物体的绝对零度是－273 ℃
解析：选AD.绝对零度是低温极限，无论用怎样的科学技术，也永远达不到．这个低温极限为－273 ℃或0 K，故A、D正确．
(2012·绍兴一中高二检测)往一杯清水中滴入一滴红墨水，一段时间后，整杯水都变成了红色，这一现象在物理学中称为__________现象，是由于分子的__________而产生的，这一过程是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行的．
答案：扩散 无规则运动
一、选择题
在下列说法中，正确的是( )
A．孤立系统总是从无序走向有序
B．开放系统的熵总是增加的
C．孤立系统的熵总是减少的
D．开放系统的熵可能增加也可能减少
答案：D
在下列说法中，不正确的是( )
A．有序和无序是相对的
B．熵是衡量一个系统无序程度的物理量
C．人之所以能维持低熵水平，因为人是一个封闭系统
D．熵的概念已延伸到物理学以外非常广泛的科学领域
答案：C
下列物态变化中，熵增加的是( )
A．液化 B．汽化
C．熔化 D．凝华
答案：BC
下列能量转化过程中，会导致熵增加的是( )
A．机械能转化为内能 B．内能转化为机械能
C．电能转化为内能 D．内能转化为电能
答案：AC
在下列说法中，不正确的是( )
A．上课时，一个班的同学各就各位是有序；下课后，学生离开座位自由活动为无序
B．人健康时，各器官各司其职是有序；生病时器官功能减退为无序
C．物体间存在温差发生热传递为有序；达到热平衡时为无序
D．墨水与清水混合最后均匀，是从无序走向有序
答案：D
下列对能量耗散的理解正确的有( )
A．能量耗散说明能量在不断减少
B．能量耗散遵守能量守恒定律，所以没有必要节约能源
C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失
D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性
解析：选D.在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、B、C错误．
下列自发过程熵增加的是( )
A．晶体熔化为液体
B．水蒸发成为水蒸气
C．水凝固成冰
D．红墨水滴入一杯清水中
解析：选ABD.固体自发地熔化为液体，固体的结晶要比液体整齐有序；液体自发地蒸发为气体，液体分子的分布比气体分子要集中有序；两种不同液体相互扩散，由有序变为无序．
以下说法正确的是( )
A．电冰箱内的食品温度比室内温度低，说明在一定条件下热传导也可以由低温物体向高温物体进行
B．内能可以转化为机械能
C．能量的耗散否定了能量的转化与守恒定律
D．能量的耗散说明自然界的宏观过程有方向性
解析：选ABD.在一定条件下热传导也能从高温物体到低温物体，A正确；由能量守恒定律可知，各种形式的能量之间可以相互转化，并且总能量守恒．所以B正确，C不正确；而能量的耗散正好说明自然界的宏观过程有方向性，D正确．
下面的叙述正确的是( )
A．对气体加热，气体的内能不一定增大
B．不论技术手段如何先进，绝对零度是不能达到的
C．物体温度升高，物体中分子热运动加剧，所有分子的动能都会增加
D．压缩密封在汽缸中一定质量的理想气体，难度越来越大，说明分子间距离越小，分子间斥力越大
解析：选AB.根据热力学第一定律ΔU＝Q＋W可知，对气体加热，气体的内能不一定增加，则选项A正确；绝对零度是低温物体的极限，不可能达到，则选项B正确；温度是物体分子平均动能大小的标志，物体温度升高，物体中分子热运动加剧，其分子平均动能增加，但不是每个分子的平均动能都增加，则选项C错误；理想气体中分子间无相互作用力，压缩封闭在汽缸中一定质量的理想气体，难度越来越大是因为压强增大的原因，则选项D错误．
下列说法中正确的是( )
A．在一房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，过一段时间后，室内温度就会降低
B．从目前的理论看来，只要实验设备足够高级，就可以使温度降低到－274 ℃
C．第二类永动机是不能制造出来的，尽管它不违反热力学第一定律，但它违反了热力学第二定律
D．机械能可以自发地全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化
解析：选C.把冰箱的门打开，让冰箱工作，因为要消耗电能，所以室内温度要升高，则选项A错误；－273.15 ℃是低温的极限值，则选项B错误；第二类永动机没有违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律，是不可能制成的，则选项C正确；机械能可以完全转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化，一切与热现象有关的物理过程都是不可逆的，则选项D错误．综上所述，选项C正确．
二、非选择题
热力学第二定律的开尔文表述指出：内能与机械能的转化具有方向性．请结合熵的变化加以解释．
解析：机械运动是宏观情况下物体在空间位置上的变化，物体运动状态的变化完全遵循牛顿运动定律所反映的因果关系，这是一种有序的运动．热运动是大量分子的无规则运动，系统的一个宏观状态包含着大量的微观状态，这是一种无序的运动．机械运动向热运动的转化，属于从有
序向无序的转化，会导致熵的增加，符合热力学的规律，因此机械能可以全部转化为内能．反之，热运动向机械运动的转化，属于从无序向有序的转化，即从高熵向低熵转化，不符合熵增加原理，因此内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化．
答案：见解析
自然过程的方向性是从有序状态自发地转向无序状态．如何根据这种理论说明热传递和功改变内能的两种过程的不可逆性？
答案：在热传递过程中，热量总是从高温物体自发传向低温物体，直到两个物体的温度相同．初始状态，进行热传递的两个物体所组成的系统温度不同，这是比较不均匀的状态，也是比较有序的状态；末状态，系统的温度相同，是比较均匀的状态，也就是比较无序的状态，所以热传递的过程是从比较有序的状态向着比较无序的状态转化的．即向熵增加的方向转化的，是不可逆的．
同样，功改变内能的过程也是不可逆的，这种不可逆是指功(机械能)可以全部转化为内能，而内能却不能全部转化为机械能(功)．具有机械能的物体是比较有序的状态，随着功转变成内能，物体无序化的程度增加，这种从有序到无序的自发的转化过程，体现了自然过程的方向性，即向熵增加的方向进行，所以不可逆．
