2016届原子物理热学复习提纲.doc

原子物理复习提纲一、光的本质：波动理论无法解释光电效应的规律（极限频率的存在，从光入射到电子飞出时间极短），爱因斯坦引入量子理论，提出光电效应方程，解释了光电效应规律。二、原子的结构：汤姆生研究阴极射线时发现电子，由此使人类认识到：原子不是组成物质的最小微粒，原子是可以再分的。从而使人类对物质结构的认识进入了一个新时代。卢瑟福进行了粒子散射实验，发现少数粒子发生大角度偏转现象，由此分析得出原子的核式结构模型，摒弃了汤姆生的枣糕模型。玻尔在此基础上，引入量子理论，提出能级的概念。此时人们又认为原子核是不可再分的了。三、原子核的结构：贝克勒耳发现天然放射现象，这证明原子核还是可以再分的，因此原子核一定有其内部结构。人们又开始努力对此进行研究。卢瑟福用粒子轰击氮原子核，发现质子，并预言中子的存在，最终由查德威克发现了中子。质子、中子统称核子，核子在核力的作用下结合在一起。由此人类查清了原子核的结构。(注意核力的性质：短距离作用力，只存在于相邻核子之间)爱因斯坦提出质能方程，使质量与能量联系在一起，使人类开发和利用核能成为现实。重要的知识点：1、能级（基态、激发态），跃迁，光谱。人类发现什么问题，导致能级观点的提出？原子从高能级跃迁到低能级，则会发出光子，光子的能量等于这两个能级的能量差。反之若原子从低能级跃迁到高能级，则需吸收光子，光子的能量等于这两个能级的能量差。若是使原子电离，则入射光子的能量大于能级的能量的绝对值即可，若是使用入射电子碰撞来使原子发生跃迁，则入射电子的能量要大于等于两个能级的能量差。2、卢瑟福粒子散射实验。为什么实验装置要放在真空中？（粒子的穿透性较弱，在空气中只能飞行几厘米）实验现象是什么？（绝大多数粒子方向基本不变，少数粒子发生大角度偏转。注意课本相关图形）分析出的结论是什么？（核式结构模型；原子核的直径约为1015米以下）3、衰变（衰变、衰变）、半衰期（半衰期只有对大量原子核才有意义）；同位素的定义。射线、射线、射线的本质、性质、应用；衰变放出的电子来自于原子核内部的中子变成一个质子和电子，而非核外电子。核反应方程式的意义与写法（注意质量数和核电荷数守恒）。放射性同位素及其应用（利用其射线探伤、消除静电、消毒灭菌、杀死癌细胞、作为示踪原子、在地质和考古中测定地层或文物的年代）。放射线（射线、射线、射线、X射线、中子射线）的危害和防护：适量的辐射对人体有益，过度的辐射会伤害人体，一般可采用时间防护、距离防护、屏蔽防护等方式。4、核反应的类型。人工核反应：如卢瑟福发现质子的核反应方程。查德威克发现中子的核反应方程。衰变：衰变、衰变核裂变： 核聚变：5、核能。平均结合能的含义，原子的平均结合能随质量数变化的曲线。平均结合能越大的原子越稳定，其核子的平均质量越小。理解爱因斯坦质能方程，能进行有关计算。（中的E表示物体所具有的所有能量，不表示核能，方程表明：物体的能量与质量成正比，不能认为质量和能量可以相互转换。质量亏损不意味着质量不守恒。）（已知e=1.601019 C 1u=1.661027 kg证明：、 1eV=1.601019J 、 1u的质量相当于931.5MeV的能量）知道核裂变、核聚变的区别。了解人类利用核能的现状及未来发展方向。（目前广泛应用的是利用铀核裂变，缺点是原料的获取较难，有一定的危险性（切尔诺贝利核事故、日本福岛核事故），反应生成物具有放射性，处理麻烦。核聚变的优点：原料广泛存在（海水中就大量存在），反应生成物是水，容易处理，生成大量有用的中子。 核力作用范围与核聚变条件，核聚变需要高温高压（曾有人声称发明室温核聚变，最后被发现是错误的），热核反应在宇宙中广泛存在（如太阳的能量来自于轻核聚变，根据质能方程，可知太阳的质量不断减小，由此可分析地球绕太阳运动的轨道半径、周期会变大，轨道速度变小），人类正对此进行研究（如托克马克装置），海水中有大量的氚，月球土壤中含大量的氦3，这些都是核聚变的材料。人造太阳、太阳寿命、太阳总功率与地球表面阳光的辐射功率6、牛顿运动定律只适用宏观低速的情况，对微观高速的情况一般不适用。如光子的能量取决于其频率（），光子的动量取决于波长（），均与其速度无关。而动量守恒定律，能量守恒定律对宏观、微观、低速、高速均适用。7、简单计算。A、分析某核反应（通常是衰变）过程中，反应物的质量、动量、动能，与生成物的质量、动量、动能的关系。若将生成物置于匀强磁场中，分析生成物的运动情况（转动方向，轨道半径等）。综合运用质能方程、能量守恒、动量守恒等知识。试自找或自编数道此类题，进行解题训练。