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1、高考总复习重点、难点和易混点专题九、热学原子与波粒二象性一、直击高考考点（1）简单的考情分析热学知识在高考中虽不是重点内容，但每年高考中往往要考，题型一般为选择题。高考对本章的命题 多集中于分子动理论、分子大小与个数估算、内能及其改变等。一般来说，此类题难度不大。原子物理与近代初步知识在高考中不是重点内容，但高考中每年必考，一般只有一到二题，历年高考 中此类题一般难度都不大，以选择题为主。（2）大纲要求在考试大纲中，它主要涵盖以下基本要求：1、a粒子散射实验、原子的核式结构（A） 2、氢原子的能级结构、光子的发射和吸收（B） 3、氢原 子的电子云（A） 4、原子核的组成、天然放射性、a、8、丫
2、射线、衰变、半衰期（A） 5、原子核的人式 转变、核反应方程、放射性同位素及其应用（A） 6、放射性污染和防护（A） 7、核能、质量亏损、爱因斯 坦质能方程（B） 8、重核的裂变、链式反应、核反应堆（A） 9、轻核的聚变、可控热核反应（A） 10、人 类对物质结构的认识（A）知道分子动理论与统计观点、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构、液体的表面张力现象、 气体实验定律、理想气体、热力学第一定律、能量守恒定律、热力学第二定律。命题的趋势近几年高考对本专题内容均有涉及，以选择题出现居多，难度不大，不是高考难点，但每年必考， 原子物理考查内容主要集中在原子的核式结构，能级结构，光子的发射和
3、吸收，放射现象，核反应方程， 原子核的衰变，质量亏损，核能等方面，涉及知识面较广泛，但由于内容较少，“考课本”“不回避成题” 是本专题知识考查的一大特点。另外本专题知识可与其它部分知识结合，这样结合的选择题或计算题有一 定难度，还可与生产、生活、前沿科技相联系（如反物质，中微子，介子等）。命题目人会考虑创新情景 以考查这部分内容,所以对这部分内容要引起高度重视。热学命题热点多集中在分子运动理论、估算分子大小和数目、内能和功.“固体和液体”、“气体的性 质”在新课标中提出了更高的要求，由于本知识点大多都和生活实际联系密切，在实施素质教育的今天， 要求考题理论联系实际，要求考生有较宽的知识面.热力
4、学第一定律以及普遍的能量守恒定律，这些也是热学中基础性的内容，能量守恒定律是自然界的 基本定律，逐步学会用能量转化和守恒的观点处理问题，不仅对学好热学，而且对学好整个物理学都很重 要.二、重点、难点和易混点问题分析（一）热学1、理解并识记分子动理论的三个观点描述热现象的一个基本概念是温度。凡是跟温度有关的现象都叫做热现象。分子动理论是从物质微观 结构的观点来研究热现象的理论。它的基本内容是：物体是由大量分子组成的；分子永不停息地做无规则 运动；分子间存在着相互作用力。2、了解分子永不停息地做无规则运动的实验事实物体里的分子永不停息地做无规则运动，这种运动跟温度有关，所以通常把分子的这种运动叫做
5、热运 动。（1）扩散现象和布朗运动都可以很好地证明分子的热运动。（2）布朗运动是指悬浮在液体中的固体微粒的无规则运动。关于布朗运动，要注意以下儿点：形成条 件是：只要微粒足够小。温度越高，布朗运动越激烈。观察到的是固体微粒（不是液体，不是固体分 子）的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性。实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位 置的连线，不是该微粒的运动轨迹。3、了解分子力的特点分子力有如下几个特点：分子间同时存在引力和斥力；引力和斥力都随着距离的增大而减小； 斥力比引力变化得快。4、深刻理解物体内能的概念做热运动的分子具有的动能叫分子动能。温度是物体分子热运动的平均动能的标志。温度越
6、高，分 子做热运动的平均动能越大。由分子间相对位置决定的势能叫分子势能。分子力做正功时分子势能减小；分子力作负功时分子势 能增大。（所有势能都有同样结论：重力做正功重力势能减小、电场力做正功电势能减小。）由上面的分析可以得出：当即分子处于平衡位置时分子势能最小。不论从八增大还是减小，分 子势能都将增大。分子势能与物体的体积有关。体积变化，分子势能也变化。物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。5、掌握热力学第一定律做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的。但从能 量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转
7、化的量度；而热传递 是内能间的转移，热量是内能转移的量度。外界对物体所做的功/加上物体从外界吸收的热量。等于物体内能的增加U,即 F/W这叫做热 力学第一定律。在这个表达式中，当外界对物体做功时/取正，物体克服外力做功时/取负；当物体从外界吸热时0 取正，物体向外界放热时O取负；为正表示物体内能增加， 为负表示物体内能减小。6、掌握热力学第二定律（1）热传导的方向性。热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行（热量会 自发地从高温物体传给低温物体），但是向相反的方向却不能自发地进行。（2）第二类永动机不可能制成。我们把没有冷凝器，只有单一热源，从单一热源吸收热量全部用来 做功，
8、而不引起其它变化的热机称为第二类永动机。这表明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能 可以全部转化成内能，内能却不能全部转化成机械能。（3）热力学第二定律的表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按 热传导的方向性表述）。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（按机械 能和内能转化过程的方向性表述）。第二类永动机是不可能制成的。热力学第二定律使人们认识到：自然界各种进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。它揭示了有 大量分子参与的宏观过程的方向性，使得它成为独立于热力学第一定律的一个重要的自然规律。（4）能量耗散。自然界的能量是守恒的，但是有的能量
