专题十二：热学 近代物理（原卷版）

二轮复习专题十二：热学近代物理（原卷版）二轮复习专题十二：热学近代物理（原卷版）TOC\t"二轮标题1,1,二轮复习2,2,二轮复习3,3"\h01考情分析 202知识构架 403题型突破 5一、热学 5考向一：分子动理论 8考向二：固体和液体 9考向三：气体实验定律及应用 10考向四：气体实验定律和热力学定律图像问题 13考向五：气体实验定律和热力学定律综合应用 15二、近代物理 20考向一：能级跃迁 22考向二：光电效应 23考向三：核反应 2404自我提升 28

01考情分析往年命题规律从近3年以来的高考命题来分析，热学属于必考考点之一，并且考查概率逐年增大，常以选择题和简答题的形式考查，难度为简答题和中档题，常结合实际场景和图像进行考查；近代也属于必考考点之一，常以选择题的形式进行考查，考查难度较为简单。考点频次总结考点2025年2024年2023年热学浙江·高考真题天津·高考真题江西·高考真题全国卷·高考真题重庆·高考真题河北·高考真题甘肃·高考真题北京·高考真题湖南·高考真题安徽·高考真题江苏·高考真题山东·高考真题河南·高考真题福建·高考真题黑吉辽蒙·高考真题湖北·高考真题海南·高考真题广东·高考真题上海·高考真题天津·高考真题贵州·高考真题浙江·高考真题海南·高考真题北京·高考真题甘肃·高考真题广西·高考真题河北·高考真题山东·高考真题湖南·高考真题全国甲卷·高考真题新疆河南·高考真题福建·高考真题安徽·高考真题辽宁·高考真题福建·高考真题河北·高考真题重庆·高考真题广东·高考真题天津·高考真题北京·高考真题浙江·高考真题海南·高考真题上海·高考真题江苏·高考真题新课标卷·高考真题湖南·高考真题全国乙卷·高考真题全国甲卷·高考真题近代物理天津·高考真题海南·高考真题浙江·高考真题重庆·高考真题甘肃·高考真题四川·高考真题北京·高考真题广东·高考真题湖南·高考真题河北·高考真题陕晋青宁卷·高考真题安徽·高考真题山东·高考真题河南·高考真题福建·高考真题云南·高考真题广西·高考真题黑吉辽蒙·高考真题湖北·高考真题海南·高考真题江苏·高考真题上海·高考真题天津·高考真题贵州·高考真题重庆·高考真题浙江·高考真题海南·高考真题北京·高考真题甘肃·高考真题安徽·高考真题广东·高考真题广西·高考真题江西·高考真题河北·高考真题山东·高考真题湖南·高考真题湖北·高考真题全国甲卷·高考真题新疆河南·高考真题江苏·高考真题福建·高考真题辽宁·高考真题福建·高考真题河北·高考真题重庆·高考真题广东·高考真题天津·高考真题北京·高考真题山东·高考真题上海·高考真题浙江·高考真题湖北·高考真题辽宁·高考真题海南·高考真题江苏·高考真题新课标·高考真题湖南·高考真题全国乙卷·高考真题全国甲卷·高考真题浙江·高考真题2026年向预测2026年高考热学的考查围绕基本概念和气体状态方程和热力学定律的综合应用进行考查，会结合实际场景进行考查，例如拔火罐、充气放气、自制火箭等，重点气缸模型、水柱模型；近代物理主要考查对于原子物理的基本概念的理解，考查难度不会太大，主要围绕能级跃迁、光电效应和核反应进行考查。素养目标1.掌握理想气体的状态方程，并结合模型解决问题；2.掌握能级跃迁、光电效应和核反应的基本解题思路。核心能力1.应用理想气体状态的方程的模型化能力，从题目中获取等压、等容、等温模型，液柱模型和气缸模型；2.掌握核反应配平的基本思路和结合能的计算方法。

