3.4 热力学第二定律(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理选择性必修第三册同步学习指导(人教版2019)

练案［１６］ 第三章　 热力学定律 ４．热力学第二定律 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　基础达标练 １．（多选）关于自然过程的方向性，下列说法正确的是 （Ｃ ） Ａ．摩擦生热的过程是可逆的 Ｂ．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的 Ｃ．实际的宏观自发过程都具有“单向性”或“不可逆 性” Ｄ．气体的自由膨胀是不可逆过程 ２．根据热力学定律，下列判断正确的是 （Ｂ ） Ａ．我们可以把火炉散失到周围环境中的能量全部收 集到火炉中再次用来取暖 Ｂ．利用浅层海水和深层海水间的温度差制造出一种 热机，将海水的一部分内能转化为机械能，这在原 理上是可行的 Ｃ．制冷系统能将冰箱内的热量传给外界较高温度的 空气，而不引起其他变化 Ｄ．满足能量守恒定律的客观过程都可以自发地进行 ３．下列说法中正确的是 （Ｃ ） 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，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 ４．（多选）（２０２４·辽宁葫芦岛高二期中）下列对能量 耗散理解正确的是 （Ａ ） Ａ．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 Ｂ．能量耗散遵守能量守恒定律 Ｃ．能量耗散说明能量可以凭空消失 Ｄ．能量耗散说明能量在不断减少 ５．（多选）（２０２４·广东惠州一模）压缩空气储能系统 （ＣＡＥＳ）能将空气压缩产生的热能储存起来，发电时 让压缩的空气推动发电机工作，这种方式能提升压 缩空气储能系统的效率，若该系统始终与外界绝热， 空气可视为理想气体。对于上述过程的理解正确的 是 （ 　 ） Ａ．压缩空气过程中，组成空气的气体分子平均动能 不变 Ｂ．压缩空气过程中，空气温度升高，内能增加 Ｃ．该方式能够将压缩空气储能的效率提升到１００％ Ｄ．压缩的空气在推动发电机工作的过程中，空气对 外做功，压强减小 ６．（２０２４·江苏南通高二阶段练习）半导体掺杂对于半 导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将 掺杂源物质与硅晶体在高温（８００到１ ２５０摄氏度） 状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进 硅晶体的表面。下列说法中正确的是 （Ｃ ） Ａ．这种渗透过程是自发可逆的 Ｂ．这种渗透过程是外界作用引起的 Ｃ．温度越高越容易掺杂 Ｄ．温度升高后，掺杂源物质所有分子的热运动速率 都增加 ７．热力学第二定律常见的表述方式有两 种，其一是：热量不能自发地从低温物 体传到高温物体；其二是：不可能从单 一热库吸收热量，使之完全变成功，而 不产生其他影响。第一种表述方式可 以用右图来表示，根据你对第二种表述 的理解，如果也用类似的示意图来表示，你认为下列 示意图中正确的是 （Ｂ ） ８．如图所示是压缩式电冰箱的 工作原理示意图。经过干燥 过滤器后液态制冷剂进入蒸 发器，汽化吸收箱体内的热 量，压缩机使低温低压的制 冷剂气体变成高温高压的气 体，然后制冷剂在冷凝器中 液化放出热量到箱体外。电 冰箱将热量从低温物体转移到高温物体的工作过程 　 　 　 　 （选填“违背”或“不违背”）热力学第二定 律。制冷剂在蒸发器中由液态变成气态的过程中， 做的功Ｗ 　 　 　 　 （选填“大于”“小于”或“等于”） 零；分子的势能将　 　 　 　 （选填“增大”“不变”或 “减小                                                                ”）。 —１６６— 能力提升练 ９．下列说法中正确的是 （Ｂ ） ①单晶体和多晶体都有规则的几何外形 ②熵是物体内分子运动无序程度的量度 ③热传导的过程是具有方向性的 ④对人们生活产生影响的主要是相对湿度 ⑤液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性 Ａ．①③④⑤ Ｂ．②③④⑤ Ｃ．④⑤ Ｄ．①②③④⑤ １０．下列说法正确的是 （Ｄ ） Ａ．一定质量的１００ ℃的水变成１００ ℃的水蒸气时， 其内能不变 Ｂ．用打气筒给自行车打气时需要的力越来越大，这 是由于轮胎内气体分子间斥力越来越大 Ｃ．干旱天气里不宜锄松土壤，因为蓬松的土壤有利 于水分蒸发，会使得土地更加干旱 Ｄ．初速度ｖ０ 的物块在地面上滑动，最终停下来，产 生的热量为Ｑ。如果不计摩擦力及一切损耗，给 物块相同的热量Ｑ，物块获得的速度小于ｖ０ １１．（多选）根据热力学定律，下列说法正确的是（Ａ ） Ａ．电冰箱的工作原理表明，热量可以从低温物体向 高温物体传递 Ｂ．空调机在制冷过程中，将热量从温度较低的室内 送到温度较高的室外，这一过程不遵守热力学第 二定律 Ｃ．科技的不断进步使得人类有可能生产出单一热 源的热机 Ｄ．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达 到１００％ １２．（多选）（２０２４·福建莆田高二课时练习）如图所示 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 （Ｂ ） 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背能量守恒定律 Ｄ．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律 １３．（多选）（２０２４·重庆万州外国语学校高二测试）下 列关于热力学定律的说法正确的是 （Ａ ） Ａ．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态， 这两个系统的温度一定相等 Ｂ．外界对某系统做正功，该系统的内能一定增加 Ｃ．可以找到一种材料做成墙壁，冬天供暖时吸收热 量温度升高，向房间释放热量供暖，然后再把热 量吸收回去，形成循环供暖，只需要短时间供热 后即可停止外界供热 Ｄ．低温系统可以向高温系统传递热量 １４．有一种冷暖两用型空调，铭牌标注：输入功率１ ｋＷ， 制冷能力１． ２ × １０４ ｋＪ ／ ｈ，制热能力１． ３ × １０４ ｋＪ ／ ｈ。 这样，该空调在制热时，每消耗１ Ｊ电能，将放出约 ３． ６ Ｊ的热量，是指标错误或能量不守恒吗                                                                      ？ —１６７— ６． Ｄ　 根据题意，由理想气体状态方程ｐＶＴ ＝ Ｃ可知，若气体温度 降低，体积也减小，其压强可能增大，可能不变，可能减小，故 Ａ、Ｂ错误；由热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知，气体不断被 压缩的过程中，外界对气体做正功，如果气体同时向外界放 热，气体的内能可能不会增加，气体温度不一定升高，在气体 与外界不发生热量交换的过程中，如果外界对气体做功，气体 内能发生变化，故Ｃ错误，Ｄ正确。 ７． １ ０００　 ５００ 解析：由图可知，理想气体从状态Ａ变化到状态Ｂ，压强不变， 体积变大，气体对外界做功为Ｗ ＝ ｐΔＶ ＝ １． ０ × １０５ ×（１５ － ５） × １０ －３ Ｊ ＝ １ ０００ Ｊ，理想气体从状态Ｂ变化到状态Ｃ，体积不 变，气体不对外界做功，则整个过程中气体对外界做功为 １ ０００ Ｊ。根据热力学第一定律有ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ，代入数据解得 ΔＵ ＝ ５００ Ｊ。 ８．