关于热传导的方向性，下列说法中正确的是( )
A．热量能自发地由高温物体传到低温物体
B．热量能自发地由低温物体传到高温物体
C．在一定条件下，热量也可由低温物体传到高温物体
D．热量一定不可能由低温物体传到高温物体
答案：AC
关于热机的效率说法正确的是( )
A．热机的功率越大，它的效率就越高
B．热机结构越复杂，它的效率就越高
C．热机的效率是热机性能的重要标志
D．使用的燃料的热值越大，它的效率越高
答案：C
关于“永动机”的下列说法中正确的是( )
A．不消耗任何能量和燃料，却能不断地对外做功的机器是不可能制造成功的
B．只要不违背能量守恒定律，任何机器都是有可能制造出来的
C．只从单一热源吸热，就可能通过机器不断地对外做功而不会产生任何其他影响
D．效率为百分之百的热机是不可能制造出来的
解析：选AD.违反能量守恒定律的永动机被称作第一类永动机，违反热力学第二定律的永动机被称为第二类永动机，第二类永动机并不违反能量守恒定律．本题中选项C、D所提到的机器都属于第二类永动机．
热机甲的效率比热机乙的效率高，这表示( )
A．热机甲的功率一定比热机乙大
B．热机甲消耗的燃料一定比热机乙少
C．热机甲把内能转化为机械能的百分比一定比热机乙大
D．热机乙把内能转化为机械能的百分比一定比热机甲大
解析：选C.根据热机效率的定义可知，热机甲的效率比热机乙高，表示热机甲所做的有用功的能量占燃料完全燃烧释放出的总能量的百分比比热机乙大．故只有选项C正确，D选项错误．热机效率的大小与功率的高低无关，故A选项错误；热机消耗燃料的多少与所做的功的多少有关，与热机效率无关，故选项B错误．
一辆汽车发动机输出功率为66150 W，每小时消耗柴油14 kg，计算发动机的效率．(柴油的热值为4.3×107 J/kg)
解析：每小时发动机做的功
W＝Pt＝66150×3600 J≈2.38×108 J.
完全燃烧14千克柴油放出的能量
Q总＝qm＝4.3×107×14 J＝6.02×108 J.
做有用功的能量
Q有＝W＝2.38×108 J.
发动机的效率
η＝Q有/Q总＝2.38×108/(6.02×108)≈39.5%.
答案：39.5%
一、选择题
下列说法中，正确的是( )
A．一切形式的能量间的相互转化都具有方向性
B．热量不可能由低温物体传给高温物体
C．气体的扩散过程具有方向性
D．一切形式的能量间的相互转化都不具有方向性
答案：C
下列所述过程哪些是不可逆的( )
A．汽缸与活塞组合中装有气体，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸间没有摩擦，气体膨胀时
B．上述装置中，当活塞上没有外加压力，活塞与汽缸摩擦很大，气体缓慢地膨胀时
C．在一绝热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高
D．在一绝热容器内，不同温度的液体进行混合
解析：选ABCD.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，我们可以以此来分析问题．根据实际情况，上述四个过程均是不可逆的．
甲、乙两台柴油机，已知甲的效率大于乙的效率，那么( )
A．甲比乙做的功多
B．甲的功率大于乙的功率
C．在相等时间内，甲做的功多
D．在消耗相等的柴油时，甲做的功多
答案：D
热力学第二定律使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程( )
A．都具有方向性
B．只有部分具有方向性
C．没有方向性
D．无法确定
答案：A
关于第一类永动机和第二类永动机的说法正确的是( )
A．第一类永动机和第二类永动机都违反了能量守恒定律
B．第一类永动机违反了能量守恒定律，第二类永动机不违反能量守恒定律
C．第一类永动机和第二类永动机都不违反能量守恒定律
D．第一类永动机不违反能量守恒定律，第二类永动机违反了能量守恒定律
答案：B
(2012·岳阳一中高二检测)以下说法正确的是( )
A．热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体
B．空调等设备就是利用了热传导的方向性
C．无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传到高温物体
D．热量能自发地传递的条件是必须存在“温差”
解析：选D.空调等设备是利用电能做功，不断地“搬运”热量，而不是热量的自发传导．因此采用一定的手段，热量也可“反向”传导的．
关于热力学第一、第二定律，下列论述正确的是( )
A．这两条定律都是有关能量的转化和守恒定律，它们不但不矛盾，而且没有本质区别
B．其实，能量守恒定律已经包含了热力学第一、第二定律
C．内能可以全部转化为其他形式的能，只是会产生其他影响
D．热力学第一定律指出内能可以和其他形式的能量相互转化，而热力学第二定律则指出内能不可能完全转化为其他形式的能量
解析：选C.热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现，它揭示了做功和热传递对改变物体的内能的规律，给出了功、传递的热量、内能改变量之间的数量关系，指明了在任何过程中能量必须守恒；而热力学第二定律是反映自然界宏观过程进行的方向和条件的一个规律，两者反映的是热现象中不同方面的问题，本质上是有区别的，但并不矛盾；能量守恒定律并未体现自然过程的方向性，即它并不包含热力学第二定律，故A、B都是错误的．热力学第二定律按机械能和内能转化的方向性可表述为：“不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化”．其含义是，在引起其他变化时，吸收的热量还是可以全部用来做功的，故D错．
热机是一种把内能转化为机械能的装置，以内燃机为例，汽缸中的气体得到燃料燃烧时产生的热量Q1，推动活塞做功W，然后排出废气，同时把热量Q2放到大气中，则下列说法错误的是( )
A．由能量守恒定律知Q1＝W＋Q2
B．该热机的效率η＝
C．理想热机效率可达到100%
D．内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化
解析：选C.由能量守恒定律和热力学第二定律知，A、B、D均正确；由于机械能和内能转化的方向性，任何热机的效率都不可能达到100%，C错误，故应选C.
