【步步高】（广东专用）高考物理二轮复习 专题七 热学和原子物理训练.doc

【步步高】（广东专用）2015高考物理二轮复习 专题七 热学和原子物理训练 专题定位本专题主要解决的是分子动理论、气体性质、热力学定律和原子物理的基本内容，其要求都为级，高考对本部分内容的考查都为选择题高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：分子大小的估算；分子动理论内容的理解；物态变化中的能量问题；气体实验定律的理解和简单计算；固、液、气三态的微观解释和理解；热力学定律的理解和简单计算；油膜法估测分子大小等内容；原子的能级跃迁和原子核的衰变规律；核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算；原子物理部分的物理学史和、三种射线的特点及应用等应考策略由于本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好五大块知识：一是分子动理论；二是从微观角度分析固、液、气的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律；五是原子物理以这五块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆1分子动理论(1)分子大小阿伏加德罗常数na6.021023 mol1.分子体积：v0(占有空间的体积)分子质量：m0.油膜法估测分子的直径：d.(2)分子热运动的实验基础：扩散现象和布朗运动扩散现象特点：温度越高，扩散越快布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规则的运动，颗粒越小、温度越高，运动越剧烈(3)分子间的相互作用力和分子势能分子力：分子间引力与斥力的合力分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0时，分子势能最小2固体和液体(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同晶体具有确定的熔点单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间液晶具有流动性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切3气体实验定律(1)等温变化：pvc或p1v1p2v2；(2)等容变化：c或；(3)等压变化：c或；(4)理想气体状态方程：c或.4热力学定律(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化(2)热力学第一定律公式：uwq；符号规定：外界对系统做功，w0；系统对外界做功，w0；系统向外界放出热量，q0；系统内能减少，u0.(3)热力学第二定律热力学第二定律的表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)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(按机械能和内能转化的方向性表述)第二类永动机是不可能制成的5能级和能级跃迁(1)轨道量子化核外电子只能在一些分立的轨道上运动rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能处于一系列不连续的能量状态en(n1,2,3，)(3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射一定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hemen.(4)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数n.6原子核的衰变衰变类型衰变衰变衰变方程xyhexye衰变实质2个质子和2个中子结合成一整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子2h2nhenhe衰变规律质量数守恒、电荷数守恒7.射线、射线、射线之间的区别名称射线射线射线实质氦核流电子流光子速度约为光速的约为光速的99%光速电离作用很强较弱很弱贯穿能力很弱较强最强8.核反应、核能、裂变、轻核的聚变(1)在物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律(2)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即emc2或emc2.(3)核物理中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变(4)核能的计算：emc2，其中m为核反应方程中的质量亏损；em931.5 mev，其中质量亏损m以原子质量单位u为单位(5)原子核的人工转变卢瑟福发现质子的核反应方程为：nheoh查德威克发现中子的核反应方程为：behe6cn约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：alhepn，psie9光电效应及其方程(1)光电效应的规律：入射光的频率大于金属的极限频率才能产生光电效应；光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关；光电流的强度与入射光的强度成正比；光电子的发射几乎是瞬时的，一般不大于109 s.(2)光电效应方程：ekhw0.考向1对分子动理论的理解例1(双选)以下说法中正确的是()a分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力b悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则c分子质量不同的两种气体温度相同，它们的分子平均动能一定相同d只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积解析分子间引力和斥力总是同时存在，故选项a错误；布朗运动就是液体分子对悬浮颗粒撞击的不平衡形成，故选项b正确；温度是分子平均动能的标志，故选项c正确；气体分子之间距离较大，这样计算出的分子体积远大于实际分子体积，故选项d错误答案bc以题说法解答分子动理论相关问题时应注意：(1)熟练掌握阿伏加德罗常数的有关计算；(2)了解扩散现象及布朗运动的实质；(3)掌握分子力的特点及分子力做功与分子势能变化的关系；(4)知道物体内能变化的微观因素和宏观因素 (双选)(2014广东江门模拟)下列说法中正确的是()a昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用b悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显c理想气体等温膨胀过程一定向外界放出热量d温度升高1 也即升高1 k答案ad解析昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用，选项a正确；悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显，选项b错误；根据uwq，理想气体等温膨胀过程u0，w0，故一定从外界吸收热量，选项c错误；绝对温标和摄氏温标只是起点不同，大小是相等的，所以温度升高1 