1、第 6 专题 振动与波、光学、执掌、原子物理(一)振动与波、光学知识网络考点预测振动与波是历年高考的必考内容，其中命题率最高的知识点为波的图象、波长、频率、波速及其相互关系，特别是波的图象与振动图象的关系，如 2009 年高考北京理综卷第 17题、全国理综卷第 20 题、福建理综卷第 17 题，一般以选择题的形式出现，试题信息量大、综合性强，一道题往往考查多个概念和规律其中波的图象，可以综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力高考对光学部分的考查主要有：光的折射现象，全反射；光的干涉、衍射和偏振现象；平面镜成像的作图方法；双缝干涉实验测定光的波长；光电效应现象要点归纳一、振动与波单摆(1
2、)特点：单摆是理想模型；单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角 10时，单摆的振动可看做简谐运动，其振动周期 T2 Lg(2)应用：计时器；测定重力加速度 g，g 42LT2二、振动图象与波动图象的区别与联系振动图象 波动图象图象研究对象 一个质点 所有质点物理意义横轴上各点表示各个时刻，图象表示一个质点各个时刻的位移情况横轴上各点表示质点的平衡位置，图象表示某一时刻各个质点的位移情况图象形成的物理过程 相当于顺序“扫描”的结果 相当一次“拍照”的结果直接得出振幅、周期 直接得出振幅、波长可以算出频率 据波速、波长和频率(周期)的关系求其中一个量所能提供的信息可以判断出位移、加速度
3、、回复力间的变化关系 振动方向和传播方向的关系三、机械波与电磁波机械波 电磁波对象 研究力学现象 研究电磁现象周期性变化的物理量 位移随时间和空间做周期性变化 电场 E 和磁场 B 随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，分横波和纵波两种，传播机械能传播不需要介质，在真空中波速总是 c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系电磁波都是横波，传播电磁能特性v ，都会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应T产生 由质点(波源) 的振动产生无线电波由振荡电路产生光也是电磁波的一种，由原子能级跃迁发出四、平面镜成像1平面镜改变光的传播方向，而不改变光的性质2平面镜成像的
4、特点：等大、正立、虚像，物、像关于镜面对称3成像作图要规范化射向平面镜的入射光线和反射光线要用实线，并且要用箭头标出光的传播方向反射光线的反向延长线只能用虚线，虚线上不能标箭头镜中的虚像是物体射到平面镜上所有光线的反射光线反向延长后相交形成的在成像作图中，可以只画两条光线来确定像点法线既与界面垂直，又是入射光线与反射光线夹角的平分线平面镜转过一个微小的角度 ，法线也随之转过角度 ，当入射光线的方向不变时，反射光线则偏转 2五、光的折射定律1折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角 1 的正弦与折射角 2 的正弦之比为定值 n，叫做这种介质的折射率，表示为 n 实验和研究证明，某种介质的s
5、in 1sin 2折射率等于光在真空中的传播速度 c 跟光在这种介质中的传播速度 v 之比，即 n cv2折射现象中光路是可逆的六、全反射和临界角1全反射的条件：(1)光从光密介质射向光疏介质；(2)入射角大于或等于临界角2临界角：使折射角等于 90时的入射角，某种介质的临界角 C 用 sin C 计算1n七、用折射定律分析光的色散现象在分析、计算光的色散时，要掌握好折射率 n 的应用及有关数学知识，着重理解两点：光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关；在同一介质中，频率越大的光的折射率越大，再应用 n 等知识，就能准确而迅速地判断有关色光在介质中的传播速度、波长、cv 0入射光线与折射光线的
6、偏折程度等问题八、光的波动性1光的干涉(1)干涉条件：两束光的频率相同，并有稳定的相位差(2)双缝干涉：两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长的奇数倍时，该处的光互相削弱，出现暗条纹相邻两条亮条纹(或暗条纹 )的间距 x Ld(3)薄膜干涉：从薄膜前后表面反射的两列波叠加产生的干涉应用：检查平面的平整度、增透膜等2光的衍射发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸跟光的波长相近或比光的波长还小光的衍射条纹和干涉条纹不同泊松亮斑是光的衍射引起的3光的电磁说麦克斯韦提出“光是一种电磁波”的假设，赫兹用实验验证了电磁说的正确性九、光的粒子性1光电效应