地球上有很多的海水，它的总质量约为1.4×1018吨，如果这些海水的温度降低0.1 ℃，将要放出5.8×1023焦耳的热量，有人曾设想利用海水放出的热量使它完全变成机械能来解决能源危机，但这种机器是不能制成的，其原因是( )
A．内能不能转化成机械能
B．内能转化成机械能不满足热力学第一定律
C．只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能的机器不满足热力学第二定律
D．上述三种原因都不正确
解析：选C.内能可以转化为机械能，故A错；内能转化为机械能满足热力学第一定律，即能量守恒定律，B错；由热力学第二定律知，不可能从单一热源吸收热量并全部对外做功，而不引起其他变化，故C正确．
图2－4－1为电冰箱的工作原理示意图．压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环．在蒸发器中制冷剂汽化吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外．下列说法正确的是( )
图2－4－1
A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外
B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能
C．电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律
D．广义地讲，制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热机
解析：选BCD.热量不可能自发地从冰箱内传到冰箱外，A错误；冰箱是通过压缩机消耗了电能而不断地把冰箱内的热量传到外界的，B正确；电冰箱的工作原理不违反热力学第一定律，总能量是守恒的，C正确；广义地讲，制冷机跟蒸汽机、内燃机一样都属于热机，只是两者的作用正好相反，D正确．
二、非选择题
热力学第二定律常见的表述有两种．第一种表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化；第二种表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化．
图2－4－2甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出的示意图：外界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体．请你根据第二种表述完成示意图乙．根据你的理解，热力学第二定律的实质是________________________________________________________________________．
图2－4－2
答案：示意图如图所示
一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性
有一辆90马力的汽车，发动机的效率为20%，油箱里装有50 kg的汽油，若汽车以50 km/h的速度行驶，求汽车可行驶的路程是多少千米？
解析：50千克汽油完全燃烧所放的热量是
Q＝4.6×107×50 J＝2.3×109 J.
燃烧汽油所做的有用功是
W有＝Q×20%＝2.3×109 J×20%＝4.6×108 J.
汽车的功率为P＝735 W×90≈6.6×104 W.
汽车行驶时间为
t＝＝≈0.7×104 s≈1.94 h.
汽车行驶的路程是s＝vt＝50 km/h×1.94 h＝97 km.
答案：97 km
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
下列说法正确的是( )
A．对蒸汽机的发明贡献最大的是瓦特
B．最先发现电流磁效应的是奥斯特
C．世界上第一台发电机是法拉第制造的
D．对白炽灯泡的发明作出杰出贡献的是大发明家爱迪生
解析：选ABD.法拉第制造了第一台电动机，第一台发电机是由法国皮克希制造的．故C错．
关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是( )
A．人类大量使用太阳能会导致温室效应
B．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
C．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站
D．现在人类社会使用的主要能源是煤、石油和天然气
答案：D
如图4－1所示是风力发电的外景．下列表述中正确的是( )
图4－1
A．风力发电是将电能转化为机械能
B．风能是不可再生能源
C．风力发电会对环境造成污染
D．风力发电机的工作原理是电磁感应
答案：D
你认为下列能源中，最适合作为未来能源的是( )
A．太阳能 B．风能
C．柴薪能源 D．潮汐能
答案：A
节约能源的根本措施是( )
A．大量利用太阳能
B．大力开发新能源
C．利用新技术、新设备，更新改造落后的技术装备
D．用柴油发动机代替汽油发动机
解析：选C.节约能源的根本措施是通过新技术、新设备，更新改造落后技术装备提高能源的利用率．
随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关核能的理解，正确的是( )
A．核能是可再生的清洁能源
B．太阳能是由氢原子裂变放出的能量
C．能源开发就是要利用核能
D．核能是原子核发生变化时放出的能量
解析：选D.核能是指原子核的发生裂变或聚变所释放的核能，特别是裂变所需的铀．地球上的资源有限不可再生，并且有放射性，故A错，D正确；太阳能是由氢原子聚变释放的能量，B错；能源的开发是多种形式的，如风能、潮汐能等．C错．
下列说法中正确的是( )
A．水流能和风能是“可再生能源”
B．太阳能是一种清洁的能源
C．沼气是一种新能源
D．核能对环境的污染比常规能源对环境的污染更大
解析：选ABC.现在人类应用较多的能源是常规能源，如煤、石油、天然气等．当前正在开发的新能源有核能、太阳能、风能、地热能、沼气等．水流能、风能、太阳能是没有污染又取之不尽的能源．只要安全措施配套，核能对环境的污染比常规能源对环境的污染小得多．
下列能源中，哪些属于不污染环境，且不需要开采费用的新能源？( )
A．太阳能 B．核能
C．风能 D．沼气
解析：选AC.目前，人类应用较多的能源是煤、石油、天然气等常规能源，正在大力发展的新能源有核能、太阳能、风能、沼气等．太阳能和风能都是无污染、不需要开采费用的能源，而且取之不尽，用之不竭．该题的正确选项为A、C.