9、便于利用，有些能量不便于利用。很多事例 证明，我们无法把流散的内能重新收集起来加以利用。这种现象叫做能量的耗散。它从能量转化的角度反 映出自然界中的宏观现象具有方向性。7、掌握气体的状态参量（1）温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志。热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号7,单位K （开尔文）；摄氏温度是导出单位，符号t, 单位 （摄氏度）。关系是片大几 其中7i=273. 15K,摄氏度不再采用过去的定义。两种温度间的关系可以表示为：T=什273.151（和4 7=4方，要注意两种单位制下每一度的间隔是相 同的。0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动
10、。可以无限接近，但永远不能达到。（2）体积。气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。（3）压强。气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的。（绝不能用气体分子间的斥力解释！）一般情况下不考虑气体本身的重力，所以同一容器内气体的压强处处相等。但大气压在宏观上可以看 成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的。压强的国际单位是帕，符号Pa,常用的单位还有标准大气压（atm）和毫米汞柱（mniHg）。它们间的关 系是：1 atm=l. 013X 105Pa=760 mmHg； 1 mmHg= 133. 3Pa。8、气体的体积、压强、温度间的关系。（1）一定质量的气体，在温
11、度不变的情况下，体积减小，压强增大。（2） 一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度升高，体积增大。（3） 一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大。（二）原子物理1、粒子散射实验和核式结构模型（1）、。粒子散射实验：英国物理学家卢瑟福完成，实验中绝大多数。粒子穿过金箔后运动方向不变，少 数a粒子发生较大偏转，极少数二粒子甚至被弹回来。（2）、内容：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里，带 负电的电子在核外空间里旋转。2、能级与能级跃迁（1）原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：原子结构是否稳定和原子光谱是否为包含一切频率的连续光 谱。（2）玻
12、尔理论内容：定态：能量不连续，电子绕核运动，但不向外辐射能量，原子处于稳定状态。跃迁：原子能级跃迁时,吸收或辐射光子的能量为h7=用-石轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应。轨道半径也是不连续的。（3）、使原子发生跃迁时，入射的若是光子，光子的能量必须恰好等于两定态能级差；若入射的是电子， 电子的能量须大于或等于两个定态的能级差。F（4）、原子在某个定态下的能量值为（=-13. 6ev）,该能量包括电子绕核运动的动能和电子 n与原子核组成的系统的电势能。轨道半径关系为：% = n2r o3.原子的受激辐射与激光原子发光有两种情形：一种是自发辐射，另一种是受激辐射。处于激发态的
13、原子中的电子在激发态能 级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低的能级上去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫自发辐射，普通光源发光的情形就是这种辐射。但如果当原子处于激发态当时，恰好有能量生一回（这里石2 用）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一种同样的光子而跃迁到能级马上去，这种辐射叫做受激辐射，激光是由受激辐射产生的。一个入射光子由于引起受激辐射可以得到两个同样的光 子，如果在媒质中传播的这些光子再引起其他原子发生受激辐射，这样就会产生越来越多的相同的光子， 使光得以加强，这便是激光。激光的主要特点是：具有很好的单色性、方向性和相干性，并且亮度极高。4、原子核的衰变及三种射线（
14、1）衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒。（衰变过程中一般会有质量变化，但仍然遵循质量数守恒）（2） a衰变：实质是2个质子和2个中子结合成一整体射出。（3）口衰变：XY+e,实质是中子转化为质子和电子。（4）三种射线：（1）、射线即高速氢核流，带电量为2e,速度为0.1c,贯穿本领最弱，用纸能挡住，对空气电离作用很强；（2）夕射线即高速电子流，带电量为一e,速度为0.99c,贯穿本领较强，能穿透几毫米厚的铝板，对空气的电离作用较弱；（3） /射线即光子流，不带电，速度为光速c,贯穿本领最强, 能穿透几厘米厚的铅板，对空气电离作用很弱。（5） 半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。（
15、由原子核内本身因素决定，与物理 状态、化学状态无关，且只适用于含有大量原子的样品）（6） 卢瑟福发现质子方程;N+；/-1。+：”；查德威克发现中子的方程：纥5、核反应与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, 注意核反应与化学反应的区别，写核反应方程时利用质量数守恒和核电荷数守恒进行配平。6、核能的利用（1）爱因斯坦质能方程：E二根，若Am以kg为单位，则按AE=Anu?计算；若Am原子质量以u为单位,则按AE=八111*931.5Mev计算。（Ain为反应前后质量亏损）（2） 重核的裂变：例如2；汐+累纥+；：储+3）（3） 轻核
