【選做題】請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對應字母后的方框涂滿涂黑．如都作答，則按A、B兩小題評分．

A.（選修模塊3-3）（12分）

⑴下列說法正確的是(        )

A.在一定條件下，物體的溫度可以降到0K；

B.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功；

C.任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減小；

D.系統對外做功16J，向外放熱12J，則系統內能減少4J。

⑵ 對于一定質量的理想氣體，下列說法中正確的是(         )

A、保持壓強不變，同時升高溫度并減小體積；

B、保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強；

C、保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度；

D、保持體積和壓強不變，降低溫度；

⑶某地區(qū)強風速為14m/s，空氣的密度為1.3kg/m³，若通過截面積為400m²的風能全部用于使風力發(fā)電機轉動，且風能的20%轉化為電能，求該風力發(fā)電機的電功率（結果保留兩位有效數字）。

B.（選修模塊3-4）（12分）

（1）下列說法中正確的是(        )

A.兩列機械波發(fā)生干涉現象，振動加強的點位移總是最大；

B.產生多普勒效應的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對運動；

C．如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧波在t=0時刻的波形圖，已知波速為10m/s，則圖中x=4m處的P質點振動方程為；

D．狹義相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中總是相同的。

(2)已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光(        )

 A.在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大；

 B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較��；

 C.從該玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，紅光臨界角較大；

 D.用同一裝置進行雙縫干涉實驗，藍光的相鄰條紋間距較大。

⑶一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30^o，斜邊AB＝a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內，一條光線以45^o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡，求射出點的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。

C．（選修模塊3-5）（12分）

⑴下列物理實驗中，能說明粒子具有波動性的是            

A．通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關系，證明了愛因斯坦方程的正確性

B．通過測試多種物質對X射線的散射，發(fā)現散射射線中有波長變大的成分

C．通過電子雙縫實驗，發(fā)現電子的干涉現象

D．利用晶體做電子束衍射實驗，證實了電子的波動性

⑵氫原子的能級如圖所示．有一群處于n=4能級的氫原子，

這群氫原子能發(fā)出       種譜線，發(fā)出的光子照射某金

屬能產生光電效應現象，則該金屬的逸出功應小于

     eV．

⑶近年來，國際熱核聚變實驗堆計劃取得了重大進展，它

利用的核反應方程是→．若和

迎面碰撞，初速度大小分別為v₁、v₂，、、He、的質量分別為m₁、m₂、m₃、m₄，反應后He的速度大小為v₃，方向與的運動方向相同，求中子的速度

(選取m的運動方向為正方向，不計釋放的光子的動量，不考慮相對論效應)．

 【選做題】請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡上把所選題目對應字母后的方框涂滿涂黑．如都作答，則按A、B兩小題評分．

A.（選修模塊3-3）（12分）

⑴下列說法正確的是(       )

A.在一定條件下，物體的溫度可以降到0K；

B.物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功；

C.任何自然過程中，一個孤立系統的總熵不會減�。�

D.系統對外做功16J，向外放熱12J，則系統內能減少4J。

⑵ 對于一定質量的理想氣體，下列說法中正確的是(        )

A、保持壓強不變，同時升高溫度并減小體積；

B、保持溫度不變，同時增加體積并減小壓強；

C、保持體積不變，同時增加壓強并降低溫度；

D、保持體積和壓強不變，降低溫度；

⑶某地區(qū)強風速為14m/s，空氣的密度為1.3kg/m³，若通過截面積為400m²的風能全部用于使風力發(fā)電機轉動，且風能的20%轉化為電能，求該風力發(fā)電機的電功率（結果保留兩位有效數字）。

B.（選修模塊3-4）（12分）

（1）下列說法中正確的是(        )

A.兩列機械波發(fā)生干涉現象，振動加強的點位移總是最大；

B.產生多普勒效應的原因是觀察者和波源之間發(fā)生了相對運動；

C．如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧波在t=0時刻的波形圖，已知波速為10m/s，則圖中x=4m處的P質點振動方程為；

D．狹義相對論認為真空中的光速在不同的慣性參考系中總是相同的。

(2)已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光(       )

 A.在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大；

 B.以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較�。�

 C.從該玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，紅光臨界角較大；

 D.用同一裝置進行雙縫干涉實驗，藍光的相鄰條紋間距較大。

⑶一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30^o，斜邊AB＝a。棱鏡材料的折射率為n=。在此截面所在的平面內，一條光線以45^o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡，求射出點的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。