导致大气中CO2浓度增加的主要原因是( )
A．大量植物和生物物种的灭绝
B．大量燃料如石油、煤、天然气等的燃烧
C．人口剧增，呼出的二氧化碳增多
D．自然因素破坏了地球环境生态平衡
答案：B
迈尔是建立能量守恒定律的科学家之一，它是一个医生，下列是他对于能量守恒定律的探索与思考，说法正确的是( )
A．人的静脉血在热带较红，即静脉血中留下较多的氧，因为人在热带消耗能量较少，肌体中食物的氧化过程较弱
B．海水在暴风雨中，由于受到雨滴的冲击，海水的温度升高
C．太阳能是取之不竭的能源，植物吸收了太阳能把它转化为化学能
D．生物区别于其他物质的显著特点是生物有生命力
解析：选ABC.能量守恒定律是贯穿自然科学各个领域的最根本的规律，它是由许多不同科学领域的科学家共同建立的，德国医生迈尔在对能量守恒定律的探索和思考的过程中涉及了多方面的综合知识．A选项是迈尔思考的化学能和热能的等效，B选项是热与机械运动的等效，C选项是迈尔对生物体中能量转化的分析，他认为生物除了吸收物质与能量之外，不需要什么“生命力”．
二、填空题(本题共4小题，每小题5分，共20分．把答案填在题中的横线上)
煤和石油等________能源的大量使用，带来了严重的环境污染问题，直接的污染是________和________，与之有关的环境问题主要有________和酸雨．
答案：化石 大气 水 失控的温室效应
以________为标志的第一次工业革命，促进了生产力的大幅度提高；以______的应用为标志的第二次工业革命，电力电信的迅猛发展，使人类进入电气化时代．
答案：蒸汽机 电
可持续发展的核心是追求发展与________的平衡．其中，最重要的两个方面是：一方面在开发利用能源时，要做好________；另一方面，在使用能源时，要千方百计地________提高利用效率．
答案：环境、资源 环境保护 节约能源
为了解决能源危机，人类需要进一步开发可再生能源，包括太阳能、风能、潮汐能、生物质能等各种能源. 生物质能包括农、林、畜牧业的废弃物、藻类等，蕴藏着相当惊人的能量．生物质能是绿色植物通过光合作用的光反应阶段，将________能转变为________能，贮存在生物体中．利用生物质能还可以极大地减少CO2的排放，有利于解决能源消耗带来的________效应问题．
答案：太阳 化学 失控的温室
三、计算题(本题共2小题，共30分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
(15分)王晓宇同学家在楼顶上安装了太阳能热水器，该热水器的聚热面积约为1.5 m2，若每天相当于太阳直射的时间约为4 h，设太阳单位时间垂直辐射到地面单位面
积的能量为E0＝7×103 J，太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使200 kg的水温升至多少度？(设水温的初始值为20 ℃)
解析：根据题意，可得
E0·St×20%＝cmΔt，
式中S＝1.5 m2，t＝4h.Δt为水升高的温度，
则Δt＝＝ ℃
＝36 ℃.
最后水温达到t＝20 ℃＋36 ℃＝56 ℃.
答案：56 ℃
(15分)现代典型的燃煤发电厂，总效率一般为40%.有一座大型燃煤发电厂，如果发出1.0×109 J的电能，可供一座大城市使用．图4－2表示这座发电厂的能量流向．请回答：
图4－2
(1)燃煤提供的能量应等于哪几项能量之和？
(2)图4－2中烟囱废气所带走的能量没有标出，请你算出来，在图中补上．
(3)算出这座发电厂的总效率．
(4)根据图4－2所示的电厂能量流向，你认为在哪些地方做些改进，可以提高发电厂的总效率？
解析：(1)燃煤提供的能量等于进入涡轮机的能量和通过烟囱排出的能量之和．
(2)根据(1)中的解析可知，通过烟囱废气所带走的能量为
E＝2.5×109 J－2.2×109 J＝0.3×109 J.
(3)从能量流向图可以看出，该发电厂的电能为1.0×109 J，消耗的总能量为2.5×109 J ，所以总效率为η＝×100%＝40%.