16、的聚变：例如；“+：”一；/+（三）波粒二象性L光电效应在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧 光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光电效应的规律。各种金属都存在极限频率入，只有了力勺才能 发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10%）。爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个 光子，光子的能量E跟光的频率-成正比：E=hv爱因斯坦光电效应方程：反二匕卬（反是光电子的最大初动能；W是逸出功，即从金属表面直接飞 出的光电子克服正电荷引力所做的功。）.光的波粒二象性干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康
17、普顿效应又用无可辩驳的事实表 明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。2 .正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连 续性，是一份能量。个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。卜高的光子容易表现出粒子性；-低的光子容易表现出波动性。光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。（4）由光子的能量=/i乙 光子的动量=或表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：表示粒 A子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率卜和波长共。由以上两式和波速公
18、式c= 4还可以得出：E = pc。三、热点题型探究题型一、分子的大小、阿伏加德罗常数等的判断、计算.【典例1】Na代表阿伏德罗常数，下列说法正确的是（）答案：DA.在同温同压时，相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同3 .2g氢气所含原子数目为NaC.在常温常压下，IL 2L氮气所含的原子数目为NaD.17g氨气所含电子数目为IONa题型二、热运动及特点、布朗运动.【典例2】墨汁的小炭粒在水中做布朗运动的现象说明（）答案：BA.小炭粒的分子在做剧烈的热运动B.水分子在做剧烈的热运动C.水分子之间是有空隙的D.水分子之间有分子作用力题型三、分子与分子间距的图象关系及应用.【典例3下面证明分子
19、存在引力和斥力的实验中，哪个是错误的？（）答案：CA.两块铅块压紧以后能连成一块，说明存在引力B.固体、液体很难压缩，说明存在斥力C.碎玻璃不能再拼成一整块，说明分子间存在斥力D.拉断一根绳子需很大力气说明存在引力题型四、气体的压强的相关计算【典例4如图所示，一横截面面积为S的圆柱形容器，竖直放置的圆板A上表面是水平的，下表面 是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为0 ,圆板的质量为M,不计一切摩擦，大气压为p。，则被圆板封闭 在容器中的气体的压强为（）答案：DP() Mgcos题型五、热力学定律、能量守恒的相关判断D.十【典例5.如图所示，活塞将气缸分成甲、乙两气室，气缸、活塞（连同拉杆）是绝热
20、的，且不漏气.以后甲，E乙分别表示甲、乙两气室中气体的内能，则在将拉杆缓慢向外接的过程 中（）答案：DA. E甲不变，石乙减小E甲不变，E乙增大B. E甲增大，E乙不变甲增大，石乙减小 题型六、a粒子散射实验，原子的核式结构问题【典例6】卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（） 答案：AC（A）原子的核式结构模型.（R）原子核内有中子存在.（C）电子是原子的组成部分.（D）原子核是由质子和中子组成的题型七、能级与跃迁问题【典例7用光子能量为的单色光照射容器中处于基态的一群氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够 释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为心、上、匕，由此可知，开始
21、用来照射容器的单色 光的光子能量可以表示为：力心；h匕；/?（心+展）；力（/+嗅+匕）以上表示式中（） 答案：CA.只有正确B.只有正确小 r21 ：C.只有正确D.只有正确题型八、原子核的衰变与射线问题【典例8】原子核自发地放出电子的现象称为夕衰变，开始时科学家曾认为仅衰变 中只放出电子，即夕粒子，后来发现这个过程中除了放出电子以外，还放出一种叫做“反中微子”的高速粒子，反中微子不带电，贝h） 答案：BA原子核能发生衰变，说明原子核内还有电子B发生夕衰变后的原子核的核子数不变，带电量增加C原子核发生夕衰变时放出的能量等于p粒子与衰变后的核的动能之和D静止的原子核发生夕衰变时夕粒子与衰变后的
22、核的运动速度方向一定相反题型九、核能的计算【典例9】静止状态的原子核X,发生?衰变后变成质量为M、.的Y原子核，放出的】粒子垂直进入磁感应 强度为B的匀强磁场，测得其做圆周运动的轨道半径是r,已知质子的电量为e,质量为m,试求：（设衰 变过程中没有Y光子放出）衰变后。粒子的速度V ,动能团 as衰变后Y核的速度%,动能Ey 衰变前X核的质量Mx解析：在核物理中，常利用粒子垂直进入匀强磁场测粒子或原子核的质量，电量，动能等，这里涉及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由BqVa = ma a q=2e,=4m,r得 2B eT = /户 o4m 2m由动量守恒定律/ V -MyVk=O,由动量守恒定律/ V -MyVk=O,2BerMy2B2e2rMy由能量守恒知释放的核能AE二玛+ Eq，所以 Mx= ma +My+ 些= My+4di+ 小片/ I + 4K2C2 m My