（１）１ ２００ Ｊ　 （２）１ ２００ Ｋ 解析：（１）从Ａ到Ｂ，外界对气体做功 Ｗ ＝ ｐΔＶ ＝ １５ × １０４ ( )× ８ － ２ × １０ －３ Ｊ ＝ ９００ Ｊ 根据热力学第一定律ΔＵ ＝Ｗ ＋ Ｑ 解得Ｑ ＝ － １ ２００ Ｊ， 即气体放热１ ２００ Ｊ。 （２）由图可知ｐＢＶＢ ＝ ｐＣＶＣ，则知ＴＢ ＝ ＴＣ；据理想气体状态方程 有ｐＡＶＡＴＡ ＝ ｐＣＶＣ ＴＣ ，解得ＴＡ ＝ １ ２００ Ｋ。 能力提升练 ９． ＡＢＤ　 由平衡条件知ｐＳ ＝ ｐ０Ｓ ＋Ｍｇ，稳定后压强为ｐ ＝ ｐ０ ＋ ＭｇＳ ＝ １０３ ７５０ Ｐａ，故Ａ正确；气体做等压变化，有Ｖ０Ｔ０ ＝ ΔＶ ΔＴ ＝ ＳΔｈ ΔＴ ， 又ｐＶ０ ＝ ｎＲＴ０，解得Δｈ ＝ ｎＲΔＴｐＳ ，代入数据得活塞上升的高度 为Δｈ ＝ ５ ｃｍ，故Ｂ正确；对外界做功为Ｗ ＝ ｐＳΔｈ ＝ ２０７． ５ Ｊ，故 Ｃ错误；由题干知气体增加的内能为ΔＵ ＝ ５ｎＲΔＴ２ ＝ ５１８． ７５ Ｊ， 根据热力学第一定律有ΔＵ ＝ － Ｗ ＋ Ｑ，解得Ｑ ＝ ７２６． ２５ Ｊ，故 气体吸收的热量为７２６． ２５ Ｊ，故Ｄ正确。 １０． Ｂ　 将踩扁的乒乓球放入热水中，一段时间后，乒乓球恢复为 球形，说明压强变大，是因为乒乓球中的气体吸收热量，温度 升高，气体内能增大，分子平均动能变大；由于气体压强变 大，体积膨胀，所以气体对外做功，根据热力学第一定律 ΔＵ ＝ Ｑ ＋Ｗ，可知ΔＵ ＞ ０，Ｑ ＞ ０，Ｗ ＜ ０，则Ｑ ＞ ΔＵ，Ｑ ＞ ｜Ｗ ｜， 即气体吸收的热量一部分转化为气体的内能，一部分用来对 外做功，因此气体吸收的热量大于其增加的内能，也大于气 体对外做的功，故Ｂ正确。 １１． Ｃ　 由Ａ→Ｂ的Ｖ － ｔ图像反向延长线与轴的交点坐标为 （－２７３．１５，０）可知，气体由状态Ａ到状态Ｂ为等压变化，故Ａ 错误；根据 ｐＶ２７３． １５ ＋ ｔ ＝ Ｃ，结合ＤＡ的延长线过原点Ｏ可知， 由状态Ｄ到状态Ａ压强变大，故Ｂ错误；气体在Ｄ→Ａ的过 程中，温度降低，内能减少，体积减小，外界对气体做功，由热 力学第一定律可知，气体向外界放出热量，故Ｃ正确；由图可 知，气体从状态Ｂ到状态Ｃ，温度不变，体积变大，可知，气体 的内能不变，气体对外做功，由热力学第一定律可知，气体在 Ｂ→Ｃ的过程中从外界吸收热量，故Ｄ错误。 １２． Ｄ　 活塞缓慢移动，所以受力平衡，设气体压强为ｐ１，则根据 平衡条件和已知条件得ｐ１Ｓ ＝ ｐ０Ｓ ＋ ｍｇ，ｍ ＝ ３ｐ０Ｓｇ ，由此可知理 想气体的压强不变，故Ａ、Ｂ错误；气体对外界做的功Ｗ ＝ ０． ５ｐ１ＳＬ ＝ ２ｐ０ＳＬ，根据热力学第一定律得ΔＵ ＝ Ｑ － Ｗ，解得 ΔＵ ＝ ２ｐ０ＳＬ，故Ｃ错误，Ｄ正确。 １３． Ｃ　 当电热丝对气体ａ加热时，气体ａ的温度升高，压强增 大，由于Ｋ与汽缸壁的接触面是光滑的，绝热隔板Ｋ将向ｂ 气体移动，Ｖａ ＞ Ｖｂ。汽缸是绝热的，ａ、ｂ为质量相同的同种气 体，再次达到稳定状态时ＶａＴａ ＝ Ｖｂ Ｔｂ ，所以Ｔａ ＞ Ｔｂ。故Ｃ正确。 １４．（１）Ｉ２Ｒｔ －（ｐ０Ｓ － ｍｇ）Ｌ１ 　 （２） ｍｇＬ０ｐ０Ｓ － ２ｍｇ 解析：（１）电热丝产生的热量为Ｑ ＝ Ｉ２Ｒｔ 气体对外做功为Ｗ ＝ － ｐＬ１Ｓ 又ｐＳ ＋ ｍｇ ＝ ｐ０Ｓ 根据热力学第一定律，得该过程气体内能的增量为ΔＵ ＝Ｑ ＋Ｗ 得ΔＵ ＝ Ｉ２Ｒｔ －（ｐ０Ｓ － ｍｇ）Ｌ１。 （２）气体温度不变，根据等温变化ｐＬ０Ｓ ＝ ｐ′（Ｌ０ ＋ Ｌ２）Ｓ 又ｐ′Ｓ ＋ ２ｍｇ ＝ ｐ０Ｓ 得Ｌ２ ＝ ｍｇＬ０ｐ０Ｓ － ２ｍｇ。 练案［１６］ 基础达标练 １． ＣＤ　 机械能和内能的转化过程具有方向性，所以摩擦生热的 过程是不可逆的，故Ａ错误；实际的宏观自发过程都符合能量 守恒定律，具有“单向性”或“不可逆性”，故Ｂ错误，Ｃ正确； 气体自由膨胀的过程具有方向性，是不可逆过程，故Ｄ正确。 ２． Ｂ　 热量不能自发地从低温物体传到高温物体，所以不能把散 失的能量全部收集起来重新加以利用，Ａ错误；由热力学第二 定律可知，Ｂ正确；热量从低温物体传给高温物体时一定会发 生其他变化，Ｃ错误；只满足能量守恒定律而不满足热力学第 二定律的过程是不可能发生的，Ｄ错误。 ３． Ｃ　 在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能 转化为热能，室内温度会升高，故Ａ错误；－ ２７４ ℃低于绝对 零度，是不可能达到的，故Ｂ错误；第二类永动机不违反能量 守恒定律，违反了物理过程的方向性，故Ｃ正确；机械能可以 自发地全部转化为内能，但不可能从单一热源吸收热量全并 将这热量变为功，而不产生其他影响，故Ｄ错误。 ４． ＡＢ　 能量耗散遵守能量守恒定律，能量既不能凭空消失，也 不能减少，而是以不同形式存在。能量耗散是指在能量转化 的过程中，其他形式的能最终转化为热能，流散到周围环境 中，无法利用，使能量的可利用率越来越低，反映了能量流动 的方向性，故Ａ、Ｂ正确。 ５． ＢＤ　 压缩空气过程中，外界对气体做正功，系统与外界绝热， 由热力学第一定律ΔＵ ＝ Ｗ ＋ Ｑ可知气体内能增大，温度升 高，组成空气的气体分子平均动能增大，故Ａ错误，Ｂ正确；由 热力学第二定律可知，该方式不能够将压缩空气储能的效率 提升到１００％，故Ｃ错误；压缩的空气在推动发电机工作的过 程中；气体膨胀，体积变大，空气对外做功，由ｐＶＴ ＝ Ｃ可知压强 减小，故Ｄ正确。 ６． Ｃ　 掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，所以 这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过 程不能自发进行，故Ａ、Ｂ错误；温度越高掺杂效果越好是因 为温度升高时，分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运 动速率都增加，故Ｃ正确，Ｄ错误。 ７． Ｂ　 由题图可知，使热量由低温物体传递到高温物体必伴 随着制冷机的做功，即不是自发的过程，对于第二种表述， 热机工作时，从高温物体吸收热量，只有一部分用来对外 做功，转变为机械能，另一部分热量要传递给低温物体，故 选项Ｂ正确，Ａ、Ｃ、Ｄ错误。 ８．不违背　 小于　 增大 解析：热力学第二定律的克劳修斯表述为热量不能自发地从 低温物体传到高温物体，电冰箱依靠压缩机实现了将热量从 低温物体转移到高温物体，不违背热力学第二定律。制冷剂 在蒸发器中由液态变成气态的过程中，体积膨胀，对外做功， Ｗ小于零。膨胀过程中克服分子引力做功，分子势能增大。 能力提升练 ９． Ｂ　 ①单晶体有规则的几何外形，多晶体没有规则的几何外 形，该说法错误；②熵是系统内分子运动无序性的量度，                                                                      在一 —２２８— 个孤立的系统，熵越大，系统的无序度越大，该说法正确；③根 据热力学第二定律可知，热传导的过程是具有方向性的，该说 法正确；④对人们生活产生影响的主要是相对湿度，该说法正 确；⑤液晶具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各 向异性，该说法正确，故Ｂ正确。 １０． Ｄ　 一定质量的１００ ℃的水变成１００ ℃的水蒸气时，发生汽 化现象，要吸热，内能增加，故Ａ错误；用打气筒给自行车打 气时，越下压越费力这是气体压强作用的缘故，与分子力无 关，故Ｂ错误；土壤里有很多毛细管，将地面的土壤锄松后破 坏了土壤里的毛细管，不再发生毛细现象，水分保留在土壤 内部，故Ｃ错误；根据热力学第二定律，由有序性较高的能量 向内能转化具有方向性，由有序性较低的能量到有序性较高 的能量转化需要条件且不能全额发生，故Ｄ正确。 １１． ＡＤ　 热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其他 变化，故Ａ正确；空调机在制冷过程中，空气压缩机做功消耗 电能，制冷过程不是自发进行的，这一过程遵守热力学第二 定律，故Ｂ错误；不可能从单一热源吸收热量全部用来对外 做功而不引起其他变化，故Ｃ错误；根据热力学第二定律，即 使没有漏气、摩擦、不必要的散热等损失，热机也不可能把燃 料产生的内能全部转化为机械能，即效率达不到１００％，故Ｄ 正确。 １２． ＢＣ　 因为冰箱内的温度低于冰箱外的温度，所以热量不可 以自发地从冰箱内传到冰箱外，故Ａ错误；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，电冰箱的工作原理不违背能量守恒定律，故Ｂ、Ｃ正确，Ｄ 错误。 １３． ＡＤ　 如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，这两个系 统的温度一定相等，故Ａ正确；根据ΔＵ ＝Ｗ ＋Ｑ可知，外界对系 统做正功即Ｗ ＞０，系统有可能同时对外放热即Ｑ ＜０，那么系统 内能的变化不确定，故Ｂ错误；根据热力学第二定律，选项Ｃ中 所述的现象是不可能实现的，故Ｃ错误；低温系统向高温系统传 递热量是可以实现的，前提是要引起其他变化，故Ｄ正确。 １４．没有错，能量是守恒的 解析：空调制冷（制热）靠压缩机做功，从室内（室外）吸收热 量放到室外（室内）。在制热时，放出的热量等于消耗的电能 与从室外吸收的热量之和，完全可以大于电能消耗。这既不 违背热力学第一定律，也不违背热力学第二定律，所以指标 没有错，并且能量也是守恒的。 练案［１７］ 基础达标练 １． ＡＣＤ　 普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一 份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，故Ａ、Ｃ、Ｄ 正确。 ２． ＢＣＤ　 在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大 的，也不是最小的，而是处在最大波长与最小波长之间，故Ａ 错误，Ｂ正确；黑体辐射强度与温度有关，温度越高，黑体辐射 的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，故Ｃ正确；随着 温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动， 故Ｄ正确。 ３． Ｂ　 黑体并不是真实存在的，故Ａ错误；普朗克引入能量子的 概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得 非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故Ｂ正确；随着温度 的升高，各种波长的辐射强度都有增加，故Ｃ错误；黑体辐射 是有实验依据的，故Ｄ错误。 ４． ＢＣＤ　 因随着温度的升高，黑体辐射强度增强，同时辐射强度 的极大值向波长较短的方向移动，所以Ｔ１ ＞ Ｔ２ ＞ Ｔ３ ＞ Ｔ４，故Ａ 错误，Ｂ正确；测量某黑体辐射强度最强的光的波长可以得知 其温度，故Ｃ正确；由题图可知，黑体辐射的任一波长的光的 辐射强度对应唯一的温度，故Ｄ正确。 ５． ＡＣＤ　 根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各 种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波 长较短的方向移动，只有用普朗克提出的能量量子化理论才 能得到较满意的解释，只有Ｂ能正确解释，故选ＡＣＤ。 ６． Ａ　 因为每秒有６个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以 察觉到绿光所接收的最小功率Ｐ ＝ Ｅｔ ，式中Ｅ ＝ ６ε，ｔ ＝ １ ｓ，又 ε ＝ ｈν ＝ ｈ ｃλ ，可解得Ｐ ＝ ６ × ６． ６３ × １０ －３４ × ３． ０ × １０８ ５３０ × １０ －９ Ｗ≈２． ３ × １０ －１８ Ｗ。