(4)从能量流向图中可以看出，该发电厂的损耗共达到了1.6×109 J，即达到了60%，最主要的损耗是涡轮机的损耗(由冷凝器排出)，所以这个地方应作为改造的重点，降低通过冷凝器时能量的损耗，以此提高涡轮机的效率，进而提高整个电厂的效率．另外，也要尽可能降低另外两个途径的损耗，一是通过烟囱废气带走的能量，对燃煤锅炉及其烟囱进行改造；二是输电过程中的电能损耗．
答案：见解析
在蒸汽机出现之前，若英国人要开办棉纺厂，那么厂址最好选在( )
A．临近铁路的地方 B．临近煤矿的地方
C．临近油田的地方 D．临近河流的地方
解析：选D.在瓦特的改良型蒸汽机出现之前，纺织机器是靠水力来驱动的，所以要选择在临近河流的地方．
英国工业革命开始的标志是( )
A．1765年哈格里夫斯发明珍妮纺纱机
B．1785年瓦特改良蒸汽机
C．1779年克隆普顿发明骡机
D．1733年凯伊发明飞梭
解析：选A.珍妮纺纱机的发明是英国工业革命开始的标志．
下列关于第一次工业革命的叙述，不正确的是( )
A．它开始于英国，18世纪末向外扩展
B．一些国家的工业革命主要是靠从英国引进技术进行的
C．它使各国迅速实现工业化
D．英国由此成为“世界的工厂”
答案：C
一、选择题
英国工业革命中最早应用蒸汽机的行业是( )
A．交通运输业 B．纺织业
C．冶金业 D．机械制造
解析：选B.由于棉纺织部门是新兴产业，受行会束缚小，易于新技术的推广，便于机器生产，且获利前景广阔需求稳定，所以纺织业是最早应用蒸汽机的行业．
在蒸汽机的设计制造发明过程中作出贡献最大的是( )
A．巴本 B．纽可门
C．瓦特 D．萨弗里
解析：选C.瓦特把原来的单向汽缸改装成双向汽缸，并把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽．具有实用价值的现代蒸汽机才真正诞生．
第一次工业革命中交通运输工具革新最先取得突破的国家是( )
A．英国 B．法国
C．美国 D．德国
答案：A
英国工业革命首先从棉纺织部门开始的原因是( )
A．生产原料来源丰富
B．是一种新兴产业，新技术易于推广
C．政府严格限制该部门，必须首先突破
D．是一种传统工业，技术经验积累丰富
答案：B
第一次工业革命生产力发展的标志是( )
A．瓦特蒸汽机的制成和推广
B．电力工业和电讯业的产生与发展
C．工场手工业代替简单协作的过程
D．手工操作向机器生产的过渡
解析：选A.第一次工业革命瓦特蒸汽机的制造和推广大大的提高了生产力．
第一次工业革命胜利完成的标志是( )
A．隆隆的火车声
B．工业生产实现机械化
C．手工工场基本消失
D．工业在国民经济中占了主导地位
答案：A
下列说法中不正确的是( )
A．瓦特改进后的蒸汽机效率大大提高，使蒸汽机成为普遍应用于工业和交通运输业的万能动力机
B．以蒸汽机为标志的第一次工业革命，中心就在英国
C．内燃机的出现，开始了航空运输业
D．蒸汽机用做汽车的发动机产生了汽车工业
解析：选D.用做汽车发动机的是汽油内燃机，故D错误．
第一次工业革命给英国社会带来了重大变化，下列符合实际情形的是( )
A．汽车在马路上奔驰
B．人们可以坐火车外出
C．电灯照亮了千家万户
D．电话成为重要的通讯工具
解析：选B.第一次工业革命称“蒸汽时代”只有笨重的火车，还没有汽车、电话、电灯等．
为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是( )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量增加热机的工作时间
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量减少热机部件间的摩擦
解析：选B.因为热机效率＝，其中燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃气内能，燃气内能＝散热损失能量＋机械损失能量(克服摩擦)＋有用机械能．因此要提高热机效率可尽量减少各种能量损失，提高燃料在热机中的燃烧效率，从而提高热机的效率．增加热机的工作时间达不到这一要求．
二、非选择题
蒸汽机在工作过程中，从能量的转化角度分析，主要是将________转化为________．
答案：内能 机械能
某办公楼供暖系统中应用了技术先进的4台模块式燃气锅炉，共投资80余万元，比非模块式燃气锅炉多投资25万元．与非模块式燃气锅炉相比，节约燃气10%～20%，一个供暖期共节约天然气46500 m3(天然气价格1.8元/m3)，减排二氧化碳160 t．试分析：几个供暖期能回收增加的投资成本？这一技术改造有什么意义？
解析：设每年节约的天然气的体积为V，多投资X元，每立方米天然气的价格为x0元，假设n个供暖期能够收回成本，由题意得nVx0＝X，代入数据可解得n＝2.99，即需要3个供暖期能够收回多投资的成本．这一技术改造的意义主要有三方面：(1)降低了企业成本；(2)节约了不可再生的能源；(3)减少了温室气体的排放，保护环境．
答案：见解析
下列属于新型能源，又是可再生能源的是( )
A．太阳能 B．石油
C．天然气 D．核能
答案：A
下列哪组物质都属于新能源( )
A．电能、水能、风能
B．太阳能、地热能、核能
C．液化气、沼气、酒精
D．石油、天然气、煤
解析：选B.太阳能、地热能、核能等现在正在被人们开发利用，造福人类．
生物质能是一种有着广阔发展前景的新型能源．下列物质中蕴含丰富生物质能的是( )
A．矿泉水 B．城市生活垃圾
C．氢气 D．硅
答案：B
图4－3－1
“能源分类的相关图”如图4－3－1所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分能源的是( )
A．煤炭、石油、沼气
B．太阳能、生物质能、天然气
C．太阳能、风能
D．地热能、海洋能、核能
答案：C
请写出下列物体的能量转化．
(1)太阳能热水器 ________能转化为________能．
(2)太阳能电池 ________能转化为________能．
(3)植物的光合作用 ________能转化为________能．
答案：(1)太阳 内 (2)太阳 化学 (3)太阳 生物
一、选择题
当今世界的主要能源是( )
A．太阳能 B．核能
C．化石能源 D．电能
答案：C
在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是( )
A．液化气 B．煤油
C．煤 D．木材
答案：A
作为新型燃料，从环保角度来看，氢气具有的突出优点是( )
A．在自然界里存在氢气
B．氢气轻、便于携带
C．燃烧氢气污染小
D．氢气燃烧放出热量高
答案：C
煤、石油、天然气和生物资源的能量的形成和转换利用基本过程是( )
A．太阳辐射能→化学能→热能
B．太阳辐射能→机械能→电能
C．生物能→电能→化学能→热能
D．太阳辐射能→机械能→化学能
答案：A
下列能源既属于新能源，又属于可再生能源的是( )
A．水能 B．石油
C．天然气 D．沼气
答案：D
下列关于能源的说法中，正确的是( )
A．一切能源的能量均来自太阳能
B．地热能是地球内部释放出来的内能
C．核能其实就是组成物体的分子由于热运动而释放的能量
D．煤、石油、天然气、核能被称作化石能源
答案：B
太阳能是天然的洁净能源，目前对太阳能的研究和议论已经相当多，但今天对太阳能的利用还是非常有限的，其主要原因是( )
A．难以将阳光有效地聚焦
B．核能仍然更为有效
C．尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统
D．太阳能系统尚不安全
解析：选C. 目前阳光聚集的问题已解决；核能的利用与开发太阳能的技术不存在因果关系；目前尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统．故应选C.