02知识构架

03题型突破一、热学【知识储备】（一）分子动理论固体和液体1．估算问题(1)分子总数：N＝nNA＝eq\f(m,M)NA＝eq\f(V,Vmol)NA.特别提醒：对气体而言，V0＝eq\f(V,N)不等于一个气体分子的体积，而是表示一个气体分子占据的空间．(2)两种分子模型：①球体模型：V＝eq\f(4,3)πR3＝eq\f(1,6)πd3(d为球体直径)；②立方体模型：V＝a3.2．分子热运动：分子永不停息地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，即平均速率越大，但某个分子的瞬时速率不一定大．3．分子间作用力、分子势能与分子间距离的关系(如图)4．气体压强的微观解释5．晶体与非晶体分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则物理性质各向异性各向同性熔点确定不确定原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则联系晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化6．液体(1)表面张力：使液体表面积收缩到最小．(2)液晶：既具有液体的流动性又具有晶体的光学各向异性．（二）气体实验定律理想气体状态方程1．压强的计算(1)被活塞或汽缸封闭的气体，通常分析活塞或汽缸的受力，应用平衡条件或牛顿第二定律求解，压强单位为Pa.(2)水银柱密封的气体，应用p＝p0＋ph或p＝p0－ph计算压强，压强p的单位为cmHg或mmHg.2．合理选取气体变化所遵循的规律列方程(1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解．(2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解．3．关联气体问题解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解．（三）热力学定律1．改变物体内能的两种方式(1)做功；(2)热传递．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能变化量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W.(3)表达式中的正、负号法则：物理量＋－W外界对物体做功物体对外界做功Q物体吸收热量物体放出热量ΔU内能增加内能减少3．能量守恒定律(1)内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．(2)条件性能量守恒定律是自然界的普遍规律，某一种形式的能是否守恒是有条件的．(3)第一类永动机是不可能制成的，它违背了能量守恒定律．4．热力学第二定律的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体．(2)开尔文表述：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．或表述为“第二类永动机是不可能制成的”．5．热力学第二定律的微观意义一切自发过程总是沿着分子热运动的无序度增大的方向进行．6．第二类永动机不可能制成的原因是违背了热力学第二定律．【必备能力】（一）气体实验定律的应用1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律内容一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)拓展：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔTeq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)拓展：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT微观解释一定质量的某种理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变．体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强增大一定质量的某种理想气体，温度升高时，分子的平均动能增大．只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变图象2．理想气体状态方程(1)理想气体：在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体．①在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体．②理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定．(2)理想气体状态方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.(质量一定的理想气体)（二）热力学定律与气体实验定律相结合1．理想气体相关三量ΔU、W、Q的分析思路(1)内能变化量ΔU①由气体温度变化分析ΔU：温度升高，内能增加，ΔU>0；温度降低，内能减少，ΔU<0.②由公式ΔU＝W＋Q分析内能变化．(2)做功情况W由体积变化分析气体做功情况：体积膨胀，气体对外界做功，W<0；体积被压缩，外界对气体做功，W>0.(3)气体吸、放热Q一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况：Q>0，吸热；Q<0，放热．2．对热力学第二定律的理解：热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响．【考向预测】考向一：分子动理论例1（2026·江苏·一模）如图所示为甲、乙两分子间的作用力F与分子间距离r的关系图像。若甲固定，乙从无穷远处逐渐靠近甲，则分子势能最小时分子间距离为（