B、关于半衰期的简单计算，注意：半衰期的定义（只适用于大量原子）。衰变公式：。根据考纲，这类问题不会太难。C、关于能级的计算题。理解玻尔理论；知道在原子发生能级跃迁时，能级之差与放出或吸收光子的能量相等，轨道半径越小，则电势能越小，动能则越大，总的能量越小（不要误以为电势能和动能之和守恒，有一部分能量转化为光子能量）；从量子数为n的能级向低能级跃迁地，可幅射出1+2+(n-1)种频率的光；此类题可与光电效应相联系。D、某核发生若干次衰变和衰变，生成新核。8、能级跃迁知识有时与光电效应相联系，请编一个这方面的习题。或找几个这方面的题。一、 选择题1、粒子散射实验的结果是 A只有少数粒子穿过金属箔没有明显的偏转 B大多数偏转角超过90，极少数达180 C偏转角最大也没有超过90 D绝大多数粒子穿过金属箔后，没有明显的偏转2、下面是关于玻尔理论的一些基本观点的解释，其中不正确的是 A原子只能处在系列不连续的状态中，每一个状态都对应一定的能量 B原子中，虽然电子不断地做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C原子从一种定态跃迁到另一种定态，它一定要辐射出一定频率的光子 D原子的每一个能量状态都对应有一个电子轨道，而且这些轨道是不连续的3当大量的氢原子从量子数n4的激发态跃迁时，可能辐射的光的谱线有 A3条 B4条 C5条 D6条4下列哪个事实能证明原子核具有复杂的结构A粒子的散射实验 B天然放射现象的发现C阴极射线的发现 D伦琴射线的发现5下面对放射性元素放出的射线的讨沦，正确的是 A每一种放射性元素都能放出、射线 B射线的速度很大，接近光速 C射线是光子流，贯穿本领最强，电离作用最小 D射线是电子流，贯穿本领最强，但电离作用很弱6下列对原子核衰变的简述，哪个是不正确的 A放出一个粒子后，原子核的中子数减1，原子序数增加1 B放出一个粒子后，原子核的质量数少4，核电荷数少2 C放出一个粒子后，原子核的质量数不变，核电荷数增加1 D、经过5次衰变和4次衰变后变为7在原子核的人工转变中，利用中子比用质子更容易击中原子核，其主要理由是因为中子 A、体积较小 B、速度较大 C、能量较大 D、不带电8放射性元素的半衰期是A、质量减少一半所需要的时间 B、原子量减少一半需要的时间C、原子核全部衰变需要的时间的一半 D、原子核有半数发生衰变需要的时间9、衰变为要经过多少次衰变和多少次衰变A8次，6次 B6次，4次 C5次，8次 D6次，8次10、下列核反应方程式中正确的有A+ + B+ + C+ + D + 答案：12345678910DCDBCDDDBBD再思考题：光电效应的定义：入射光的效率对光电效应结果的影响：入射光强度对光电效应结果的影响：光电流的有无及强弱由哪些因素决定？遏止电压的含义：逸出功：光电效应方程：氢原子特征谱线与波尔理论的关系两种曲线及其物理意义：平均结合能原子序数；核子平均质量-原子序数。光的波长与频率的关系：；常识性知识：红外线，可见光（红橙黄绿蓝靛紫），紫外线，X射线，射线频率越来越高，波长越来越短。半衰期、逸出功、荷质比分别取决于什么？常见核反应类型：电荷数守恒，质量数守恒与质量亏损是否矛盾？核力有什么特征：半衰期定义：同位素：射线、射线、射线的本质、性质、应用：热学基础知识分子运动论：1、宏观物体是由大量分子所组成的2、分子永不停息地做无规则运动3、分子间有相互作用的引力和斥力分子力了解用油膜法测分子的直径的原理。会进行有关计算。阿伏伽德罗常数：1mol的任何物质含有的微粒相同，这个数叫阿伏伽德罗常数。（用油膜法测分子的直径，然后由物质的摩尔体积除以该物质分子的体积即可测出阿伏伽德罗常数）布朗运动：悬浮于液体中的微粒不停地做无规则的运动，这种运动叫布朗运动。布朗运动与分子热运动的区别与联系：布朗运动本身不是分子热运动（布朗粒子是由大量分子组成的，在布朗粒子做布朗运动的同时，组成布朗粒子的大量分子同时也在做无规则的热运动），布朗运动是由分子热运动造成的，布朗运动反映了分子热运动。分析下列物理量的含义及其相互关系：A、分子体积 B、分子质量C、摩尔体积 D、摩尔质量E、物体体积 F、物体质量G、物体的密度H、摩尔数 J、分子数 K、阿伏伽德罗常数( 对于固体和液体有下列关系：C/A=D/B=K E/C=F/D=H HK=J 想一想对于气体，这些关系哪个不成立？为什么？ )显然这些关系要自己想懂，不宜死记。两种模型：把分子看作是球，叫球模型，把分子看作是正方体，叫正方体模型。这两种模型都可以用于进行估算。