关于能源的开发和利用，下列观点正确的是( )
A．无节制地利用能源，是一种盲目的短期行为
B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的
C．能源的开发和利用，必须同时加强对环境的保护
D．不断开发新能源，是缓解能源危机的主要途径
解析：选ACD.能源是有限的，必须合理利用能源，A正确；尽管能量守恒，但使用过程中会有能量耗散及品质降低，B错误；能源利用推动人类进步的同时会破坏人类生存的环境，必须加强保护，C正确；开发新能源、清洁能源可以缓解常规能源的不足，D正确．
二、非选择题
能源是经济发展重要的物质基础．目前我国使用的主要能源煤、石油、天然气都属于不可再生资源，因此，开发利用新能源就显得格外重要．
利用新能源发电的形式很多(见图4－3－2)，其中A表示潮汐能发电，B表示地热能发电，C表示______能发电，D表示______能发电．
图4－3－2
解析：由图可知，C表示风能发电，D表示太阳能发电．
答案：风 太阳
某地强风的风速约为v＝20 m/s，设空气密度为ρ＝1.3 kg/m3，如果能利用该强风进行发电，并将其动能完全转化为电能，现考虑横截面积S＝20 m2风车(风车车叶转动形成圆面面积为S)，求：
(1)利用上述已知量计算电功率表达式．
(2)电功率大小约为多少？(取一位有效数字)
解析：(1)设考虑时间t内吹到风力发电机上的空气，则空气质量m＝ρSvt
空气动能Ek＝mv2＝ρStv3
由能量守恒有：E＝Ek＝ρStv3，所以发电机电功率P＝＝ρSv3.
(2)代入数据得：P＝×1.3×20×203 W≈1×105 W.
答案：(1)ρSv3 (2)105 W
太阳能是21世纪重点发展的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电动机来驱动汽车的一种新型汽车．
有一辆太阳能实验车，车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S＝8 m2，太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0＝1 kW，在晴朗天气，电池对着太阳时产生的电压U＝120 V，并在车上的电动机提供I＝10 A的电流，试问：
(1)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？
(2)如果这辆车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%，当汽车在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为150 N，则汽车的行驶速度是多大？
解析：(1)η＝＝＝＝15%.
(2)v＝＝＝ m/s＝6 m/s.
答案：(1)15% (2)6 m/s
电动机和发电机统称为______，其中，先出现的是______．
答案：电机 电动机
奥斯特发现电流的________效应，奠定了________的物理学基础，法拉第发现的________定律，奠定了________的物理学基础．
答案：磁 电动机 电磁感应 发电机
第一台实用电动机是由________物理学家________制成的．
答案：德国 雅克比
一、选择题
下列家用电器中没有电动机的是( )
A．洗衣机 B．电风扇
C．电饭锅 D．电冰箱
答案：C
跟热机相比，下列各项不属于电动机的优点的是( )
A．开动与停止均比较方便
B．结构简单，制造便宜，占地较小
C．效率较低
D．对环境没有污染
答案：C
下列说法正确的是( )
A．法国电器制造商皮克希制造了世界上第一台发电机
B．德国科技企业家西门子制出了第一台自激式发电机
C．俄国工程师多里沃尔斯基先发明了三相异步电动机
D．美国的莫尔斯发明了利用电流一断一通的原理制成的电报装置
答案：ABCD
暑期是用电高峰期，电路火灾时有发生．起因多是电路“超负荷”，金属导线温度过高引燃了外面的绝缘皮．请根据学过的物理知识判断，“超负荷” 是指电路中( )
A．电流过大 B．电压过高
C．电压过低 D．电阻过大
答案：A
一般的家用电器内部都安装有保险丝，并使用接地良好的三相插头，请从设计的角度分析，这主要考虑了( )
A．安全性 B．创新性
C．科学性 D．可持续发展
答案：A
课外活动时，有几位同学讨论关于电动机和发电机的问题，他们有以下几种说法，你认为其中正确的是( )
A．电动机工作时把电能转化为机械能
B．发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
C．电动机是利用电磁感应现象制成的
D．发电机工作时把电能转化成其他形式的能
答案：A
水力资源的开发一般是将水能转化为电能，长江三峡水电站建成后装机容量1820万千瓦，这些电能最终来源于( )
A．水的势能 B．水的动能
C．太阳能 D．水本身具有的能量
解析：选C.太阳辐射能是地球上各种能量的最主要来源，它促进冰雪融化、水分蒸发、空气流动等，是水循环的动力．而永不停息的水循环又是水力发电站赖以生存的前提，因为这些电能最终来源于太阳能．
二、非选择题
________发明了电报，________发明了电话，________发明了电灯．
答案：莫尔斯 贝尔 施旺
第二次工业革命的主要特征是________．