例1A．r1 B．r2 C．r3 D．r4例2（2026·江苏·二模）如图甲为一气缸，其升降部分由M、N两筒组成，两筒间密闭了一定质量的理想气体。图乙为气体分子速率分布曲线，初始时刻气缸内气体所对应的曲线为b例2A．气体对外界做功，内能减少B．密闭气体压强增大，分子平均动能不变C．容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数增加D．密闭气体的分子速率分布曲线可能会由b曲线变成a曲线考向二：固体和液体例3例3A．水银能浸润玻璃B．水银很难被压缩是因为液体分子间不存在空隙C．水银滴呈球形是因为水银滴表面层分子间引力与斥力相等D．将两端开口的细玻璃管竖直插入水银中，管内水银面低于管外水银面变3-1（2026·山东泰安·一模）关于下列四幅插图，以下说法正确的是（）变3-1A．图甲中小炭粒在水中的运动位置连线图说明了小炭粒分子在做无规则运动B．图乙中石蜡在云母片上熔化成椭圆形，说明石蜡是晶体C．图丙为食盐晶体的微观结构，具有空间上的周期性D．图丁中一只水黾能停在水面上，是因为受到液体的表面张力考向三：气体实验定律及应用例4例4A．压强小于大气压强 B．内能增大C．单位体积内的分子数保持不变 D．单位面积上分子撞击器壁的作用力变大变4-1（多选）（2025·山东·一模）如图所示粗细相同、导热良好的薄壁形管竖直放置，左管开口，右管封闭。管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高，左管内水银面到管口的距离，右管内封闭的空气柱长度。现用活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面齐平。已知大气压强恒为，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是（）变4-1A．活塞向下移动的距离为B．左管内水银面向下移动的距离为C．稳定后右管中气体的压强为D．稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐低于右管变4-2（2025·陕西榆林·模拟预测）如图所示，一个上端封闭、下端装有阀门的“”形管，右侧的玻璃管长度大于左侧，且两根玻璃管均具有良好的导热性。两侧的玻璃管内分别封闭了一定质量的理想气体A和B，气体的长度分别为和，已知。假设玻璃管内的温度等于环境温度，下列说法正确的是（）变4-2A．若环境温度缓慢升高，则封闭气体的长度B．若环境温度缓慢升高，则封闭气体的长度C．打开阀门缓慢放出少量水银后，则封闭气体的长度D．打开阀门缓慢放出少量水银后，则封闭气体的长度例5（2026·贵州贵阳·一模）如图，一上端有卡销、容积为的内壁光滑的汽缸竖直放置在水平地面上，一定质量的理想气体被一厚度不计的活塞密封在汽缸内。初始时封闭气体压强为（为大气压强），温度为，体积为。现对气体缓慢加热，使活塞刚好上升到卡销处时停止加热，然后立即在活塞上加细砂并保持缸内气体温度不变，让活塞缓慢下降，使缸内气体体积变回。求：例5(1)活塞刚上升到卡销处时，缸内气体的温度；(2)所加细砂的总质量与活塞质量的比值。变5-1（2025·湖北武汉·模拟预测）如图所示，两端开口的导热汽缸竖直放置，用轻杆连接的A、B两活塞面积分别为、，质量分别为、1kg。用销钉P将A栓住，环境温度为300K，封闭气体压强为。已知大气压强，重力加速度大小g取，不计一切摩擦，缸内气体可视为理想气体。变5-1(1)当环境温度变为285K时，求封闭气体的压强。(2)当环境温度变为多少时，拔掉销钉后活塞还能保持静止？例6（2026·湖北襄阳·一模）车载气垫床体积小、重量轻、便于携带。现有一气垫床，充气前内部气体的压强等于大气压强，体积为，使用充气筒给气垫床充气，使其内气体体积增加到，压强增加到，此充气过程中环境的热力学温度为并保持不变，气垫床导热性能良好，气垫床内气体可视为理想气体。例6(1)若充气过程中，该充气筒每次从大气中吸取压强为的气体体积是恒定的。已知需打气220次才能使气垫床达到目标状态（内部体积9V，压强求该充气筒每次吸取气体的体积；(2)若夜间环境的热力学温度降为，充好气后的气垫床体积减小到，求此时气垫床内气体的压强。（答案用分数表示）总结提升1．解题基本思路2．分析气体状态变化的问题要抓住三点(1)弄清一个物理过程分为哪几个阶段．(2)找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的．(3)明确哪个阶段应遵循什么实验定律．考向四：气体实验定律和热力学定律图像问题例7（25-26高三上·江苏无锡·期末）如图所示，一定质量的理想气体经历阿特金森循环abcdea，全过程可视为由两个绝热过程ab、cd，两个等容过程bc、de和一个等压过程ea例7A．在a→b的过程中，气体分子的平均动能变小B．在b→c的过程中，单位时间内撞击单位面积容器壁的分子数不变C．在c→d的过程中，气体的内能在增加D．在一次循环过程中气体吸收的热量大于放出的热量变7-1（2026·湖北·一模）密闭容器内装有一定质量的理想气体，从状态a开始，经状态b、c、d再回到状态a，如图所示，其中图线bc、da平行于横轴.下列说法正确的是（