也即升高1 k，选项d正确考向2热力学定律与气体性质的综合问题例3(双选)(2014广东17)用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图1所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体()图1a体积减小，内能增大b体积减小，压强减小c对外界做负功，内能增大d对外界做正功，压强减小解析实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想气体充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则w0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即q0，根据热力学第一定律uwq知，内能增大，温度升高，选项a、c正确；根据理想气体状态方程c可判断压强一定增大，选项b、d错误答案ac以题说法分析热力学第一定律的问题抓好以下两点：(1)注意符号正负的规定若研究对象为气体，对气体做功的正负由气体体积的变化决定气体体积增大，气体对外界做功，w0.(2)改变物体内能的两种方式：做功和热传递，不能认为物体吸热(或对物体做功)，物体的内能就一定增加 (双选)用微波炉加热三个鸡蛋(此时餐盒盖子中间的阀门是打开的)，拿出微波炉后立即关闭阀门，如图2所示设盖子和阀门不漏气、忽略餐盒的容积变化在常温下放置一段时间后()图2a餐盒内气体压强将会减小b餐盒内气体将会放热c鸡蛋的内能将会增大d若再次打开阀门，餐盒内气体将会对外做功答案ab解析因为餐盒内的气体进行等容变化，所以加热后的餐盒在常温下放置一段时间后，温度降低，根据c可知，餐盒内气体压强将会减小，选项a正确；由uwq，因为w0，u0，所以q0，餐盒内气体将会放热，选项b正确；鸡蛋的温度降低，内能将会减小，选项c错误；若再次打开阀门，由于压强变大，餐盒内气体的体积将减小，故外界将会对气体做功，选项d错误考向3对玻尔原子理论的理解例3(单选)下列说法正确的是()a当大批氢原子从n4能级跃迁到n1能级时，氢原子会产生3种频率的光子b卢瑟福提出了原子的核式结构模型c衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的d玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，和现代量子理论是一致的解析一群处于n4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生6种不同频率的光子，a错；衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故c错误；玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，但和现代量子理论是不一致的，在现代量子力学中，玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子出现机会最多的地方，选项d错误答案b以题说法关于原子跃迁要注意以下四方面：(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数n.(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hemen)时，光子才能被吸收(3)“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子(4)入射光子能量大于电离能(heen)时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能 (双选)下列说法正确的是()a氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大b在衰变过程释放的三种射线中，射线的穿透力最弱c汤姆生发现电子，揭示了原子的核式结构d如图3为氢原子的能级图，n为量子数当氢原子核外电子由n2的轨道跃迁到n3的轨道的过程中，吸收光子的能量是1.89 ev图3答案bd解析氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，克服电场力做功，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大，所以a错误；衰变过程释放的三种射线中，射线的穿透力最弱，电离能力最强，射线的穿透力最强，电离能力最弱，射线的穿透力和电离能力介于两者之间，所以b正确；汤姆生发现电子，提出枣糕式模型，卢瑟福的散射实验揭示了原子的核式结构，所以c错误；当氢原子核外电子由n2的轨道跃迁到n3的轨道的过程中，吸收光子的能量e1.51(3.4) ev1.89 ev，所以d正确考向4对原子和原子核知识的综合考查例4(双选)下列说法正确的是()a温度越高，放射性元素的半衰期越长b天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构c卢瑟福首先发现中子d重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能解析放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，选项a错误；天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，选项b正确；中子由查德威克首先发现，选项c错误；重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，选项d正确答案bd (双选)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若产生的核能全部被光子带走下列说法正确的是()a核反应方程是hnhb聚变反应中的质量亏损mm1m2m3c辐射出光子的能量e(m3m1m2)cd光子的波长答案bd解析核反应方程应是hnh，所以a错；聚变反应中的质量亏损mm1m2m3，b正确；辐射出光子的能量e(m1m2m3)c2，c错；由(m1m2m3)c2可知，光子的波长，d正确(限时：30分钟)题组1对分子动理论及固体、液体的考查1(双选)(2014新课标33改编)(1)下列说法正确的是()a悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动b空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果c彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点d高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故答案bc解析悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项a错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项b正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