温度：温度是分子平均动能的标志。摄氏温度与热力学温度的关系： （注意：热力学第三定律：绝对零度可以无限接近，但永远达不到）分子引力、分子斥力、分子力的区别。分子力与分子距离的关系（会画其关系曲线，知道一些结论：分子间距离为r0时，分子力为零）分子势能与分子距离的关系（会画其关系曲线，知道一些结论：分子间距离为r0时，分子势能最小）内能：物体内所有分子的分子动能和势能之和叫物体的内能。注意这里的分子动能是指分子做无规则的热运动的动能，与整个物体的宏观运动的动能无关。由内能的定义不难看出一般来说：内能与物体的分子数、温度、体积有关。强调：理想气体由于分子间无相互作用力，所以理想气体体积变化时，不引起分子势能变化。打足了气的足球难以压扁，其原因不在于分子力，而是气压。气体在通常情况下均可看作理想气体。习题：一克的同温度的氢气和一克的同温度的氧气，其分子平均动能和内能大小关系分别怎样？在绝热的情况下压缩气体，则其分子势能、分子动能、内能分别会发生怎样变化？改变物体内能的两种方法：做功和热传递。热力学第一定律：（W是外界对物体所做的功，Q是外界传递给物体的热量，是物体内能的变化，注意每个字母正、负号的物理意义）热力学第二定律的两种表述方式：A、内能只能自动地由高温物体传给低温物体，不能自动地由低温物体传给高温物体而不引起其它变化B、不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。（即一切热机的效率都小于1）。注意理解单一热源的含义。热力学第二定律的本质是一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。分析物体内能的变化有两个思路：1、利用内能的定义。2、利用热力学第一定律。实际应用时，根据具体情况灵活选用。举例：分析在水汽化成等温的水蒸气过程中，其内能、分子势能、分子动能的变化情况如何？（内能增大，分子动能不变，分子势能变大）若冰变成同温的水，情况又如何？物体的溶点与压强有关，一般压强增大，溶点降低。滑冰运动员用的冰鞋上的冰刀，刀口窄，目的是减小接触面，增大压强，降低冰的溶点，使冰融化，形成水膜，减小摩擦力。物体的沸点也与压强有关，压强大则沸点高，压强小则沸点低。在高原烧水，不到100就会沸腾。所以西藏人多吃炒面（用高压锅应该可解决此问题）。问：在宇宙飞船中烧水有无此问题。（答：无此问题，因为宇宙飞船中正常情况下应该有气体，而且其压强正常情况下应是一个标准大气压。但有另外一个问题，不能自动形成对流）能的转化和守恒定律：能量不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化成另一种形式，而能的总量保持不变。注意：这是物理学最基本的定律之一，同学们必须深刻理解！并会灵活运用它来思考和解决问题。问题：很多物质都是热胀冷缩，但水的情况有些特殊，水的温度在4以上时，热胀冷缩，在4以下时，热缩冷胀，因此水在4时密度最大，试分析其重要意义。（提示：当气温低于4时，表面水的温度低，密度小，浮在上面，水面可能结冰，但由于水是热的不良导体，所以下面的水的温度仍较高，不至结冰。若非如此，则冬季气温在0以下时，池塘湖泊江河里的水整体都会结成冰，则水中生命将无法生存。）气体1、 “1mol的任何气体在标准状况（0，1标准大气压）下的体积约为22.4升”2、气体产生压强的原理：大量气体分子做无规则热运动时，频繁地撞击容器壁时，对容器壁产生持续的压力，从而形成压强。由此可知：气体压强与温度有关，温度高，气体分子热运动剧烈，气体压强还与单位体积内的分子数有关（即分子数密度）。3、气体分子与分子之间相互作用力非常小，一般可忽略不计。4、气体体积变化时，分子势能不变。5、物质处于气态时，其分子势能大于其处于液态或固态时的分子势能（即物质由气态变为液态或固态时，其分子势能会变小）。6、一般气体体积变化时会伴随着做功过程。膨胀时对外做功，压缩时外界对气体做功（注意：根据热力学第一定律，如果没有热传递，则气体的内能会改变）。饱和汽：与液体处于动态平衡的汽叫饱和汽。饱和汽的压强与温度及气体的种类有关，与压强无关，不遵守理想气体实验定律。绝对湿度：单位体积空气所含有的水汽分子数，即水汽密度。相对湿度：某温度时空气中水汽的压强与同一温度下饱和水汽压强的比值。相对温度不可能大于1。决定性人体舒适程度的不是绝对湿度，而是相对湿度。理想气氛状态方程，等温变化、等容变化、等压变化方程及图象。固体：固体分子或离子在平衡位置振动。液体：不会长时间在平衡位置附近振动，一段时间后会转移位置，具有流动性。