7、(1)现象：在光的照射下物体发射电子( 光电子)的现象(2)规律：任何金属都存在极限频率，只有用高于极限频率的光照射金属时，才会发生光电效应在入射光的频率大于金属的极限频率的情况下，从光照射到金属上到金属逸出光电子的过程，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，与光的强度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光电效应方程： mvm2hW123光子说：即空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量等于 h(为光子的频率)，每一份叫做一个光子4光的波粒二象性：光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应表明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性5物质波：任何一个运动
8、的物体(小到电子大到行星) 都有一个波与它对应，波长 (p 为物体的动量)hp热点、重点、难点一、简谐运动的动力学问题图 61例 1 如图 61 所示，一个弹簧振子在光滑水平面上的 A、B 两点之间做简谐运动当振子经过最大位移处( B 点) 时，有块胶泥落在它的上面，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较( )A振幅的大小不变 B加速度的最大值不变C速度的最大值变小 D弹性势能的最大值不变【解析】当振子经过最大位移处(B 点) 时，胶泥落在它的上面，在此过程中，胶泥减少的重力势能全部转变为内能，振子 (含胶泥)在 B 点的速度仍 为零，则其仍以 O 点为平衡位置做简谐运动，且振幅的大小不变
9、 于是，最大回复力和最大弹性势能不变由于质量增大， 则其最大加速度变小，在平衡位置的速度 (即最大速度)变小综上可知，选项 A、C、D 正确答案 ACD【点评】解决本题的关键在于正确理解简谐运动的特征，了解简谐运动中各个物理量的变化，找到“振幅的大小不 变”这一突破口， 进而分析求解简谐运动具有以下规律在平衡位置：速度最大、动能最大、 动量最大，位移最小、回复力最小、加速度最小、势能最小在位移大小等于振幅处：速度最小、动能最小、 动量最小，位移最大、回复力最大、加速度最大、势能最大振动 中的位移 x 都是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离加速度与回复力的
10、变化一致，在两个 “端点”最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置二、简谐运动的图象、波的图象例 2 一列简谐横波以 1 m/s 的速度沿绳子由 A 向 B 传播，质点 A、B 间的水平距离为 3 m，如图 62 甲所示若 t0 时质点 A 刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图 62 乙所示，则 B 点的振动图象为图 62 丙中的( )图 62【解析】由题意知， v T4 m故 lAB ，经过 t T3 s 时间 B 点开始振动34 34又由波的传播特性可知，每点开始振 动的方向与振源的起振方向相同，故知 B 点的振动图象为 B答案 B【点评】本例虽然只要求 B 的振动图象，但解析过程必
11、须弄清楚波的传播过程，可画出 t3 s 时刻以及 t3 s t 时刻 AB 方向波的图象图 62 丁所示图 62 丁例 3 两列振幅、波长均相同的简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播图 63 所示为某一时刻两波的波形图，其中实线为向右传播的波，虚线为向左传播的波，a、b、c 、d、e 为五个等距离的质点则在两列波传播的过程中，下列说法中正确的是( )图 63A质点 a、b、c、d、e 始终静止不动B质点 b、d 始终静止不动C质点 a、c、 e 始终静止不动D质点 a、c、e 以振幅 2A 做简谐运动【解析】由波的叠加原理可知， 图示时刻质点 a、b、c、d、e 的位移都为零其中两
12、列波在 a、c、e 上引起的振动方向相同，在 b、d 两点引起的振动方向总是相反，故 b、d 始终静止不动， a、c、e 以振幅 2A 做简谐运动答案 BD【点评】 两列波 传播至某点时，两列波引起的振 动“步 调”相同时，干涉加 强；引起的振动“步调”相反时，干涉减弱，不应仅考虑波峰、波谷的相遇振动 加强的点与振 动减弱的点有规律地相互间隔注：干涉 图样 不是固定不动的，加 强的点在做更大振幅的振 动三、平面镜成像问题例 4 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜 4 m，右镜 8 m，如图 64 甲所示物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体的距离是20
13、09 年高考全国理综卷( )图 64 甲A24 m B32 m C40 m D48 m【解析】物体在左镜中所成的各像如图 64 乙所示，可知左镜中从右向左的第三个像是第一个像在右镜中的像再在左镜中成的像，即看 见像时为 光线在左镜反射一次后在右镜反射一次再在左镜反射一次进入眼睛，由平面 镜成像的对 称性可得：d32 m 图 64 乙答案 B【点评】光线经过平面镜反射进入眼睛，眼睛逆着光 线确定光源，感觉光是从“虚像”发出四、光的折射与全反射光学器材是由透明介质制成的，当光线从空气照射到这些透明体的表面时，折射进入透明体，然后再发生其他的光学现象解这类问题用到的光学知识主要是反射定律、折射定律、
