2020届高考物理专题复习精品学案――热学、光学、原子核.doc

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1、2020届高考物理专题复习精品学案热学、光学、原子核 【命题趋向】利用阿伏加德罗常数求分子的直径、分子的质量、估算分子个数以及布朗运动、分子间相互作用力随分子间距离变化的关系、内能、热力学第一、二定律是高考常考知识点，多以难度中等或中等偏下的选择题形式出现。【考点透视】1阿伏加德罗常数是联系微量与宏观量的桥梁。具体表现（摩尔质量，摩尔体积，分子质量分子体积）：分子的质量：；分子的体积（对气体而言是单个分子可占领的空间）：；分子直径的估算：把固、液体分子球模形；立方体模型则对于气体：表示分子的间距）分子数：。2扩散现象是分子的无规则运动；而布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的

2、反应。3分子间存在相互作用力：分子间引力和斥力同时存在，都随间距离的变化而变化，但斥力随距离的变化快。4物体的内能：物体内所有分子的动能和势能的总和叫物体的内能。温度是分子平均动能的标志，分子势能由分子间的相互作用和相对位置决定，分子势能变化与分子力做功有关。分子力做正功，分子势能减小。物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，它们在改变物体的内能上是等效的，但实质不同，前者属能量的转化，而后者是能量的转移。5热力学第一定律的数学表达式为：6热力学第二定律的两种表述的实质是：与热有关的现象自发进行是有方向性的。7能量守恒定律是自然界的普遍规律。8气体的状

3、态参量的关系：对一定质量的理想气体（实际气体在常温下可视为理想气体）（恒量），气体的压强与单位体积的分子数和分子的平均动能有关。【例题解析】例1对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （ ）A温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大B理想气体在等温变化时，内能不改变，因而与外界不发生热交换C布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动D扩散现象说明分子间存在斥力解析：温度越高，分子平均动能越大，但内能不仅与动能有关，还和分子势能有关；对理想气体，温度不变，其内能不变，由热力学第一定律知，仍可以和外界发生热交换；布朗运动不是液体分子的运动，而是固体颗粒的运动，它液体

4、分子的无规则的运动的反应；扩散现象说明分子是永不停息的运动，不能说明分子间是否存在斥力。正确答案是A。点拨：分子动理论是高考常考的内容，对此要求也较低，只需要正确理解实验结论，并能准确的表述即可。例2从下列哪一组物理量可以算出氧气的摩尔质量 ( )A氧气的密度和阿伏加德罗常数B氧气分子的体积和阿伏加德罗常数C氧气分子的质量和阿伏加德罗常数D氧气分子的体积和氧气分子的质量解析：由氧气分子的质量乘以阿伏加德罗常数可得氧气的摩尔质量故C选项正确其他选项都不正确点拨：与阿伏加德罗常数有关问题分析中，只要注意微观量与宏观量之间的联系是很容易正确求解的。例3如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于轴上

5、，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，0表示斥力，0表示引力， a、b、c、d为轴上四个特定的位置，现把乙分子从处静止释放，则（ ）A乙分子从到做加速运动，由到做减速运动B乙分子由到做加速运动，到达时速度最大C乙分子由到的过程中，两分子间的分子势能一直增加D乙分子由到的过程中，两分子间的分子势能一直增加解析：乙分子从a到d一直做加速运动，分子力做正功，分子势能减小，c到d做减速运动，分子力做负功，分子势能增大，在c点时速度最大；所以正确选项是B。点拨：对Fx图像中包含的信息不能完全理解是造成失误的主要原因，而“图像问题”是近年高考的一个热点，这在复习中要引起重视。分子势能

6、的变化与分子力做功有关，这与重力势能的变化与重力做功有关完全类似。例4封闭在气缸内一定质量的气体，如果保持气体体积不变，当温度升高时，以下说法正确的是（ ）A气体的密度增大B气体的压强增大C气体分子的平均动能减小D每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多解析：由知，当气体体积不变，当温度升高时，气体压强必然变大而密度保持不变；气体的压强与单位体积的分子数和分子的平均动能有关。气体体积不变而压强增大时，单位体积的分子数不变，但温度升高，分子平均动能变大，气体分子与器壁碰撞更加频繁。所以正确选项是B D。点拨：对于一定质量的气体，状态参量满足（恒量）。从微观来看，气体的压强由单位体积的分子数和分子的平

