高考专题练习-热学与原子物理.doc

第一部分 热学【考点透视】一、分子动理论的三个观点及微观量的估算1分子估算的有关量和几个关系，其中阿伏加德罗常数是联系微量与宏观量的桥梁；分 子的体积计算时要注意建立几种模型。2分子热运动：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反应，恰好说明了分子运动的无规则、永不停息、与温度有关。 3分子间存在相互作用力：重点理解分子力变化曲线和引力和斥力都随距离的变化而变化， 但斥力随距离的变化快的规律。二、物体的内能1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。2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。3物体的内能由物质的量、温度、体积共同决定。4改变物体的内能有两种方式：做功和热传递。三、热力学定律1热力学第一定律的数学表达式为：，表达了功和热量与物体内能变化之间 确定的数量关系。2热力学第二定律的两种表述的实质是：从做功与热传递两个角度描述了与热现象有关的 宏观过程都具有方向性，这种方向性是自然发生的，要使其反方向发生必须提供一定的 条件而引起一些其他变化。3能量守恒定律是自然界的普遍规律。 四、气体的状态参量的关系1气体的压强：气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的，气体的压强与单位体 积的分子数和分子的平均动能有关。2气体的体积、压强和温度的关系：对一定质量的理想气体（实际气体在常温下可视为理 例1下列叙述正确的是（ ）A理想气体压强越大，分子的平均动能越大B自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性C外界对理想气体做正功，气体的内能不一定增大 D温度升高，物体内每个分子的热运动速率都增大解析：气体的压强是大量分子对器壁碰撞产生的，影响气体压强的因素有两个：分子的平均动能和气体分子密度，故A错；自发的热现象都具有方向性，所以B正确；改变物体的内能有两种方式，若对气体做正功的同时放出热量，则内能有可能减小，所以C也正确；单个分子的热运动具有无规则性和随机性，所以D选项错误，正确选项为BC。变式训练1：下列说法中正确的是（ ）A理想气体的压强是由于其受重力作用而产生的B热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向 性.C热力学温度的零度是一切物体低温的极限，只能无限接近，但不可能达到D气体分子的热运动的速率是遵循统计规律的 . 题型二 微观量的估算例2粒子与金原子核发生对心碰撞时，能够接近金原子核中心的最小距离为m，已知金原子的摩尔质量为kg/mol，阿伏加德罗常数为个/mol，则由此可估算出金原子核的平均密度为（ ）A BC D点拨：估算固体或液体个分子(或原子)的直径和质量，要理解如下两个要点：忽略分子的间隙，建立理想化的微观结构模型，这是估算个分子(或原子)的体积和直径数量级的基础。用阿伏加德罗常数NA把宏现量摩尔质量Mmol，与摩尔体积Vmol跟微观量分子质量m与分子体积V联系起来。 题型三 热学概念与规律的理解例3对一定量的气体，下列说法正确的是（ ）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在体积不断增大的过程中，内能一定增加D在与外界没有发生热量交换的过程中，内能一定不变变式训练3：地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交热忽略不计.已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中（不计气团内分子间的势能）（ ）A.体积减小，温度降低B.体积减小，温度不变C.体积增大，温度降低D.体积增大，温度不变 题型四 气体压强与气缸的应用解题策略：一是要能够利用物体平衡条件求气体压强。对于求用固体（如活塞等）封闭在静止容器内的气体压强问题，应对固体（如活塞等）进行受力分析，然后根据平衡条件求解。二是要会用理想气体状态参量的关系分析问题。例4如图所示，密闭绝热的具有一定质量的活塞，活塞的上部封闭着气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为EP(弹簧处于自然长度时的弹性势能为零)，现绳突然断开，弹簧推动活塞向上运动，经过多次往复运动后活塞静止，气体达到平衡态，经过此过程（ ）AEP全部转换为气体的内能BEP一部分转换成活塞的重力势能，其余部分仍为弹簧的弹性势能CEP全部转换成活塞的重力势能和气体的内能DEP一部分转换成活塞的重力势能，一部分转换为气体的内能，其 余部分仍为弹簧的弹性势能变式训练4：如图所示，绝热气缸直立于地面上，光滑绝热活塞封闭一定质量的气体并静止在A位置，气体分子间的作用力忽略不计，现将一个物体轻轻放在活塞上，活塞最终静止在B位置(图中未画出)，则活塞 （ ） A在B位置时气体的温度与在A位置时气体的温度相同 B在B位置时气体的压强比在A位置时气体的压强大.C在B位置时气体单位体积内的分子数比在A位置时气 体单位体积内的分子数少D在B位置时气体分子的平均速率比在A位置时气体分子的平均速率大. 