表面张力：液体表面分子之间的距离大于r0，分子力表现为互相吸引，其表面有收缩的趋势。液体表面类似崩紧的橡皮膜。早晨草叶上的露珠、眼角的泪水、水银滴等呈球形，太空失重环境中，水可形成大颗的球体，钢针或硬币可浮于水面，昆虫可停于水面，肥皂泡不易破裂，酒杯中的酒可略高于杯口，等等，均与表面张力有关。固体分晶体和非晶体两种，晶体具有固定的熔点，非晶体没有。晶体分单晶体和多晶体两种，单晶体具有规则的几何形状，各向异性，多晶体和非晶体均没有。再思考题：1、分子运动论的三大观点及事实根据2、热力学三大定律的内容及通常考法3、判断物体内能变化的方法（特别是气体）4、何为对物体做功？何为物体对外做功？5、打足气的足球不易压缩，是因为什么？太空失重环境中，飞船中的气体有压强吗？6、理想气体实验定律，及三种图象。两大热点内容：热力学第一定律；气体状态方程、图象。这两大热点内容也经常联系在一起考。请自找几个这方面的题，然后自编一道这样的题。三水中学高考冲刺试题-原子物理1.关于天然放射现象，叙述正确的是 （ ）A、原子核的天然放射现象说明原子是可分的 B、衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的C、在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D、铀核()衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变E、原子核中任意两个核子间均存在核力，核力的实质是万有引力2.下列说法正确的是（ ）A.是衰变方程 B.是核聚变反应方程C.是核裂变反应方程 D.是原子核人工转变3.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（ ）A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B.氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度增大D.氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离4.一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.下列说法正确的是( )A核反应方程是H+nH+ B聚变反应中的质量亏损1+m2-m3C辐射出的光子的能量E=(m3-m1-m2)c2 D光子的波长5. A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图所示，其中一个放出粒子，另一个放出粒子，与粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示粒子，粒子以及两个剩余核的运动轨迹（ ）Aa为粒子轨迹，c为粒子轨迹 Bb为粒子轨迹，d为粒子轨迹Cb为粒子轨迹，c为粒子轨迹 Da为粒子轨迹，d为粒子轨迹 6. 在卢瑟福的粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ） A原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B正电荷在原子中是均匀分布的 C、原子中存在着带负电的电子 D原子只能处于一系列不连续的能量状态中7. 下列说法正确的是 ( )A原子核分裂成核子时会放出核能 B粒子散射实验使人们认识到原子核本身有复杂的结构C根据玻尔的原子理论，在氢原子中，量子数n越大，原子能级的能量也越大D氡222衰变成钋218，半衰期为3.8天，因此200个氡222原子核经过3.8天后剩下90个8氢原子第一能级是-13.6eV，第二能级是-3.4eV如果一个处于基态的氢原子受到一个能量为11eV的光子的照射，则这个氢原子 ( )A吸收这个光子，跃迁到第二能级，放出多余的能量B吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍高的状态C吸收这个光子，跃迁到比第二能级能量稍低的状态D不吸收这个光子9二十世纪初，为了研究物质的内部结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图所示是（ ）A.卢瑟福的粒子散射实验装置 B.卢瑟福发现质子的实验装置C.汤姆逊发现电子的实验装置 D.