7、均动能决定。例5固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体，气体分子之间的相互作用可以忽略。假设气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动，如图所示，则在拉动活塞的过程中，关于气缸内气体的下列结论，其中正确的是( )A气体对外做功，气体内能不变B气体对外做功，气体内能减小C外界对气体做功，气体内能不变D气体从外界吸热，气体压强减小解析：气体分子之间的相互作用可以忽略表明不计分子势能，气缸壁的导热性能很好，环境的温度保持不变，若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动气体温度不变，气体的内能不变，但气体膨胀对外做功，由知，气体一定吸收热量；由知，气体温度不变，体积变大，压强

8、必然变小。所以正确选项是A D。点拨：对气体内能的变化分析时应当注意题干中的描述，“缓慢”往往表明温度不变，“体积不变（或气体自由鼓胀）”说明气体不对外做功，外界也不对气体做功，“绝热”指不发生热传递，“理想气体（或不考虑分子作用力）”意味着忽略分子势能。例6如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，态是气缸从容器中移出后，在室温(27)中达到的平衡状态气体从态变化到态的过程中大气压强保持不变若忽略气体分子之间的势能，下列说法中正确的是 ( )A与态相比，态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多B，与态相比，态的气

9、体分子在单位时间内对活塞的冲量较大C在相同时间内，、两态的气体分子对活塞的冲量相等D，从态到态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体向 外界释放了热量解析：设单位时间内撞击活塞的分子个数为N，分子的平均运动速率为，活塞面积为S，气体压强为，在时间内气体分子对活塞的冲量为，在单位时间内冲量不变，故C正确，设时间内动量变化量 (为等效正碰系数)，由动量定理：则，气体由到的过程中，温度升高，增大，在、一定的情况下减小，故A正确。点拨：是属于综合性较强的试题，本题巧妙设置情景，考查了气体压强的概念、热力学第一定律和冲量的概念，在注意知识之间的联系的同时必须具有一定综合分析问题的能力。【专题训练与高考预

10、测】1阿伏加德罗数为，铁的摩尔质量为，铁的密度为，下列说法中不正确的是（ ）A铁所含的原子数目是 B1个铁原子的质量是C1个铁原子占有的体积是D1铁所含有的原子数目是2如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后A温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少B温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加C温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少D温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加3对一定量的气体，下列说法正确的是

11、A 在体积缓慢地不断增大的过程中，气体一定对外界做功B 在压强不断增大的过程中，外界对气体一定做功C 在体积不断被压缩的过程中，内能一定增加D 在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变4下列说法中正确的是（ ）A气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B气体的体积变小时，单位体积的分子数增多，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多，从而气体的压强一定增大C压缩一定量的气体，气体的内能一定增加D分子从远处趋近固定不动的分子，当到达受的作用力为零处时，的动能一定最大5下列说法正确的是 ( )A热量不能由低温物体传递到高

12、温物体B外界对物体做功，物体的内能必定增加C第二类永动机不可能制成，是因为违反了能量守恒定律D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6A、B两装置，均由一支一端封闭，一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同。将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中（插入过程没有空气进入管内），水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是BAA中水银的内能增量大于B中水银的内能增量BB中水银的内能增量大于A中水银的内能增量CA和B中水银体积保持不变，故内能增量相同DA和B中水银温度始终相同，故内能增量相同【参

13、考答案】1 D2 C3 A 4 D5D6B光学【命题趋向】高考对光学的考查在折射率、全反射现象的分析、光的干涉和光电效应，光子能量等知识点命题频率较高，其次是波长、波速和频率的关系，常见的题型是选择题。2020年的高考可能侧重于几何光学和物理光学的综合应用。【考点透视】一 几何光学1光的反射及平面镜成像：光的反射遵守反射定律，平面镜成成等大正立的虚像，像和物关于镜面对称。2光的折射和全反射（1）光的折射定律：（和分别为入射角和折射角）。（2）折射率：当光从真空射人介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦的比值，其值还等于光在真空中传播速度与介质中传播速度的比值，即。（3）光的色散：把分解为的

14、现象叫光的色散。复色光-白光通过棱镜后，被分解为各种单色光。光的颜色由光的频率决定，各种单色光中，红光频率最小，紫光频率最大。在不同媒质中，光的频率不变。同种介质对不同频率的光的折射率不同，频率越高，折射率越大。不同频率的色光在真空中传播速度相同为，但在其它媒质中速度各不相同，同一种媒质中。由于单色光在不同介质中传播时速度要变化，因此波长也要变化。（4）全反射：当光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失，入射光全部反射到原来的介质中，这种现象叫全反射。全反射的条件：（1）光线从光密介质射向光疏介质，（2）入射角大于临界角。光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于900时入射角叫临界角，。二 光的