14、全反射知识和数学中的几何知识1视深问题例 5 某水池的实际深度为 h，若某人垂直水面往下看时，水池的视深为多少？(设水的折射率为 n) 【解析】如图所示，作两条从水底 S 发出的折射光线，一条垂直射出水面，另一条入射角很小( 眼睛对光点的张角很小 )，这两条折射光线反向延长线 的交点 S 就是看到的 S 的像在ASO 中， tan AOh在ASO 中，tan AOh则 tan tan hh因为 、很小，所以 sin tan ，sin tan 得：h h sin sin hn答案 hn【点评】本题考查光的折射定律在实际中的应用正确画出光路图，并运用近似理 论是求解此类问题的关键2巧妙运用光路图解
15、题和光学作图问题(1)解决几何光学的基本方法是：画出光路图，理解有关概念，灵活运用数学知识求解在反射和折射现象中， “光路可逆”是解决较复杂问题常用的思想方法注意：光路图的作法必须遵循反射和折射定律(2)由于同一介质对不同色光的折射率不同，导致光的色散现象利用光的折射定律解决的问题主要有“视深”和棱镜等正确画出光路图是求解此类问题的关键(3)作图法是解决几何光学问题的主要方法之一完成光路图的依据是光的传播规律，作图时常常要运用逆向思维先由像确定反射光线，再确定入射光线解题中常常要巧用光路可逆规律分析问题，在实像的位置换上物点，必定在原来物点处成像，即像、物互换另外，涉及有关范围的问题，确定有关
16、边界光线是解决问题的关键例 6 图 65 甲所示为一个储油圆柱桶，其底面直径与桶高相等当桶中无油时，贴着桶的上边缘上的 A 点恰能看到桶底边缘上的 B 处；当桶内油的深度等于桶高的一半时，眼所处的位置不变，在桶外沿 AB 方向看去，恰能看到桶底上的 C 点，且 BC 的距离是桶底直径的四分之一(A、B 、C 三点在同一竖直平面内，且 BC 在同一条直径线上)据此可估算出该油的折射率 n 和光在这种油中的传播速度 v 分别为( 已知真空中的光速 c310 8 m/s)( )图 65 甲A1.6、1.910 8 m/s B2.0、1.6 108 m/sC2.2、2.210 8 m/s D1.6、1
17、.610 8 m/s【解析】当油的深度为桶高的一半时，眼睛看 见 C 点的光路图如图 65 乙所示，可得：图 65 乙n 1.6sin isin r又因为 ncv可得 v1.910 8 m/s答案 A【点评】准确地画出光路图是解决几何光学问题的关键例 7 一束单色光斜射到厚平板玻璃的一个表面上，经两次折射后从玻璃板另一个表面射出，出射光线相对于入射光线侧移了一段距离在下列情况下，出射光线侧移距离最大的是2008 年高考全国理综卷( )A红光以 30的入射角入射B红光以 45的入射角入射C紫光以 30的入射角入射D紫光以 45的入射角入射【解析】如图所示，由题意可知，O 2A 为偏移距离 x，有
18、：x sin(ir )dcos rnsin isin r若为同一单色光，即 n 值相同当 i 增大时， r 也增大，但 i 比 r 增大得快，sin(ir)0且增大， 0 且增大，故 A、C 选项错误dcos r若入射角相同，则：x dsin i(1 )cos in2 sin2i即当 n 增大，x 也增大，故选项 B 错误、D 正确答案 D【点评】 某束 单色光照到介质表面，当入射角增大 时，折射角也增大，但入射角比折射角增大得快一束复色光经过平板玻璃也会发生色散现象，即射出光的边缘出现彩色，只是当玻璃较薄时这个现象不太明显例 8 一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为 H，在水池的底
19、部中央放一点光源，其中一条光线以 30的入射角射到液体与空气的界面上，它的反射光线与折射光线的夹角为 105，如图 66 甲所示，则可知( )图 66 甲A液体的折射率为 2B液体的折射率为22C整个水池表面都有光射出D液体表面亮斑的面积为 H2【解析】由题意知 ir18010575r753045故折射率 n sin rsin i 2该液体的临界角 Carcsin 451n可得液体表面亮斑的半径如图 66 乙所示， rH图 66 乙故亮斑面积为：SH 2答案 AD【点评】利用反射定律、折射定律和几何知识，解出折射角是解本题的关键五、干涉、衍射与偏振1干涉与衍射的比较光的干涉与衍射现象是光的波动
20、性的表现，也是光具有波动性的证据两者的区别是：光的干涉现象只有在符合一定条件下才发生；而光的衍射现象却总是存在的，只有明显与不明显之分光的干涉现象和衍射现象在屏上出现的都是明暗相间的条纹，但双缝干涉时条纹间隔均匀，从中央到两侧的明纹亮度不变化；而单缝衍射的条纹间隔不均匀，中央明纹又宽又亮，从中央向两侧，条纹宽度减小，明纹亮度显著减弱2光的偏振横波的振动矢量垂直于波的传播方向振动时，偏于某个特定方向的现象叫偏振纵波只能沿着波的传播方向振动，所以不可能有偏振，光的偏振现象证明光是横波光的偏振现象在科技、生活中的应用有：照相机镜头上的偏振片、立体电影等例 9 图 67 所示为一竖直的肥皂膜的横截面，