项c正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，故水的沸点也较低，选项d错误2(双选)下列说法正确的是()a晶体都具有确定的熔点b布朗运动就是物质分子的无规则热运动c一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能可能减小d气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故答案ac解析晶体具有确定的熔点，选项a正确；布朗运动是悬浮在液体(气体)中的固体颗粒受到液体(气体)分子撞击的不平衡造成的，不是物体分子的无规则运动，选项b错误；分子的平均动能是温度的标志，气体的压强增大，温度可能减小，选项c正确；气体分子间距大于10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是由于气体的分子运动的无规则造成的，选项d错误3(双选)下列说法正确的是()a单晶体和多晶体在物理性质上均表现为各向异性b墨水滴入水中出现扩散现象，这是分子无规则运动的结果c不可能从单一热源吸收的热量全部用来做功d缝衣针漂浮在水面上是表面张力作用的结果答案bd题组2对热力学定律和气体性质的考查4(双选)(2014山东36改编)如图1所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体当环境温度升高时，缸内气体()图1a内能增加b对外做功c压强增大d分子间的引力和斥力都增大答案ab解析当环境温度升高时，压强不变，缸内气体膨胀对外做功，理想气体内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项为a、b.5(单选)(2014重庆10改编)重庆出租车常以天然气作为燃料，加气站储气罐中天然气的温度随气温升高的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为理想气体)()a压强增大，内能减小b吸收热量，内能增大c压强减小，分子平均动能增大d对外做功，分子平均动能减小答案b解析储气罐内气体体积及质量均不变，温度升高，气体从外界吸收热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有b正确6(双选)如图2所示，一定质量的理想气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列表述正确的是()图2a气体从外界吸收热量b气体分子的平均动能减少c外界对气体做正功d气体分子撞击器壁的作用力增大答案ad解析由pv图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，气体对外做功，w0；根据理想气体状态方程：c可知，气体温度升高，理想气体内能由温度决定，故内能增加，即u0，根据热力学第一定律：uwq可知，q0，气体从外界吸收热量，故a正确；由pv图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，由理想气体状态方程：c可知，气体温度升高，温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能增大，故b错误；由pv图象可知，由a到b气体的体积增大，气体对外做功，故c错误；由pv图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，单位体积内分子数减少，又压强增大，故气体分子撞击器壁的作用力增大，故d正确7(单选)现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是()答案b解析根据气体定律，空气等温压缩过程中pvc，即压强与体积成反比，压强与体积的倒数成正比，b正确题组3对玻尔原子理论的理解8(单选)一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中()a原子要吸收一系列频率的光子b原子要吸收某一种频率的光子c原子要发出一系列频率的光子d原子要发出某一种频率的光子答案c解析根据玻尔理论，一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中，原子也由高能态向低能态跃迁，辐射出一系列频率的光子，选项c正确9(双选)下列说法正确的是()a普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一b玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律c德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想d一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小答案ac解析普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项a正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但它只能成功地解释氢原子光谱的实验规律，选项b错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，选项c正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，选项d错误10(双选)(2014山东39改编)氢原子能级如图3所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是()图3a氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级c一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级答案cd解析能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，a错误；由emenh可知，b错误，d正确；根据c3可知，辐射的光子频率最多3种，c正确11(双选)如图4所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.623.11 ev，镁板的电子逸出功为5.9 ev，以下说法正确的是()图4a用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射镁板一定不能产生光电效应现象b用能量为11.0 ev的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态c处于n2能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离d处于n4能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离答案bd题组4对原子及原子核知识的综合考查12(双选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是()a.bi的半衰期是5天，12 g bi经过15天后还有1.5 g未衰变b结合能越大，原子核越稳定c放射性元素放射出的射线