）变7-1A．从a到b，气体从外界吸热B．从b到c，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数增多C．从c到d，气体内能减小D．从d到a，外界对气体做功例8（2026·山东济南·模拟预测）如图甲所示，有一开口向下，高度为、底面积为的绝热气缸固定在水平面上，气缸内部有加热装置，在缸口处有固定卡环，绝热活塞与气缸内壁之间无摩擦力。将一定质量的理想气体封闭在活塞上方，开始时封闭气体的温度为，压强为，活塞正好位于气缸的中间位置。现通过电热丝缓慢加热，封闭气体先后经历了如图乙所示的由的状态变化过程，图中标出的量为已知量。已知外界大气压强为，重力加速度为，活塞的厚度不计，求：例8(1)活塞的质量以及活塞刚运动到卡环时缸内气体的温度；(2)若已知气体的内能为（为已知常量），求过程中缸内气体吸收的热量。例9（2026·河北·一模）在如图所示的V-T图像中，一定质量的理想气体从状态a出发，经历（a→b→c→d→a的循环过程回到状态a。已知气体在状态d下的压强为求：例9(1)气体在状态c下的压强；(2)整个过程气体吸收或放出的热量。总结提升1．气体的状态变化可由图象直接判断或结合理想气体状态方程eq\f(pV,T)＝C分析．2．气体的做功情况、内能变化及吸放热关系可由热力学第一定律分析．(1)由体积变化分析气体做功的情况：体积膨胀，气体对外做功；气体被压缩，外界对气体做功．(2)由温度变化判断气体内能变化：温度升高，气体内能增大；温度降低，气体内能减小．(3)由热力学第一定律ΔU＝W＋Q判断气体是吸热还是放热．(4)在p－V图象中，图象与横轴所围面积表示对外或外界对气体整个过程中所做的功．考向五：气体实验定律和热力学定律综合应用例10（2026·湖南邵阳·一模）“拔火罐”是我国传统医学的一种疗法。治疗时，医生用点燃的酒精棉球加热一个小罐内的空气，随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位。加热后小罐内空气温度为，室内温度为，罐内气体从温度冷却至温度过程中向外界放出热量6.65J。已知，。大气压强为，不考虑因皮肤被吸入罐内导致空气体积变化的影响。求：例10(1)冷却至温度时罐内气体的压强；(2)从温度自然冷却至室温过程中罐内气体内能的变化。例11（2026·广东深圳·一模）如图所示，竖直放置在水平面上的两汽缸底部由容积可忽略的细管连接，左、右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、2S，左、右两汽缸内各有一个活塞将缸内封闭一定质量的理想气体，左、右活塞质量分别为0.5m、2m，轻质细弹簧上端与天花板连接、下端与左侧汽缸内活塞相连。初始时，两缸内活塞离缸底的距离均为h，两活塞相平，大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸导热性能良好，环境温度为，封闭气体质量保持不变，弹簧的劲度系数为k，弹簧始终在弹性限度内，汽缸足够长，求：例11(1)开始时弹簧的形变量；(2)使环境温度缓慢升高为2，则右侧汽缸中活塞移动的距离为多少？(3)若（2）过程中系统内能增加了，则系统吸收的热量为多少？总结提升解决热力学第一定律与气体实验定律的综合问题的思维流程【直击真题】1．（2025·江苏·高考真题）一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时（

）

A．分子的数密度较大B．分子间平均距离较小C．分子的平均动能较大D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少2.（2025·重庆·高考真题）易碎物品运输中常采用缓冲气袋减小运输中冲击。若某次撞击过程中，气袋被压缩（无破损），不计袋内气体与外界的热交换，则该过程中袋内气体（视为理想气体）（）A．分子热运动的平均动能增加 B．内能减小C．压强减小 D．对外界做正功3.（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（）A．和过程，外界对气体做功相同B．和过程，气体放出的热量相同C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同4.（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（）A． B．C． D．5.（多选）（2025·河南·高考真题）如图，一圆柱形汽缸水平固置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（）A．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移B．固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移C．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移D．保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移6.（2025·山东·高考真题）如图所示，上端开口，下端封闭的足够长玻璃管竖直固定于调温装置内。玻璃管导热性能良好，管内横截面积为S，用轻质活塞封闭一定质量的理想气体。大气压强为，活塞与玻璃管之间的滑动摩擦力大小恒为，等于最大静摩擦力。用调温装置对封闭气体缓慢加热，时，气柱高度为，活塞开始缓慢上升；继续缓慢加热至时停止加热，活塞不再上升；再缓慢降低气体温度，活塞位置保持不变，直到降温至时，活塞才开始缓慢下降；温度缓慢降至时，保持温度不变，活塞不再下降。求：(1)时，气柱高度；(2)从状态到状态的过程中，封闭气体吸收的净热量Q（扣除放热后净吸收的热量）。7.（2023·广东·高考真题）在驻波声场作用下，水中小气泡周围液体的压强会发生周期性变化，使小气泡周期性膨胀和收缩，气泡内气体可视为质量不变的理想气体，其膨胀和收缩过程可简化为如图所示的图像，气泡内气体先从压强为、体积为、温度为的状态等温膨胀到体积为、压强为的状态，然后从状态绝热收缩到体积为、压强为、温度为的状态到过程中外界对气体做功为．已知和．求：

