2013高考物理 重點難點例析 專題19 熱學 光的本性和原子物理

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1、專題十九 熱學、光的本性和原子物理  重點難點 1．阿伏加德羅常數(shù) 若用ρ表示密度，則微觀量與宏觀量之間的關系為： 分子質量m0=, 分子體積V0=(緊密排列) 在體積V中的分子數(shù)n= 質量為m千克物質中包含的分子數(shù)n=. 2.熱、功、內能的關系 對熱、功、內能的關系，可使用熱力學第一定律分析判斷，也可直接使用能量守恒定律．但不論用哪一個，都必須先搞清楚能量轉化的關系和轉化的方向，即物體是吸熱還是放熱，是物體對外做功還是外界對物體做功，物體的內能是增加還是減少． 3.光電效應、光的波粒二象性、玻爾模型、氫原子的能級、氫原子中的電子云 光電效應、

2、光的波粒二象性、玻爾模型和氫原子的能級結構、氫原子中的電子云等知識，揭示了微觀粒子的特殊運動規(guī)律，主要包括軌道量子化、能量量子化、光與實物粒子的波粒二象性，以及用概念描述粒子運動等觀念． 4.人類認識微觀世界的思路和方法 (1)先根據(jù)事實提出要探索和研究的問題． (2)用一定能量的粒子(常用n)去轟擊原子或原子核，根據(jù)實驗事實，提出新理論． (3)經(jīng)實踐檢驗，修正理論． 5．核反應遵循能量、動量、質量數(shù)、電荷數(shù)守恒 這四大守恒定律是解決相關問題的主要依據(jù)． 規(guī)律方法 【例1】封閉在氣缸內一定質量的氣體，如果保持氣體體積不變，當溫度升高時，以下說法正確的是 ( B

3、D ) A．氣體的密度增大 B．氣體的壓強增大 C．氣體分子的平均動能減小 D．每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多 訓練題下列說法中正確的是 ( A ) A．一定質量的氣體被壓縮，氣體壓強不一定增大 B．一定質量的氣體溫度不變壓強增大時，其體積也增大 C．氣體壓強是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的 D．在失重的情況下，密閉容器內的氣體對器壁沒有壓強 【例2】下列核反應或核衰變方程中，符號“X”表示中子的是 ( AC ) A．Be+He→+X 　　 B．N+He→O+X C． Hg + n

4、→Pt +X D． U→Np +X 【例3】2005年被聯(lián)合國定為“世界物理年”，以表彰愛因斯坦對科學的貢獻。愛因斯坦對物理學的貢獻有 ( AC ) A．創(chuàng)立“相對論” B．發(fā)現(xiàn)“X”射線 C．提出“光子說” D．建立“原子核式模式” 訓練題　為了強調物理學對當今社會的重要作用并紀念愛因斯坦，2004年聯(lián)合國第58次大會把2005年定為國際物理年。愛因斯坦在100年前發(fā)表了5篇重要論文。內容涉及狹義相對論、量子論和統(tǒng)計物理學，對現(xiàn)代物理學的發(fā)展作出了巨大貢獻，其中正確的是 ( BD ) A.所謂布朗運動就是液體分子的無規(guī)則運動 B.光既具有波動性，又具有

5、粒子性 C.在光電效應的實驗中，入射光強度增大，光電子的最大初動能隨之增大 D.質能方程表明：物體具有的能量與它的質量有簡單的正比關系 【例4】在中子衍射技術中，常利用熱中子研究晶體結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近，已知中子質量m=1.67×10-27kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,可以估算德布羅意波長λ=1.82×10-10m的熱中子動能的數(shù)量級為 ( C ) A.10-17J B.10-18J C.10-21J D.10-24J 訓練題　現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結構.為滿足測量要求，將顯微鏡

6、工作時電子的德布羅意波長設定為，其中n＞1.已知普朗克常量h，電子質量m和電子電荷量e,電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應為 ( D ) A． B． C． D． 【例5】在下列各組的兩個現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動性的是 ( C )  A.光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象 B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象 C.光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象 D.光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應現(xiàn)象 【例6】1801年，托馬斯·楊用雙縫干涉實驗研究了光波的性質，1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊的干涉的結果(稱洛埃鏡實驗).

7、 (1)洛埃鏡實驗的基本裝置如圖所示，S為單色光源，M為平面鏡，試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫出S經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域. (2)設光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L,光的波長為λ,在光屏上形成干涉條紋，寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋)間距離離Δx的表達式. 【解析】(1)先作出S經(jīng)平面鏡像點S′,然后作出S經(jīng)平面鏡成像的邊界光線，其重疊區(qū)域如圖所示. (2)由條紋間距公式Δx=λ

8、，由上圖可知d=2a,所以Δx=λ 能力訓練 1. .下列關于分子力和分子勢能的說法中，正確的是 ( C ) A.當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而增大 B.當分子力表現(xiàn)為引力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的增大而減小 C.當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而增大 D.當分子力表現(xiàn)為斥力時，分子力和分子勢能總是隨分子間距離的減小而減小 2.對于分子動理論和物體內能理解，下列說法正確的是 ( A ) A.溫度高的物體內能不一定大，但分子平均動能一定大 B.理想氣體在等溫變化時，內能不改變，因而與外