答案：电力的应用
计算机技术、通信技术等现代科技的发展和广泛应用，使人类的生活、工作观念发生了巨大变化．SOHO(Small Office Home Office)族，是指利用微型办公室或在家办公的工作者．与历史上家庭作坊不同的是，SOHO工作族的工作环境是先进的现代化办公环境，如电脑、数字传真机、互联网等．
(1)请列举其他两种SOHO族办公设备．
(2)SOHO族常使用IP电话互相交流，我们还可以通过什么方式实现网上免费语音交流？(写出一种)
答案：(1)电话、手机、局域网、城域网、复印机、打印机、绘图仪、扫描仪、数码相机、数码摄像机、MP3、MP4等
(2)QQ、UCTalker、MSN、Skype
晚自习时，教学楼里电灯开得越多，每盏灯的灯光就变暗．对于这种现象，部分同学认为，这主要是由于校内的输电线不够粗，电阻不够小造成的；另一些同学则有不同看法，他们认为主要原因是附近电厂中发电机内阻较大．于是同学们提出了三个检验方案：①测出校内输电线总电阻，并与发电机内阻比较．②每个教室电灯都亮时，测出教室里电灯两端的电压，并与学校进线处的电压相比较，看看相差多少．③依次开亮每个教室里的电灯，并与电厂旁的路灯相比较，看看亮度变化是否一致．
你认为这三个方案中较为可行的方案是哪一种或几种，并分析说明你的判断理由．
解析：在输电过程中，输送电压U一定，当教室电灯开得越多，并联的灯泡就越多，总电阻R总就减小，因输送电流I＝，可知I增加，而输电线路损耗电压U损＝IR线就越大，所以用户得到的有用电压U用＝U－U损就减小，因此每盏灯就变暗．由以上分析可知，第二种方案是可行的，即在每个教室电灯都亮时，测出教室里电灯两端的电压U用，并与学校进线处的电压U相比较．若相差较大，则说明是由校内输电线电阻较大造成；否则，是由发电机内阻较大造成．
答案：见解析
开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源做起，如图4－4－2中符合节约能源且安全的做法是( )
图4－4－2
A．冰箱开门后门不关好
B．房间白天尽量多采用自然光少开灯
C．冬天室内用煤气灶取暖
D．让洗衣机每次只洗一件衣服
解析：选B.采用自然光照明能够减少电能的损耗．
产生酸雨的祸首是( )
A．二氧化碳 B．氟利昂
C．二氧化硫 D．一氧化碳
答案：C
当前，世界上日益严重的环境问题主要源于( )
A．温室效应
B．厄尔尼诺现象
C．人类对环境的污染和破坏
D．火山喷发和地震
解析：选C.环境的好与坏直接影响着全人类的生存与发展，究其原因都是人类对自然界不合理的开发和利用造成的，温室效应也是人类对环境污染和破坏造成的．
“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题．对此，以下措施可行的是( )
A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品
B．关闭现有的火力发电站
C．各地都要新建水力和风力发电站
D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代
答案：A
能源的开发和利用会给环境带来一定的影响，在诸多能源中，煤炭、石油等引起的环境问题最为严重，它们在开采、运输、加工、利用等环节上都会对环境产生污染．目前在利用过程中对环境造成哪些方面的影响最为显著？
解析：在资源和能源的消耗中要产生废气、废水和废渣．当大自然无法完全消除这些有害物质时，自然环境将会恶化．环境的恶化直接危及人类安全．目前，与能源利用有关的环境问题主要有酸雨、失控的温室效应、热岛效应、臭氧层破坏等．
答案：见解析
一、选择题
对于温室效应下列说法正确的是( )
A．温室效应对人类是有害的，地球不需要温室效应
B．温室效应是有益的越强越好
C．温室效应对地球无所谓
D．失控的温室效应是有害的
解析：选D.地球的温室效应维持了地球的人类所适应的温度，没有温室效应地球会是冰冷的．但并不是越强越好，失控的温室效应会给人类造成危害．所以选D.
下列情况：①煤的燃烧；②工业废气的任意排放；③燃放鞭炮；④用汽油为燃料的汽车尾气的排放；⑤用氢气为燃料的新型燃气车排放的尾气．会引起空气污染的是( )
A．①④⑤ B．①②③
C．①②③④ D．①②③④⑤
解析：选C.除了用氢气为燃料的新型燃气车排放的尾气是水，没有污染，其它都有污染，所以C对．
煤、石油、天然气是使用最广泛的能源，下列关于它们的说法中正确的是( )
A．它们都是古代动、植物长期演变而成的，称为化石燃料
B．它们都是古代太阳能的储存
C．它们都是可再生性能源
D．它们都是取之不尽用之不竭的
解析：选AB.煤、石油、天然气，都是古代动、植物长期演变而成的，称为化石燃料，相当于储存了太阳能，是不可再生能源，也不是取之不尽用之不竭的．所以AB对．
CO2气体有个“怪脾气”，它几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采取的措施有( )
A．禁止使用煤、石油和天然气
B．开始使用核能、太阳能
C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气
D．植树造林
解析：选BD.减少大气中CO2的含量可以利用不产生CO2的能源，如核能、太阳能等；也可以让植物进行光合作用吸收过多的CO2.