15、本性1光的波动性：光的干涉、衍射现象表明光具有波动性，光的偏振现象说明光波为横波，光的电磁说则揭示了光波的本质光是电磁波。（1）光的干涉条件：频率相同的两光源发出的光在空间相遇。双缝干涉：若用单色光，则在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹，条纹间距与波长、屏到双缝的距离和双缝间距有关，满足。若用白光，除中央亮条纹为白色外，两侧为彩色条纹，它是不同波长的光干涉条纹的间距不同而形成的。薄膜干涉：薄膜的前后两个表面反射的两列光叠加而成。同一条明条纹（或暗条纹）应出现在膜的厚度相同的地方。（2）光的衍射：光偏离直线传播，绕到障碍物后继续传播的现象叫做光的衍射，发生明显的衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸

16、比光波波长小或相差不多。单缝衍射：若入射光为单色光，则中央为亮且宽的条纹，两侧为亮度逐渐衰减的明暗相间条纹；若入射光为白光，则除中央出现亮且宽的白色条纹外，两侧出现亮度逐渐衰减的彩色条纹。（3）光的偏振在与光波传播方向垂直的平面内，光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光，光振动沿着特定方向的光即为偏振光。（4）光的电磁本性麦克斯韦的电磁理论预见了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波理论的正确性。光波为电磁波。在电磁波谱中，各种电磁波产生机理不同，表现出来的性质也不同。2光的粒子性（1）光电效应：在光的照射下，从物体发射出电子（光电子）的现象。其规律是：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率

17、的光照射金属，才会发生光电效应现象。在入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的。光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光强无关。单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比。（2） 光子说：即空间传播的光是一份一份地进行的，每一份的能量等于（为光子的频率），每一份叫做一个光子。光子说能解释光电效应现象。爱因斯坦光电方程3光的波粒二象性：光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应现象表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性。【例题解析】例1从桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一

18、半径为r的圆柱形平行光速垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为（）Ar B1.5rC2rD2.5r解析：因为，则临界角有。而入射角为，所以有C）。下列结论中正确的是（）A光束b的频率比光束a低B在水中的传播速度，光束a比光束b小C水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大2图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线（ ）A从ab面射出B从ac面射出C从bc面射出，且与

19、bc面斜交D从bc面射出，且与bc面垂直3现有、三束单色光，其波长关系为 ，用光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用光束和光束照射该金属，则可以断定（）A光束照射时，不能发生光电效应B光束照射时，不能发生光电效应C光束照射时，释放出的光电子数目最多D光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小4以下关于光的说法正确的是 （ ）A光纤通信利用了全反射的原理B无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照时发生了薄膜干涉C人们眯起眼睛看灯丝时看到的彩色条纹是光的衍射图样D麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在5两种单色光 a 和 b , a 光照射某金属时有光电子逸出， b 光照射该

20、金属时没有光电子逸出，则A在真空中, a 光的传播速度较大 B在水中，a 光的波长较小C在真空中，b 光光子的能量较大 D在水中，b 光的折射率较小6如图，P是一偏振片，P的振动方向（用带有箭头的实线表示）为竖直方向。下列四种入射光束中，哪几种照射P时能在P的另一侧观察到透射光？A 太阳光B 沿竖直方向振动的光C 沿水平方向振动的光D 沿与竖直方向成45角振动的光【参考答案】1C2 BD3 A4 A B C5 A 6ABD原子和原子核【命题趋向】该部分知识涉及近代物理及其前沿科学动态，要求较低，因此，尽管每年的高考都涉及该专题知识，但难度都不太大，多以选择形式出现。所考查的内容主要集中在原子的

21、核式结构、玻尔理论、半衰期的计算、质能方程及核反应方程等知识点。【考点透视】1原子的结构模型（1）汤姆生的“枣糕”式模型。（2）卢瑟福的原子核式结构模型：即认为原子的中心有一个很小的核原子核，原子核集中了原子中所有的正电荷及几乎全部的质量，电子则在核外绕核高速运转。原子的核式结构可成功地解释粒子散射现象。（3）玻尔的原子结构模型：玻尔理论的主要内容：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这种状态叫定态。原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即。原子的不同能量状态跟电子沿不