（1）的表达式；（2）的表达式；（3）到过程，气泡内气体的内能变化了多少？二、近代物理【知识梳理】（一）光电效应1．光电效应两条对应关系(1)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大；(2)光照强度大(同种频率的光)→光子数目多→发射光电子多→光电流大．2．定量分析时应抓住三个关系式爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0最大初动能与遏止电压的关系Ek＝eUc逸出功与截止频率的关系W0＝hνc3．光电效应的四类图像分析图像名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系Ek＝hν－hνc(1)截止频率：图线与ν轴交点的横坐标νc(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标(2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值(3)最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2(2)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)(1)截止频率νc：图线与横轴的交点的横坐标(2)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke(注：此时两极之间接反向电压)（二）能级跃迁1．玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝En－Em.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s)(3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．2．氢原子的能量和能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.②半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10m.(2)氢原子的能级图，如图所示（三）核反应和核能1．核衰变问题(1)核衰变规律：m＝m0，N＝N0.(2)α衰变和β衰变次数的确定方法①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数．②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解．2．核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2.(2)根据1u(原子质量单位)相当于931.5MeV的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)．3．核反应方程中电荷数守恒，质量数守恒，有质量亏损．【必备能力】（一）能级跃迁计算1．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子．光子的频率ν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(E高－E低,h).(2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE.2．光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1.(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N＝Ceq\o\ar(2,n)＝n（n−1）23．电离(1)电离态：n＝∞，E＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量．例如：氢原子从基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV（二）核能计算1.核能的计算方法(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．(2)根据ΔE＝Δm×931.5MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．(3)根据核子比结合能来计算核能：原子核的结合能＝核子比结合能×核子数．【考向预测】考向一：能级跃迁例12（2026·山东德州·一模）钛金属因其优异的性能在许多领域都有应用。已知钛金属的逸出功，可见光的光子能量介于1.63eV~3.10eV之间，氢原子的能级图如图所示。若大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，使它们发出的光子分别照射钛金属，对该过程下列说法正确的是（）例12A．跃迁过程最多能产生6种不同频率的光B．放出的所有光子中，没有可见光C．能够使钛金属发生光电效应的有2种频率的光D．用这些光照射钛金属，逸出光电子初动能的最大值为7eV考向二：光电效应例13（2026·广东汕头·一模）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为，普朗克常量为h，光速为c，下列说法正确的是（）例13A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到BC．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为例14（2026·浙江·二模）如图甲为氢原子能级示意图，图乙为研究光电流与电压关系的电路。一群处于能级的氢原子自发跃迁，辐射出的光照射光电管的阴极K，通过实验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变化的图线，则下列说法正确的是（）例14A．图丙中的值为B．与的差值为1.89VC．这群氢原子向低能级跃迁时发出2种不同频率的光D．b光照射产生的光电子最大初动能大于a光变14-1（多选）（2025·浙江·一模）密立根通过实验研究了钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，其结果验证了光子说的正确性，实验结果如图1。玻尔最早推导出氢原子能级公式，图2为氢原子的能级图。已知电子的电量e=1.6×10-19C，根据图中信息，可知（）变14-1A．钠的极限频率为10.00×1014HzB．图1计算出的普朗克常量为C．位于能级4的单个氢原子最多能发射出3种频率的光D．氢原子从能级4跃迁到能级2时放出的光子能使钠发生光电效应考向三：核反应例15（2026·广东深圳·一模）患者服用碘131后，碘131会聚集到人体的甲状腺区域，可用于靶向治疗甲状腺疾病。碘131发生β衰变，其原子核个数N例15A．4天 B．8天 C．16天 D．32天例16（2026·云南昆明·模拟预测）2026年1月，中国EAST装置证实“托卡马克密度自由区”存在，为高密度运行提供新依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为，已知的比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，光在真空中的传播速度为，半衰期为12.46年。下列说法正确的是（）例16A．核反应方程中X为B．的结合能为17.6MeVC．核反应中的质量亏损可表示为D．现有100个氚原子核，经过12.46年后剩下50个氚原子核例17（2026·湖南·模拟预测）在匀强磁场（强度未知）中有一个静止的原子核P发生了某种衰变，已知放射出的粒子速度方向及反冲原子核N的速度方向均与磁场方向垂直，它们在磁场中运动的径迹是两个内切的圆，如图所示。图中大圆与小圆直径之比为，下列说法错误的是（）例17A．原子核P衰变反应的类型是β衰变 B．原子核P的核电荷数为6C．反冲原子核N逆时针旋转运动 D．原子核P的质量数一定为12【直击真题】1.（2025·天津·高考真题）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（）A．元素发生衰变后质量数增加B．衰变过程中存在质量亏损C．低温会增大放射性元素的半衰期D．衰变说明原子核内存在电子2.（2025·浙江·高考真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（）A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为3.（2025·甘肃·高考真题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为，则离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（）A．能级 B．能级C．能级 D．能级4.（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（）A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零5.（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为C．其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零D．光电管阴极材料的截止频率