21、用单色光照射薄膜，在薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是( )图 67A薄膜上的干涉条纹是竖直的B薄膜上的干涉条纹是水平的C用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距比用红光照射时的小D干涉条纹是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果【解析】光从肥皂膜的前后表面反射形成相干光，其路程差与薄膜厚度有关；在重力作用下，肥皂膜形成上薄下厚的楔形，在同一水平面上厚度相等，形成亮纹(或暗纹) 因此，干涉条纹应是水平的又因蓝光的波 长小于红光的波长，所以用蓝光照射薄膜所产生的干涉条纹的间距较红光的小综上所述，选项 B、C、D 正确答案 BCD【点评】本题主要考查的是薄膜干涉形成的原因，以及干
22、涉条 纹与入射光波长之间的关系六、光电效应的规律与应用例 10 如图 68 所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器的指针张角减小，此现象说明锌板带_(填“正”或“负”) 电；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率_(填“大于”或“ 小于”) 红外线的频率2008 年高考上海物理卷图 68【解析】因锌板被紫外线照射后发生光电效应，验电器指 针带正电荷而偏转；毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与锌板接触 时， 电子与验电器指针上的正 电荷中和，而使张角减小
23、；用红外线照射锌板时，验电器指针 的偏角不变， 锌板未发生光电 效应，说明锌板的极限频率大于红外线的频率答案 正 大于【点评】光电效应在物理学史上具有较重要的意义，需要熟记其现象、清楚地理解其 产生的机制(二)热 学知识网络考点预测从近几年的高考来看，热学部分多以选择题的形式出现，试题难度属于容易或中等命题热点集中在下列两个方面1分子动理论、估算分子的大小和数目、物体内能的改变和热力学第二定律，题型多为选择题，且绝大多数选择题只要求定性分析2能源的开发和利用，这是当今的热门话题，应给予关注要点归纳一、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
24、子动理论是从物质的微观状态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；构成物体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二、了解分子永不停息地做无规则运动的实验事实组成物体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，要注意以下几点：(1)形成条件是固体微粒足够小；(2)温度越高，布朗运动越激烈；(3)观察到的是固体微粒(不是液体分子，也不是固体分子)的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性；(4)课本中描绘出的图象是某
25、固体微粒每隔 30 秒的位置的连线，并不是该微粒的运动轨迹三、了解分子力的特点分子力有如下三个特点：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；斥力比引力随距离变化得快四、深刻理解物体内能的概念1由于分子做热运动而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高，分子做热运动的平均动能就越大2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；分子力做负功时分子势能增大(所有势能都有同样的结论例如：重力做正功时重力势能减小，电场力做正功时电势能减小)由上面的分析可以得出：当 rr 0(即分子处于平衡位置)时，分子势能 最小不论 r 从r0 开始增大还
26、是减小，分子势能都将增大固体和液体的分子势能与物体的体积有关，体积变化，分子势能也变化注意：当物体的体积增大时，其分子势能不一定增加3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五、掌握热力学第一定律外界对物体所做的功 W 加上物体从外界吸收的热量 Q 等于物体内能的增加量 U，即U QW ，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( 气体被压缩)时 W 取正，物体克服外力做功 (气体膨胀)时 W 取负；当物体从外界吸热时 Q 取正，物体向外界放热时 Q 取负；U 为正表示物体的内能增加， U 为负表示物体的内能减少六、掌握热力学第二定律1热传导的方向性：热传导的过程
27、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，而不引起其他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，但内能不能全部转化成机械能，而不引起其他变化3热力学第二定律的表述：(1)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 )；(2)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) ；(3)第二类永动机是不