9、界不發(fā)生熱交換 C.布朗運動是液體分子的運動，它說明分子永不停息地做無規(guī)則運動 D.擴散現(xiàn)象說明分子間存在斥力 3.為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”.對于愛因斯坦提出的質能方程E=mc2,下列說法中不正確的是 ( D ) A.E=mc2表明物體具有的能量與其質量成正比 B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應中釋放的核能 C.一個中子和一個質子結合成氘核時,釋放出核能,表明此過程中出現(xiàn)了質量虧損 D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應中釋放的核能 4.根據(jù)α粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式結構模型，圖中虛線表示原子核所形成的電場

10、的等勢線，實線表示一個α粒子的運動軌跡，在α粒子從a運動到b，再運動到c的過程中，下列說法中正確的是 ( C ) A.動能先增大，后減小 B.電勢能先減小，后增大 C.電場力先做負功，后做正功，總功等于零 D.加速度先變小，后變大 5.某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV,用波長為2.5×10-7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0×108m/s,元電荷為1.6×10-19C,普朗克常量為6.63×10-34J

11、·s,求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動能應分別是 ( B ) ×1014Hz，2.2J B.5.3×1014Hz，4.4×10-19J C.3.3×1033Hz，2.2J D.3.3×1033Hz，4.4×10-19J 6.盧瑟福通過實驗首次實現(xiàn)了原子核的人工轉變，核反應方程為，下列說法中正確的是 ( AC ) A.通過此實驗發(fā)現(xiàn)了質子 B.實驗中利用了放射源放出的γ射線 C.實驗中利用了放射源放出的α射線 D.原子核在人工轉變過程中，電荷數(shù)可能不守恒 7.硅光電池是利用光電效

12、應將輻射的能量轉化為電能.若有N個頻率為υ的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克常數(shù)) ( C ) A.hυ B. N hυ C.N hυ D.2N hυ 8.某氣體的摩爾質量為M,摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質量和體積分別為m和V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA可表示為 ( BC ) A.NA= B.NA= C.NA= D.NA= 9.下列關于熱現(xiàn)象的說法，正確的是 ( D ) A.外界對物體做功，物體的內能一定增加 B.氣體的溫度升高，氣體的壓強一定增大 C.任何條件下．熱量都不會由低溫物體傳遞到高溫物體

13、 D.任何熱機都不可能使燃料釋放的熱量完全轉化為機械能 10．關于熱現(xiàn)象和熱學規(guī)律，下列說法中正確的是 ( D ) A．隨著低溫技術的發(fā)展．我們可以使溫度逐漸降低，并最終達到絕對零度 B．熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的 C．第二類水動機不能制成是因為它違反了能量守恒定律 D．用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功 2.0×105J，同時空氣向外界放出熱量1.5×105 J，則空氣的內能增加了0.5×105 J 11．用一個中微子轟擊Cl產(chǎn)生一個氬核，其核反應方程式為υe+Cl→e已知Cl質量為36.95658u，Ar 的核的質量為36.956 91u，e的質量為0.00

14、055 u,1u質量對應的能量為931.5MeV.根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應的電子中微子的最小能量 ( A ) A.0.82MeV B.0.31MeV C.1.33MeV D.0.51MeV 12．釷核（）具有放射性，它能放出一個電子衰變成鏷核（），伴隨該過程會放出γ光子，下列說法中正確的是（BD） A．因為衰變過程中原子核的質量數(shù)守恒，所以不會出現(xiàn)質量虧損 B．γ光子是衰變過程中鏷核（）輻射的 C．給釷加熱，釷的半衰期將變短 D．原子核的天然放射現(xiàn)象說明原子核是可分的 13．中子n、質子p、氘核D的質量分別為現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分

15、解，反應的方程為 若分解后中子、質子的動能可視為相等，則中子的動能是：（C） A. B. C. D. 14．1951年，物理學家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”,所謂“電子偶數(shù)”就是由一個負電子和一個正電子繞它們連線的中點旋轉形成的相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。已知正，負電子的質量均為m,普朗克常數(shù)為h,靜電常量為k。 (1) 若正負電子是由一個光子和核場作用產(chǎn)生的，且相互作用過程中核場不提供能量，則此光子的頻率必須大于某個臨界值，此臨界值為多大？ (2) 假設“電子偶數(shù)”中，正負電子繞它們連線的中點做勻速圓周運動的軌道半徑r,運動速度v及電子質量滿足波爾的軌道量子化理論：

16、2mvnrn=nh/2π,n =1,2,…?！半娮优紨?shù)”的能量為正負電子運動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和，已知兩正負電子相距L時系統(tǒng)的電勢能為Ep=-ke2/L。試求n=1時“電子偶數(shù)”的能量． (3) “電子偶數(shù)”由第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的波長為多大? 答案：(1)由題意 2mec2=h 所以 (2) “電子偶數(shù)”繞質量中心(即幾何中心)轉動,則 ① 故 “電子偶數(shù)”的總動能Ek=2 又已知其電勢能 , ∴ “電子偶數(shù)”的總能量E總=Ek+E= ② 根據(jù)波爾的軌道量子化理論 可得 ③ 由①③得 代入②即有E總= 在n=1時有E總= ④ (3) “電子偶數(shù)”從第一激發(fā)態(tài)(n=2)躍遷至基態(tài)時,放出能量,由④可得 △E=E總２-E總１＝　故由△E=得 。