故Ａ项正确。 ７． Ｃ　 温度高的物体和温度低的物体都向外辐射电磁波，选项Ａ 错误；普朗克为解释黑体辐射的规律，提出了“能量子”，选项 Ｂ错误；黑体辐射电磁波辐射强度按波长的分布情况只与温 度有关，选项Ｃ正确；常温下我们看到物体是因为物体在不断 反射可见光，不是物体辐射电磁波，选项Ｄ错误。 ８． ３６ ℃ 　 ２． １２ × １０ －２０ Ｊ 解析：人体表面的温度为Ｔ ＝ ２． ９０ × １０ －３ ９． ４ × １０ －６ Ｋ≈３０９ Ｋ ＝ ３６ ℃ 人体辐射的能量子的值为ε ＝ ｈν ＝ ｈｃλｍ ＝ ２． １２ × １０ －２０ Ｊ。 能力提升练 ９． Ｄ　 任何物体都在向外辐射电磁波，故Ａ错误；随着温度升 高，各种波长的电磁波辐射强度都有所增加，短波部分增加得 多，故Ｂ错误；维恩公式在短波区符合较好，在长波区差别较 大，故Ｃ错误；普朗克引入了能量子的概念，很好地解释了黑 体辐射的实验规律，故Ｄ正确。 １０． ＢＤ　 一切物体都在向外辐射电磁波，故Ａ错误；物体在室温 时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，故Ｂ正确；物体 的温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强，故Ｃ错 误；黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，故Ｄ正确。 １１． Ｄ　 两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同 时间内打到物体表面的光子数之比为５４，根据Ｅ ＝ ｎＥ０ 可 得光子能量之比为４５；再根据Ｅ０ ＝ ｈν ＝ ｈ ｃλ，光子能量与 波长成反比，故波长之比为５４，故Ｄ正确。 １２． Ｂ　 黑体以电磁波的形式向外辐射能量，温度越高，辐射强度 越大，故Ａ、Ｄ错误；黑体辐射强度按波长的分布情况与温度 有关，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方 向移动，故Ｂ正确，Ｃ错误。 １３． ７． ５ × １０８ ｍ 解析：设太阳半径为Ｒ太，太阳单位时间内辐射的总能量为 Ｅ ＝ σＴ１ ４·４πＲ太２ 这些能量分布在以太阳和地球之间的距离ｒ为半径的球面 上，设地球半径为Ｒ地，则单位时间内地球吸收的能量为 ΔＥ ＝ πＲ地 ２ ４πｒ２ Ｅ 由于地球为黑体，则有ΔＥ ＝ Ｅ′ ＝ σＴ２ ４·４πＲ地２ 联立可得Ｒ太＝ ２ Ｔ２ ２ Ｔ１ ２ ｒ ＝ ２ × ３００２ ６ ０００２ × １． ５ × １０１１ ｍ ＝ ７． ５ × １０８ ｍ。 练案［１８］ 基础达标练 １． Ｄ　 开始时，验电器带负电，用紫外线照射锌板后，锌板发生光 电效应，逸出光电子，锌板所带电荷量发生了变化，所以验电 器的张角发生变化，故Ａ错误；验电器上的电子转移到锌板 上，锌板上的正电荷未转移，故Ｂ错误；发生光电效应时，锌板 有光电子逸出，失去电子，故Ｃ错误；验电器指针的张角发生 变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出，故Ｄ正确。 ２． Ｂ　 根据光电效应方程Ｅｋｍ ＝ ｈν － Ｗ０，又有Ｅｋｍ ＝ ｅＵｃ，得Ｕｃ ＝ ｈν ｅ － Ｗ０ ｅ ，可知遏止电压与入射光频率成线性关系，不成正比， 故Ａ错误；极限频率是能发生光电效应的最小频率，故Ｂ正 确；光的频率一定时，入射光越强，单位时间内逸出的光电子 数越多，饱和光电流越大，故Ｃ错误；光照射到金属表面时，电 子吸收光子的能量，就可能向各个方向运动，运动过程中要克 服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，                                                                       剩余部分能 —２２９—