28、可能制成的热力学第二定律使人们认识到，自然界中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七、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；在微观上是物体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，符号是 T，单位：K(开尔文) ；摄氏温度是导出量，符号是 t，单位： (摄氏度)两种温度间的关系可以表示为：T( t273.15) K 和 T t，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的0 K 是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动可以无限接近，但永远不能达到2体积：气体总是充满它
29、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：气体的压强是由于大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的(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引起的热点、重点、难点一、与阿伏加德罗常数有关的估算问题阿伏加德罗常数是一个重要的物理量，它是联系微观物理量(如：分子质量、分子体积或直径等) 与宏观物理量(如：摩尔质量、摩尔体积、密度、体积等 )的桥梁，常常被用来解答一些有关分子大小、分子间距和分子质量等方面的估算问题解决这类问题的基本思路和方法是：首先要熟练掌握微观量与宏观量之间的联
30、系，如：分子的质量 m0 、摩尔体积 V 、分子占的体积 V0 、分子的个数 N ，MNA M MNA NAmM式中 NA 、m、M、 分别为阿伏加德罗常数、物体的质量、密度、摩尔质量、物质的mM量；其次是善于从问题中找出与所要估算的微观量有关的宏观量此外，还要合理构建体积模型，如：在估算固体和液体的分子大小时，一般采用分子球体模型；而估算气体分子间距( 不是分子的大小)时，一般采用立方体模型灵活运用上述关系式并合理构建体积模型是分析、解决与阿伏加德罗常数相关问题的关键例 1 假如全世界 60 亿人同时数 1 g 水的分子个数，每人每小时可以数 5000 个，不间断地数，则完成任务所需时间最接
31、近(阿伏加德罗常数 NA 取 61023 mol1 )2008 年高考北京理 综卷( )A10 年 B1 千年 C10 万年 D1 千万年【解析】1 g 水的分子数 N NA3.310 22，则完成任务所需时间 t118年110 5 年， 选项 C 正确N60108500036524答案 C【点评】此题是估算题，关键 是求出 1 g 水的分子数， 对数学运算能力的要求 较高二、扩散现象、布朗运动和分子的热运动例 2 做布朗运动实验，得到某个观测记录如图 69 所示图中记录的是2009 年高考 北京理综卷( )图 69A分子无规则运动的情况B某个微粒做布朗运动的轨迹C某个微粒做布朗运动的速度时间
32、图线D按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，非分子的运动，故 A 错误；图中折线为每隔一定时间微粒位置的连线，并非 轨迹，B 错误、D 正确；对于某微粒而言，在不同的时刻速度的大小和方向都是不确定的，故无法描 绘其 vt 图线，C 错误答案 D三、分子动能、分子势能及其变化、物体的内能及其变化、能量守恒定律、热力学定律例 3 对一定量的气体，下列说法正确的是2008 年高考 全国理综卷( )A气体的体积是所有气体分子的体积之和B气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高C气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D当气体膨
33、胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少【解析】气体分子间的距离远大于分子大小，所以气体的体 积远大于所有气体分子的体积之和，A 选项错误；温度是物体分子平均动能的标志，是表示分子热运动剧烈程度的物理量，B 选项正确；气体压强的微观解释是大量气体分子频 繁撞击产生的，C 选项正确；气体膨胀， 说明气体对外做功，但不能确定吸、放热情况，故不能确定内能变化情况， D 选项错误答案 BC【点评】在每年各地的高考题中，一般都会出 现一道关于 热学的题目，而且常 综合考查本单元的较多的基本原理四、气体的压强从微观角度看，气体的压强与气体分子的平均动能和气体分子的密集程度(单位体积内的分子数) 有
