2013高考物理 重點難點例析 專題19 熱學(xué) 光的本性和原子物理

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1、專題十九 熱學(xué)、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(guān)系為： 分子質(zhì)量m0=, 分子體積V0=(緊密排列) 在體積V中的分子數(shù)n= 質(zhì)量為m千克物質(zhì)中包含的分子數(shù)n=. 2.熱、功、內(nèi)能的關(guān)系 對熱、功、內(nèi)能的關(guān)系，可使用熱力學(xué)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(zhuǎn)化的關(guān)系和轉(zhuǎn)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(nèi)能是增加還是減少． 3.光電效應(yīng)、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(yīng)、

2、光的波粒二象性、玻爾模型和氫原子的能級結(jié)構(gòu)、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(rèn)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(yīng)遵循能量、動量、質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒 這四大守恒定律是解決相關(guān)問題的主要依據(jù)． 規(guī)律方法 【例1】封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)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(qiáng)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(xùn)練題下列說法中正確的是 ( A ) A．一定質(zhì)量的氣體被壓縮，氣體壓強(qiáng)不一定增大 B．一定質(zhì)量的氣體溫度不變壓強(qiáng)增大時，其體積也增大 C．氣體壓強(qiáng)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(nèi)的氣體對器壁沒有壓強(qiáng) 【例2】下列核反應(yīng)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(xué)的貢獻(xiàn)。愛因斯坦對物理學(xué)的貢獻(xiàn)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(xùn)練題　為了強(qiáng)調(diào)物理學(xué)對當(dāng)今社會的重要作用并紀(jì)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(nèi)容涉及狹義相對論、量子論和統(tǒng)計物理學(xué)，對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，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(yīng)的實驗中，入射光強(qiáng)度增大，光電子的最大初動能隨之增大 D.質(zhì)能方程表明：物體具有的能量與它的質(zhì)量有簡單的正比關(guān)系 【例4】在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，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(zhì)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(xùn)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(jié)構(gòu).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(shè)定為，其中n＞1.已知普朗克常量h，電子質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(zhì)，1834年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊的干涉的結(jié)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(shè)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(dá)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(xùn)練 1. .下列關(guān)于分子力和分子勢能的說法中，正確的是 ( C ) A.當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(nèi)能理解，下列說法正確的是 ( A ) A.溫度高的物體內(nèi)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(nèi)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(kuò)散現(xiàn)象說明分子間存在斥力 3.為紀(jì)念愛因斯坦對物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國將2005年定為“國際物理年”.對于愛因斯坦提出的質(zhì)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(zhì)量成正比 B.根據(jù)ΔE=Δmc2可以計算核反應(yīng)中釋放的核能 C.一個中子和一個質(zhì)子結(jié)合成氘核時,釋放出核能,表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 D.E=mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)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(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)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(zhuǎn)變，核反應(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)將輻射的能量轉(zhuǎn)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(zhì)量為M,摩爾體積為V，密度為ρ，每個分子的質(zhì)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(guān)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(nèi)能一定增加 B.氣體的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)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(jī)都不可能使燃料釋放的熱量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 10．關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是 ( D ) A．隨著低溫技術(shù)的發(fā)展．我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá)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(jī)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(nèi)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(yīng)方程式為υe+Cl→e已知Cl質(zhì)量為36.95658u，Ar 的核的質(zhì)量為36.956 91u，e的質(zhì)量為0.00

14、055 u,1u質(zhì)量對應(yīng)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(yīng)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(zhì)量數(shù)守恒，所以不會出現(xiàn)質(zhì)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(zhì)子p、氘核D的質(zhì)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(yīng)的方程為 若分解后中子、質(zhì)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(xué)家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”,所謂“電子偶數(shù)”就是由一個負(fù)電子和一個正電子繞它們連線的中點旋轉(zhuǎn)形成的相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。已知正，負(fù)電子的質(zhì)量均為m,普朗克常數(shù)為h,靜電常量為k。 (1) 若正負(fù)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(shè)“電子偶數(shù)”中，正負(fù)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(zhì)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(fù)電子運動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和，已知兩正負(fù)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(zhì)量中心(即幾何中心)轉(zhuǎn)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 。