第四天(6月3日)热学和原子物理热学热学热学1.α粒子的散射实验的现象如何?请你叙述卢瑟福的原子结构模型?答案(1)现象α粒子散射实验:绝大多数α粒子穿过金箔后不偏转,少数发生较大偏转,极少数偏转角超过90°,有的甚至接近180°.(2)原子核式结构学说α粒子散射实验说明原子的中心有一个很小的核叫原子核,它集中了所有的正电荷和几乎全部的质量.2.下面两表格是原子核衰变两种类型的比较以及三种射线性质的比较,请你完成横线上的有关内容.答案质量数贯穿本领3.玻尔原子模型的内容可以概括为三点假设,请叙述此理论成功之处和局限性分别是怎样的?答案(1)玻尔原子的结构提出了三点假设,可简单地概括为:①定态量子化;②跃迁条件:hν=E2-E1;③轨道量子化.(2)玻尔理论解释氢光谱之所以成功,是因为引入了量子论的观点,其之所以有局限,是因为仍过多地保留了经典理论的内容,要解释说明微观粒子的运动规律,只能用另一新的理论——量子力学.4.如何理解氢原子的能级?写出能级公式和半径公式.答案(1)能级图如下图所示.在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,即原子处于不同的能级.(2)En=;rn=n2r1(n=1,2,3,…)其中E1=-13.6eV,r1=0.53×10-10m,对应基态的能量和轨道半径.5.书写核反应方程应遵循什么原则?关于核反应应注意哪些问题?答案(1)书写原则反应前后的总质量数和电荷数守恒.(2)注意事项①书写核反应方程时要以事实为依据.②核反应通常不可逆,方程中要用“→”连接,不能用“=”连接.③质量数守恒并不意味着反应前后粒子的总质量相等.④无光子辐射时,核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能,在此情况下可应用力学规律(动量守恒和能量守恒)来计算核能.6.请叙述核能和质量亏损的定义,质量和能量之间具有怎样的关系?如何计算核能?答案(1)核能:核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能.(2)质量亏损:组成原子核的核子质量之和与原子核质量之差叫核的质量亏损.(3)质能方程爱因斯坦在相对论中得出的质量和能量的联系式称为质能方程.其方程为E=mc2,它表明:物体的能量跟其质量成正比,物体质量增加,物体能量就增加,反之,亦成立.(4)核能计算的两种方法若Δm以kg为单位,则ΔE=Δmc2,ΔE单位为焦耳.若Δm以原子质量单位u为单位,则ΔE=Δm×931.5MeV.7.阿伏加德罗常数是联系宏观世界与微观世界的桥梁,在求解分子大小时,我们可以把分子看成球体和立方体两种不同的模型,对于固、液、气三态物质如何求解分子的大小呢?8.布朗运动的定义和实质是什么?布朗运动说明了什么问题?影响布朗运动的因素有哪些?答案(1)悬浮于液体(或气体)中的小颗粒的无规则运动(2)固体微粒的无规则运动(3)间接说明组成物质的分子的永不停息的无规则运动(4)温度越高,颗粒越小,布朗运动越明显9.晶体与非晶体有何区别?什么是液晶?它有哪些特性和应用?答案(1)晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同.如外形、熔点等.其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.(2)液晶既可以流动,又表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性,液晶显示技术有很大的应用.10.什么是液体的表面张力?产生表面张力的原因是什么?表面张力的特点和影响因素有哪些?答案液体表面具有收缩的趋势,这是因为在液体内部分子引力和斥力可认为相等,而在表面层里分子间距较大(分子间距离大于r0)、分子比较稀疏,分子间的相互作用力表现为引力的缘故.故液体各部分间相互吸引的力叫做表面张力.表面张力使液体自动收缩,液体表面有收缩到最小的趋势,表面张力的方向和液面相切;表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外,还跟液体的种类、温度有关.11.请你表述气体实验三定律的内容,并写出表达式.12.请你写出热力学第一定律的表达式,并说明公式中各字母代表的物理意义和符号是如何规定的?第一类永动机为何不能制成?答案(1)公式:ΔU=Q+W(2)符号规则:当外界对物体做功时W取正,物体克服外力做功时W取负;当物体从外界吸热时Q取正,物体向外界放热时Q取负;ΔU为正表示物体内能增加,ΔU为负表示物体内能减小.(3)第一类永动机违背了热力学第一定律.答案一种表述是:不可能使热量由低温物体传递给高温物体,而不引起其他变化,这是按照热传导的方向性来表述的.另一种表述是: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,这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的.该定律说明了第二类永动机