在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的( )
A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可达到100%
B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
D．房屋顶盖上的太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
解析：选D.热机的效率不可能达到100%，A错；绝对零度不可能达到，B错；汽车尾气中的有害气体不会与空气自动分离．C错；太阳能可以发电和进行加热，D正确．
在下面的几种能源中都是化石能源的是( )
A．地热能、风能和煤 B．石油、煤、天然气和汽油
C．核能和汽油 D．太阳能、潮汐能和天然气
解析：选B.化石能源是埋藏在大地之下的古代有机物质，经过漫长岁月的物理和化学变化形成的．煤是一种固态的可燃有机岩，是由植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学变化而形成的．石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料．汽油是一种从石油里提取出来的具有挥发性、可燃性的烃类混合物液体，可用做燃料．天然气通常是指储存在地下岩石空隙中的以烃类为主的可燃气体．核能是指核燃料经过核反应所释放出来的能量．地热能是指能够为人类所利用的地球内部的热资源．风能通常是把风的动能转化为其他形式的能加以利用．这里只有石油、煤、天然气和汽油才是化石能源；核能、地热能和风能是利用物理、化学规律转化成我们需要的能源，比如电能，所以选B.
下列关于对能源开发和能量利用的说法中，正确的是( )
A．能源利用的过程，实质上是内能转化成机械能的过程
B．要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源
C．为了提高发电效率，一个重要的研究方向是从内能直接得到电能，如磁流体发电
D．无论是节约能源还是开发能源，都要靠科学研究，都要掌握先进的技术
解析：选CD.根据能量守恒定律，能量可以从一种形式转化成另一种形式．能量的利用过程，不只是转化成机械能，选项A不正确．选项B中指出的能源并不是常规能源；常规能源是指煤、石油、天然气．磁流体发电是利用离子的内能，选项C正确．开发能源，靠先进的技术，节约能源也靠先进的技术，选项D正确．
学习了“能源”的有关知识后，山东省某沿海城市中学某班就该市利用和开发能源问题展开了激烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是( )
A．目前该市利用的能源主要是煤，应着力研究如何使煤充分燃烧以及减少热量损失的措施
B．正在该市建设的核电站，将解决该市乃至华东地区的电力紧张问题，但在输电过程中能量损失严重．若能用超导体输电，将大大提高输电效率
C．该市位于东海之滨，应尽早研究开发海洋能
D．该市位于东海之滨，应发明一处能把海水里的内能全部自行转化成我们所需要的机械能的机器
解析：选D.能量转化和转移具有方向性，海水里的内能不可能自行转化成机械能．D选项所提的设想是永远做不到的．
二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温，大气的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的辐射进来，却不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应，这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这个观点，以下说法正确的是( )
A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B．经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，导致地球出现了生命
C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球的气温在升高
D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其它形式的能转化为内能
解析：选ABC.地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律．由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，这是必然的现象，进而导致当时地球的气温很高．地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步恶化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件，由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高，生活用电和工业用电是电能和其它形式的能的转变，会产生热．四个选项都很正确，但就温室效应这一观点而言来确定A、B、C是正确的．
二、非选择题
汽车是常见的交通工具．它在给人们带来交通便利的同时，也带来了环境污染、交通安全等一些社会问题．请你运用所学的物理知识解决下列问题．
(1)汽车里的燃料燃烧排放的尾气既污染环境，又会引起热岛效应．请你设想可以采用哪些新型能源来解决这个问题并说出它的优点(要求写出一种)．
(2)为了减少交通安全事故的发生，可以采用哪些有效措施？请你提出设想和建议(要求写出两条)．
解析：此题结合汽车的使用所带来的环境污染，交通安全等一些社会问题，让学生运用所学的物理知识提出一些好的设想和建议来解决这些问题．既渗透了开发新能源、保护环境和交通安全等问题，又突出了科学技术在社会
发展中的作用，体现了科学性与人文性的有机结合．第(1)问开放性很强，学生可以从减少废气、节能等方面充分发挥自己的想象力．第(2)问也是一个开放性问题，学生可以从避免由惯性造成的伤害、怎样遵守交通规律等方面来提出自己的设想和建议．
答案：见解析
某同学为了测定夏季中午单位面积、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置．实验器材有：甲内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1 m2；乙盛水塑料袋一个；丙温度计一个；丁玻璃板一块(约1 m2)，如图4－4－3.
图4－4－3
(1)假设图4－4－4为一斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在图中．
图4－4－4
(2)如果已知水的比热容为c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量Δt间的关系是Q＝cmΔt，则为了测定中午单位面积、单位时间内获得的太阳能，除了需要测定m、Δt，还应测量的物理量是________．
(3)本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：________________________________________________________________________.
解析：这是测定夏季中午太阳能的研究性实验，告诉了实验器材、实验环境(斜坡草地)、实验原理(Q＝cmΔt)，根据研究性要求设计实验，并明确需要测量的物理量，指出实验中产生误差的主要原因．
答案：(1)实验图示如图所示
(2)时间t
(3)太阳能没有全部被水吸收，或水吸收的太阳能还有一部分损失等