C．（選修模塊3-5）（12分）

⑴下列物理實驗中，能說明粒子具有波動性的是            

A．通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關系，證明了愛因斯坦方程的正確性

B．通過測試多種物質對X射線的散射，發(fā)現散射射線中有波長變大的成分

C．通過電子雙縫實驗，發(fā)現電子的干涉現象

D．利用晶體做電子束衍射實驗，證實了電子的波動性

⑵氫原子的能級如圖所示．有一群處于n=4能級的氫原子，

這群氫原子能發(fā)出       種譜線，發(fā)出的光子照射某金

屬能產生光電效應現象，則該金屬的逸出功應小于

     eV．

⑶近年來，國際熱核聚變實驗堆計劃取得了重大進展，它

利用的核反應方程是→．若和

迎面碰撞，初速度大小分別為v₁、v₂，、、He、的質量分別為m₁、m₂、m₃、m₄，反應后He的速度大小為v₃，方向與的運動方向相同，求中子的速度

(選取m的運動方向為正方向，不計釋放的光子的動量，不考慮相對論效應)．

第九部分 穩(wěn)恒電流

第一講 基本知識介紹

第八部分《穩(wěn)恒電流》包括兩大塊：一是“恒定電流”，二是“物質的導電性”。前者是對于電路的外部計算，后者則是深入微觀空間，去解釋電流的成因和比較不同種類的物質導電的情形有什么區(qū)別。

應該說，第一塊的知識和高考考綱對應得比較好，深化的部分是對復雜電路的計算（引入了一些新的處理手段）。第二塊雖是全新的內容，但近幾年的考試已經很少涉及，以至于很多奧賽培訓資料都把它刪掉了。鑒于在奧賽考綱中這部分內容還保留著，我們還是想粗略地介紹一下。

一、歐姆定律

1、電阻定律

a、電阻定律 R = ρ

b、金屬的電阻率 ρ = ρ₀（1 + αt）

2、歐姆定律

a、外電路歐姆定律 U = IR ，順著電流方向電勢降落

b、含源電路歐姆定律

在如圖8-1所示的含源電路中，從A點到B點，遵照原則：①遇電阻，順電流方向電勢降落（逆電流方向電勢升高）②遇電源，正極到負極電勢降落，負極到正極電勢升高（與電流方向無關），可以得到以下關系

U_A ? IR ? ε ? Ir = U_B 

這就是含源電路歐姆定律。

c、閉合電路歐姆定律

在圖8-1中，若將A、B兩點短接，則電流方向只可能向左，含源電路歐姆定律成為

U_A + IR ? ε + Ir = U_B = U_A

即 ε = IR + Ir ，或 I = 

這就是閉合電路歐姆定律。值得注意的的是：①對于復雜電路，“干路電流I”不能做絕對的理解（任何要考察的一條路均可視為干路）；②電源的概念也是相對的，它可以是多個電源的串、并聯，也可以是電源和電阻組成的系統；③外電阻R可以是多個電阻的串、并聯或混聯，但不能包含電源。

二、復雜電路的計算

1、戴維南定理：一個由獨立源、線性電阻、線性受控源組成的二端網絡，可以用一個電壓源和電阻串聯的二端網絡來等效。（事實上，也可等效為“電流源和電阻并聯的的二端網絡”——這就成了諾頓定理。）

應用方法：其等效電路的電壓源的電動勢等于網絡的開路電壓，其串聯電阻等于從端鈕看進去該網絡中所有獨立源為零值時的等效電阻。

2、基爾霍夫（克�？品颍┒�律

a、基爾霍夫第一定律：在任一時刻流入電路中某一分節(jié)點的電流強度的總和，等于從該點流出的電流強度的總和。

例如，在圖8-2中，針對節(jié)點P ，有

I₂ + I₃ = I₁ 

基爾霍夫第一定律也被稱為“節(jié)點電流定律”，它是電荷受恒定律在電路中的具體體現。

對于基爾霍夫第一定律的理解，近來已經拓展為：流入電路中某一“包容塊”的電流強度的總和，等于從該“包容塊”流出的電流強度的總和。

b、基爾霍夫第二定律：在電路中任取一閉合回路，并規(guī)定正的繞行方向，其中電動勢的代數和，等于各部分電阻（在交流電路中為阻抗）與電流強度乘積的代數和。

例如，在圖8-2中，針對閉合回路① ，有

ε₃ ? ε₂ = I₃ ( r₃ + R₂ + r₂ ) ? I₂R₂ 

基爾霍夫第二定律事實上是含源部分電路歐姆定律的變體（☆同學們可以列方程 U_P = … = U_P得到和上面完全相同的式子）。

3、Y?Δ變換

在難以看清串、并聯關系的電路中，進行“Y型?Δ型”的相互轉換常常是必要的。在圖8-3所示的電路中

☆同學們可以證明Δ→ Y的結論…

R_c = 

R_b = 

R_a = 

Y→Δ的變換稍稍復雜一些，但我們仍然可以得到

R₁ = 

R₂ = 

R₃ = 

三、電功和電功率

1、電源

使其他形式的能量轉變?yōu)殡娔艿难b置。如發(fā)電機、電池等。發(fā)電機是將機械能轉變?yōu)殡娔�；干電池、蓄電池是將化學能轉變?yōu)殡娔�；光電池是將光能轉變?yōu)殡娔�；原子電池是將原子核放射能轉變?yōu)殡娔�；在電子設備中，有時也把變換電能形式的裝置，如整流器等，作為電源看待。