04自我提升 1.（2026·广东汕头·一模）“工夫茶”是潮汕地区的传统饮茶习俗。如图所示，热水倒入茶托上的玻璃盖碗后盖上杯盖，在水面和杯盖间就封闭了一部分空气（可视为理想气体）。下列说法正确的是（）A．玻璃盖碗是非晶体B．水温越高，每个水分子运动的速率越大C．温度降低，玻璃盖碗内壁单位面积所受气体分子的平均作用力变大D．水滴落在干净的茶托上会自然摊开，这说明水不能浸润茶托2.（2026·山东德州·一模）如图所示，开口向右的水平固定导热汽缸用横截面积为的光滑活塞封闭一定质量的理想气体。跨过光滑定滑轮的轻绳一端连接活塞，另一端连接质量为的小桶，小桶静止，气体处于状态1。一段时间后由于温度降低，活塞向左缓慢移动后静止，气体处于状态2。由状态1到状态2气体内能减小量为。已知重力加速度为，外界大气压强始终为。从状态1到状态2封闭气体向外放出的热量为（）A． B．C． D．3.（25-26高三上·四川成都·期末）如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为γ的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则（）A．测量遏止电压Uc时开关S应扳向“2”B．只增大光照强度时，图乙中Uc的值会增大C．只增大光照强度时，图乙中I0的值会增大D．阴极K所用材料的极限频率为4.（多选）（25-26高三上·内蒙古呼和浩特·期末）“海琴”号是我国于2025年投入使用的新型6000米级深海电动潜水器，某次深海作业过程中，其内部封闭的理想气体经历了如图所示的循环过程，图中为一个完整循环。已知过程为等温变化，过程为等容变化。下列说法正确的是（）A．气体在状态b时的压强为B．过程中，气体对外界做的功为C．过程中，气体从外界吸收的热量等于气体对外界做的功D．一个完整循环过程中，气体从外界吸收的热量小于向外界放出的热量5.（2026·云南昭通·模拟预测）中国月球车“玉兔二号”安装有核电池，该核电池利用的是衰变释放的核能。的衰变方程为，若某时刻一静止的发生衰变，产生的在磁场中做逆时针圆周运动。下列图片中能正确表示衰变后粒子径迹的是（）A． B．C． D．6.（2025·湖北·高考真题）PET（正电子发射断层成像）是核医学科重要的影像学诊断工具，其检查原理是将含放射性同位素（如：）的物质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的目的。的衰变方程为，其中是中微子。已知的半衰期是110分钟。下列说法正确的是（

）A．X为 B．该反应为核聚变反应C．1克经110分钟剩下0.5克 D．该反应产生的在磁场中会发生偏转7.（2024·海南·高考真题）用铝制易拉罐制作温度计，一透明薄吸管里有一段油柱（长度不计）粗细均匀，吸管与罐密封性良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐体积为，薄吸管底面积，罐外吸管总长度为20cm，当温度为27℃时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是（）A．若在吸管上标注等差温度值，则刻度左密右疏B．该装置所测温度不高于31.5℃C．该装置所测温度不低于23.5℃D．其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大8.（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（）A．频率为的光，其动量为B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。D．若原子n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率9.（多选）（2023·浙江·高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当