34、关气体分子的平均动能越大，分子撞击器壁时对器壁产生的作用力越大，气体的压强就越大；气体分子越密集(单位体积内的分子数越多 )，每秒撞击器壁单位面积的分子数越多，气体的压强就越大从宏观角度看，气体的压强跟温度和体积有关例 4 下列说法正确的是2009 年高考 全国理综卷( )A气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力B气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均冲量C气体分子热运动的平均动能减小，气体的压强一定减小D单位体积的气体分子数增加，气体的压强一定增大【解析】根据压强的定义，气体的 压强等于气体分子作用在器壁 单位面积上的平均冲力，等于单位面积上单位
35、时间 受到的平均冲量，故 A 正确、B 错误气体的压强与温度和体积有关，当分子热运动的平均 动能增大时，若分子密度 变大，气体的压强也有可能增大；当分子密度增大时，若分子热运动 的平均动能减小，气体的 压强 也可能减小，故 C、D 错误答案 A(三)原 子 物 理知识网络考点预测近代物理部分相对独立，主干知识是原子的量子化结构和核能，复习时要围绕玻尔理论、衰变规律和爱因斯坦质能方程等重点知识进行模块内的综合主要是近代物理知识与动量守恒定律的综合利用碰撞探究微观粒子的规律是高能物理常用的研究手段，如 粒子散射实验 粒子与氮、铍、铝的碰撞分别发现了质子、中子和放射性同位素，加速器、对撞机等都是研究
36、核物理的常用工具近年近代物理试题中出现不少中学教材中没有的新知识背景，如“超重元素” 、 “双电荷交换反应” 、俄歇效应、原子内层空位产生的内转换机制、 氢原子等在训练学生读题时，要引导他们尽力将新情境中的问题与已学过的知识联系起来，在学习心理学中，就是“图式”的“同化”与“顺应”的过程，这类问题其实是“新瓶装旧酒” ，还是考查课本上的知识点，只是对学生的能力要求提高了，要真正理解才能变通“联系实际，联系生活，联系高科技”已成为高考命题的趋势，考查内容体现时代气息，用新名词包装的试题增加试题越来越重视知识的联系，体现学科的综合性要点归纳一、原子的核式结构卢瑟福根据 粒子散射实验观察到的实验现象
37、推断出了原子的核式结构 粒子散射实验的现象是：绝大多数 粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进；极少数 粒子则发生了较大的偏转甚至返回注意，核式结构并没有指出原子核的组成二、波尔原子模型玻尔理论的主要内容：1 “定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中的电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约2 “跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收 )电磁波(光子) ，其频率由两个定态的能量差值决定hE
38、m En3 “能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值三、原子核的衰变及三种射线的性质1 衰变与 衰变方程 衰变： XAZ42YHe 衰变： 102 和 衰变次数的确定方法先由质量数确定 衰变的次数，再由核电荷数守恒确定 衰变的次数3半衰期(T) ：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间4特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关5规律：NN 0 1()2tT6三种射线射线 射线 射线 射线物质微粒 氦核 42He电子 01e光子 带电情况 带正电(2e) 带负电 (e ) 不带电速度 约为 c110接近
39、c c贯穿本领 小(空气中飞行几厘米) 中(穿透几毫米厚的铝板) 大(穿透几厘米厚的铅板)电离作用 强 次 弱四、核能1爱因斯坦质能方程：Emc 22核能的计算(1)若 m 以千克为单位，则：Emc 2(2)若 m 以原子的质量单位 u 为单位，则：Em931.5 MeV3核能的获取途径(1)重核裂变：例如 102359U10n3654Xe9038Sr10n(2)轻核聚变：例如 1H21聚变的条件：物质应达到超高温(几百万度以上) 状态，故聚变反应亦称热核反应热点、重点、难点一、玻尔模型能级概念例 1 氢原子的能级如图 610 所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV3.11 eV，
40、下列说法错误的是( )图 610A处于 n3 能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向 n3 能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于 n4 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 n4 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】处于 n3 能级的氢原子吸收光子而发生电离的最小能量是 1.51 eV，又因紫外线的频率大于可见光的频率，所以紫外 线的光子能量 E3.11 eV，故 A 正确由能级跃迁理论知，氢原子由高能 级向 n3 能级跃迁时，发出光子的能量 E1.51 eV，所以发出光子能量小于可见光的光