電源電動勢定義為電源的開路電壓，內阻則定義為沒有電動勢時電路通過電源所遇到的電阻。據此不難推出相同電源串聯、并聯，甚至不同電源串聯、并聯的時的電動勢和內阻的值。

例如，電動勢、內阻分別為ε₁ 、r₁和ε₂ 、r₂的電源并聯，構成的新電源的電動勢ε和內阻r分別為（☆師生共同推導…）

ε = 

r = 

2、電功、電功率

電流通過電路時，電場力對電荷作的功叫做電功W。單位時間內電場力所作的功叫做電功率P 。

計算時，只有W = UIt和P = UI是完全沒有條件的，對于不含源的純電阻，電功和焦耳熱重合，電功率則和熱功率重合，有W = I²Rt = t和P = I²R = 。

對非純電阻電路，電功和電熱的關系依據能量守恒定律求解。 

四、物質的導電性

在不同的物質中，電荷定向移動形成電流的規(guī)律并不是完全相同的。

1、金屬中的電流

即通常所謂的不含源純電阻中的電流，規(guī)律遵從“外電路歐姆定律”。

2、液體導電

能夠導電的液體叫電解液（不包括液態(tài)金屬）。電解液中離解出的正負離子導電是液體導電的特點（如：硫酸銅分子在通常情況下是電中性的，但它在溶液里受水分子的作用就會離解成銅離子Cu²⁺和硫酸根離子S，它們在電場力的作用下定向移動形成電流）。

在電解液中加電場時，在兩個電極上（或電極旁）同時產生化學反應的過程叫作“電解”。電解的結果是在兩個極板上（或電極旁）生成新的物質。

液體導電遵從法拉第電解定律——

法拉第電解第一定律：電解時在電極上析出或溶解的物質的質量和電流強度、跟通電時間成正比。表達式：m = kIt ＝ KQ （式中Q為析出質量為m的物質所需要的電量；K為電化當量，電化當量的數值隨著被析出的物質種類而不同，某種物質的電化當量在數值上等于通過1C電量時析出的該種物質的質量，其單位為kg/C。）

法拉第電解第二定律：物質的電化當量K和它的化學當量成正比。某種物質的化學當量是該物質的摩爾質量M（克原子量）和它的化合價n的比值，即 K =  ，而F為法拉第常數，對任何物質都相同，F = 9.65×10⁴C/mol 。

將兩個定律聯立可得：m = Q 。

3、氣體導電

氣體導電是很不容易的，它的前提是氣體中必須出現可以定向移動的離子或電子。按照“載流子”出現方式的不同，可以把氣體放電分為兩大類——

a、被激放電

在地面放射性元素的輻照以及紫外線和宇宙射線等的作用下，會有少量氣體分子或原子被電離，或在有些燈管內，通電的燈絲也會發(fā)射電子，這些“載流子”均會在電場力作用下產生定向移動形成電流。這種情況下的電流一般比較微弱，且遵從歐姆定律。典型的被激放電情形有

b、自激放電

但是，當電場足夠強，電子動能足夠大，它們和中性氣體相碰撞時，可以使中性分子電離，即所謂碰撞電離。同時，在正離子向陰極運動時，由于以很大的速度撞到陰極上，還可能從陰極表面上打出電子來，這種現象稱為二次電子發(fā)射。碰撞電離和二次電子發(fā)射使氣體中在很短的時間內出現了大量的電子和正離子，電流亦迅速增大。這種現象被稱為自激放電。自激放電不遵從歐姆定律。

常見的自激放電有四大類：輝光放電、弧光放電、火花放電、電暈放電。

4、超導現象

據金屬電阻率和溫度的關系，電阻率會隨著溫度的降低和降低。當電阻率降為零時，稱為超導現象。電阻率為零時對應的溫度稱為臨界溫度。超導現象首先是荷蘭物理學家昂尼斯發(fā)現的。

超導的應用前景是顯而易見且相當廣闊的。但由于一般金屬的臨界溫度一般都非常低，故產業(yè)化的價值不大，為了解決這個矛盾，科學家們致力于尋找或合成臨界溫度比較切合實際的材料就成了當今前沿科技的一個熱門領域。當前人們的研究主要是集中在合成材料方面，臨界溫度已經超過100K，當然，這個溫度距產業(yè)化的期望值還很遠。

5、半導體

半導體的電阻率界于導體和絕緣體之間，且ρ