22、同的圆形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半径也是不连续的。2原子核（1）天然放射现象和元素的衰变原子序数大于83的所有元素都具有放射性。放射线的有三种：带正电的射线，其实质为高速运动的氦核流；带负电的射线，其实质为高速电子流；不带电的射线，其实质为波长很短的电磁波。射线电离本领最强，射线贯穿本领最强。某种元素的原子核放出或射线后会变成新的原子核，即发生衰变。不同元素衰变的快慢不同，原子核半数发生衰变经过的时间叫做半衰期，半衰期反映元素衰变的快慢程度。（2）原子核的组成、同位素原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位

23、素。（3）核力与核能质子和中子可结合为稳定的原子核，说明核子间存在核力的作用，将原子核分解为一个个孤立的核子，要提供相应的能量，反之则可释放相应的能量，该能量即称核能。原子核的质量小于组成它的核子质量之和叫做质量亏损。核反应中释放的核能可用爱因斯坦质能联系方程计算。（4）核反应及核反应方程元素的原子核变化的过程即为核反应，核反应有天然衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变四种类型，其中重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个重要途径，目前的核电站都是利用重核裂变释放的核能来发电的。核反应可用核反应方程来表示，书写核反应方程应依据核反应的事实，利用质量数守恒和核电荷数守恒进行配平。提醒注意：关于原子核

24、、核能的知识应该记住一些重要的史实。【例题解析】例1现有三个核反应：下列说法正确的是（）A是裂变，是衰变，是聚变 B是聚变，是裂变，是衰变C是衰变，是裂变，是聚变 D是声衰变，是聚变，是裂变解析：中的是粒子，故发生的是衰变，是重核分裂成质量较小的核是裂变，是典型的聚变，所以正确选项是C。点评：本题涉及到原子核的衰变、裂变和聚变，考查了考生对这些核反应方程的理解和区别，属较容易的考题，体现了高考对原子核部分内容的考查方向。例2一个U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为UnXSr2n，则下列叙述正确的是（ ）A X原子核中含有86个中子B X原子核中含有141个核子C 因为裂变

25、时释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少解析：依据质量数守恒和电荷数守恒计算出未知粒子的电荷数为54，质量数为140，所以未知粒子含有140个核子，其中子数为86；由于核能的释放，要出现质量亏损，而不是质量数变化。答案：A、点拨：关于核反应方程的问题，首先是依据质量数守恒和电荷数守恒计算出未知粒子的电荷数和质量数，再确定它是哪种粒子或进行其它的推断。113.6例3氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为 1.62eV 3.11 eV。下列说法错误的是（）A处于 n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并

26、发发电离B大量氢原子从高能级向 n = 3 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于 n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于 n = 4是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 3种不同频率的可见光解析：大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，共可发出6种频率的光，其中在可见光范围内的有n4到n2和n3到n2两种，故D选项错误，选C选项正确，n3能级能量为-1.5leV，因紫外线能量大于1.51eV，故紫外线可使处于n =3能级的氢原子电离， n4能级跃迁到n3能级释放能量为0.66eV1.62eV，此光为红外线具有显著热效应，故A B项不选，所以本题应选

27、D。点拨：一群氢原子处于量子数为的激发态时，可能发出种频率的光子。【专题训练与高考预测】1使某种金属X发生光电效应所需的光子最小的能量为2. 60eV。已知一群氢原子处于量子数， n3的激发态，其能级如图所示。这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光那么，若用这些氢原子辐射的光照射这种金属，能够使这种金属X发生光电效应的有几种不同频率的光（ ）A 一种 B二种 C三种 D四种2下面四个方程中各代表某种粒子。以下判断正确的是（ ）A是中子B是质子C是粒子D是氘核下列说法中不正确的是（ ）A氡的半衰期有3.8天，若有4个氡原子核，经7.6天后就一个原子核也没有了B许多元素能

28、自发地放出射线，使人们开始认识到原子核是有复杂结构的C卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子D射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强3U衰变为Rn要经过m次a衰变和n次b衰变，则m，n分别为（）（A）2，4。（B）4，2。（C）4，6。（D）16，6。4关于天然放射现象，下列说法正确的是A放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期B放射性物质放出的射线中， a 粒子动能很大，因此贯穿物质的本领很强C当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时，将发生衰变D放射性的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出射线5氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为1和2，且1和2，则另一个波长可能是A 12 B 12 C D 【参考答案】1B2 AC3 B4 D5 C D