查德威克发现中子的实验装置10月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（）”与氘核聚变，下列说法中正确的是( )A核反应方程为 B核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量C氨3（）一个核子的结合能大于氦4（）一个核子的结合能D氦3（）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 E. 目前核电站都采用聚变反应发电11有以下说法, 其中正确的说法是( )A原子核放出粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素B卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构C光电效应实验揭示了光的粒子性D玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念E氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子F原子核的平均结合能越大，则其核子的平均质量越大，原子核越稳定三水中学高考冲刺试题-热学1下面关于分子力的说法中不正确的有（ ）A.铁丝很难被拉长，这一事实说明铁丝分子间存在引力B.水很难被压缩，这一事实说明水分子间存在斥力C.将打气管的出口端封住，向下压活塞，当空气被压缩到一定程度后很难再压缩，这一事实说明这时空气分子间表现为斥力D.磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力2.关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）A. 遵守热力学第一定律过程一定能实现 B.物体从单一热源吸收的热量可全部用于做功C.吸收了热量的物体，其内能一定增加 D.压缩气体总能使气体的温度升高3. 下列说法正确的是( )A.布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映B.没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能C.知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数D.内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同4.地面附近有一正在上升的空气团,它与外界的热交换忽略不计,已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能) ( )A.体积减小,温度降低 B.体积减小,温度不变C.体积增大,温度降低 D.体积增大,温度不变5已知理想气体的内能与温度成正比。如图所示的实线为汽缸内一定质量的理想气体由状态1到状态2的变化曲线，则在整个过程中汽缸内气体的内能（ ）A先增大后减小B先减小后增大 C单调变化D保持不变6如图10所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的空气，气缸固定不动，外界温度恒定。一条细线左端连接在活塞上，另一端跨过定滑轮后连接在一个小桶上，开始时活塞静止。现在不断向小桶中添加细沙，使活塞缓慢向右移动（活塞始终未被拉出气缸）。忽略气体分子间相互作用，则在活塞移动过程中，下列说法正确的是（ ）A气缸内气体的分子平均动能变小 B气缸内气体的压强变小C气缸内气体向外放出热量 D气缸内气体从外界吸收热 7如图2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F0为斥力，F0为引力a、b、c、d为x轴上四个特定的位置现把乙分子从a处由静止释放，则()A乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加8.（I）下列说法正确的是 （A）气体的内能是分子热运动的动能和分子间的势能之和；（B）气体的温度变化时，其分子平均动能和分子间势能也随之改变；（C）功可以全部转化为热，但热量不能全部转化为功；（D）热量能够自发地从高温物体传递到低温物体，但不能自发地从低温物体传递到高温物体；（E）一定量的气体，在体积不变时，分子每秒平均碰撞次数随着温度降低而减小；（F）一定量