41、子能量由 Eh 知，发出光子频率小于可见光的光子频率，发出光子为红外线，具有较强的热效应，故 B 正确由能级跃迁理论知，n4 能级 的氢原子向低能级跃迁时，最多可发出 6 种频率的光子，故 C 正确由能级跃迁理论知，大量处于 n4 能级的氢原子向低能级跃 迁时， 发出光子的能量分别为：0.66 eV(43)，2.55 eV(42),12.75 eV(41),1.89 eV(32),12.09 eV(31)，10.2 eV(21)，所以只有 32 和 42 跃迁时发出的 2 种频率的光子属于可 见光，故 D 错误答案 D【点评】 原子由定 态 n(n2)向低能级跃迁时可能辐射的光子频率的种类为
42、(n 1)n2原子 跃迁时 ，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级 之间的能量差原子 电离时 ，所吸收的能量可以大于或等于某一能 级能量的 绝对值计算 时应注意：因一般取 远处为零电势参考面，故各能级的能量值均为负值；能量单位 1 eV 1.61019 J二、考查衰变、裂变、聚变以及人工转变概念例 2 现有三个核反应： _； 41Na41Mg _； _3592U0n56B9236Kr21H342e完成上述核反应方程，并判断下列说法正确的是( )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 衰变，是聚变，是裂变答案 3 C01e10n10【点评】 原子核自
43、 发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变；原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核，叫做重核裂 变；原子序数很小的原子核聚合成原子序数 较大的原子核，叫做轻核聚变所有核反 应 都遵循质量数和电荷数守恒的规律，情况复杂时可列方程组求解三、核能和质量亏损例 3 某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 Q 1 X Q 21H26C137NH157N26C方程中 Q1、Q 2 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核 1H32e42H 126C 137N 157质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001下列判
44、断正确的是2009 年高考 重庆理综卷( )AX 是 ， Q2Q132eBX 是 ，Q 2Q14CX 是 ，Q 2Q132DX 是 ， Q2Q14He【解析】核反应方程： 中的质量亏损为：126C37Nm11.0078 u12.0000 u 13.0057 u0.0021 u根据电荷数守恒、质量数守恒可知： 37N1264e其质量亏损为：m 21.0078 u15.0001 u12.0000 u4.0026 u0.0053 u根据爱因斯坦质能方程得：Q 1 m1c2，Q2m 2c2故 Q1Q 2答案 B【点评】要注意 u 为质量单位，并不是能量 单位，其中 1 u1.660610 27 kg,
45、1 uc2931.5 MeV四、近代物理中的前沿科技问题近几年来，高考试题中 STS(科学 技术社会)问题( 如反物质、中微子、介子、夸克、弗兰克赫兹实验等)占有较大的比例，出现了以科技前沿为背景的信息题解决这类试题的关键在于：认真阅读题目、理解题意，捕获有效信息、删除干扰信息；仔细分析问题所描述的物理状态或物理过程，并从中建立起相应的物理模型；最后运用相关的物理规律求解例 4 K 介子的衰变方程为 K 0，其中 K 介子和 介子所带电荷量为元电荷 e， 0 介子不带电如图 611 所示，两匀强磁场方向相同，以虚线 MN 为理想边界，磁感应强度分别为 B1、B 2今有一个 K 介子沿垂直于磁场
46、的方向射入匀强磁场 B1 中，其轨迹为圆弧 AP，P 在 MN 上， K 在 P 点时的速度为 v，方向与 MN 垂直在 P 点该介子发生了上述衰变，衰变后产生的 介子沿速度 v 的反方向射出，其运动轨迹如“心”形图线所示则以下说法正确的是( )图 611A 介子的运行轨迹为 PENCMDPB 介子运行一周回到 P 用的时间 T2mB2eCB 14B 2D 0 介子做匀速直线运动【解析】由题意可知，K 介子衰变为 介子和 0 介子后， 介子沿速度 v 的反方向射出，而 介子 带负电，根据左手定 则可以判断， 介子的运行轨迹为 PDMCNEP，则选项A 错误；设 介子在左右两侧磁场中做匀速圆周运动的半径分别为 R1 和 R2，运动周期分别为 T1 和 T2，由图可知： ，又 R1 、R2 ，则 B12B 2，即选项 C 错误；而R1R2 12 mveB1 mveB2T1 ，T2 ，则 介子运行一周回到 P 所用的时间 T T1 2meB1 2meB2 T12 T22 T12 T22，即 选项 B 正确； 0 介子由于不 带电而不受洛伦兹力作用，它将做匀速直线运动，即选2meB2项 D 正确综上所述，选项 B、D 正确答案 BD【点评】本题涉及匀速圆周运动、线速度、角速度、周期、向心力、洛伦兹力、左手定则、牛顿第二定律等知识点，考查 学生对上述知识的理解