【专题训练】1关于分子力，下列说法中正确的是（ ） A碎玻璃小能拼合在一起，说明分子间存在斥力 B将两块铅压紧以后能连成一块，说明分子间存在引力. C水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明分子间存在引力 D固体很难被拉伸，也很难被压缩，说明分子间既有引力又有斥力.2下列说法中正确的是（ ） A常温常压下，质量相等、温度相同的氧气和氢气比较，氢气的内能比氧气的内能大. B0的冰融化为0oC的水时，分子平均动能一定增大 C随着分子间距离的增大，分子引力和分子斥力的合力(即分子力)一定减小 D用打气简不断给自行车轮胎加气时，由于空气被压缩，空气分子间的斥力增大，所 以越来越费力3根据热力学定律，可知下列说法中正确的是（ ）A利用浅层海水和深层海水间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机 械能，这在原理上是可行的. B可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用 C可以将冰箱内的热量传到外界空气中而不引起其他变化 D满足能量守恒定律的客观过程并不是都可能自发地进行.4已知离地面愈高，大气压强愈小，温度也愈低，现有一气球由地面向上缓慢升起，则大 气压强与温度对此气球体积的影响是（ ） A大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积增大 B大气压强减小有助于气球体税减小，温度降低有助于气球体积减小 C大气压强减小有助于气球体积减小，温度降低有助于气球体积增大 D大气压强减小有助于气球体积增大，温度降低有助于气球体积减小.5一个密闭绝热容器内，有一个绝热的活塞将它隔成A、B两部分空间，在A、B两部分空 间内封有相同质量的空气，开始时活塞被销钉固定，A部分气体的体积大于B部分气体的体积，两部分温度相同，如图所示，若拔出销钉，达到平衡时，A、B两部分气体的体 积大小为VA、VB，则有 （ ） AVA =VB BVA VB . CVA VB D条件不足，不能确定6如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与 两分子间距离关系如图中曲线所示，为斥力，为引力，a、b、c、d为x轴 上四个特定的位置，现把乙分子从a处由内静止释放，则 （ ） A乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大. C乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少. D乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加7下列对气体压强描述，正确的是 （ ） A在完全失重状态下，气体压强为零 B气体压强是由大量气体分子对器壁频繁的碰撞而产生的. C温度不变时，气体体积越小，相同时间内撞击到器壁的分子越多，压强越大. D气体温度升高，压强有可能减小.8如图所示，容器A、B各有一个可自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压强恒定。A、B的底部由带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热，原先A中水面比B中水面高，打开阀门，使A中的水逐渐向B中流，最后达到平衡，在这个过程中（ ）A大气压力对水做功，水的内能增加B水克服大气压力做功，水的内能增加C大气压力对水不做功，水的内能不变 D大气压力对水不做功，水的内能增加.第二部分 原子物理【考点透视】一、原子物理学1原子的结构模型：卢瑟福的粒子散射和原子核式结构模型：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。2玻尔的原子结构模型：原子的跃迁条件：只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况对于光子和原子作用而使原子电离和实物粒子作用而使原 子激发的情况，则不受该条件的限制这是因为，原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论，基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。至于实物粒子和原子的碰撞情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，都可以使原子受激发而向较高能级跃迁。二、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。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素。2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。核反应中能量的吸、放跟核力的作用有关， 当核子结合成原子核时，核力要做功，所以放出能量，把原子核分裂成核子时，要克服 核力做功，所以要由外界提供能量。3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。核反应可用核反应方程来表示，利用质量数守恒和核电荷数守恒进行配平。 书写核反应方程应依据核反应的事实，应该记住一些重要的史实。题型一 物理现象和物理史实例1下列关于近代物理发展史的叙述正确的是（ ）A玻尔通过由他首先做的粒子散射实验建立了玻尔原子理论B查德威克在原子核的人工转变实验中发现了中子C汤姆生最突出的贡献是在原子核的人工转变实验中发现了质子D赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象光电效应变式训练1：下列关于物理学史实的叙述正确的是（ ） A麦克斯韦从理论研究中发现真空中电磁波的速度跟真空中的光速相等B居里夫妇发现了铀和含铀矿物的天然放射现象C德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性D在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变长题型二 玻尔理论和能级例2若选取氢原子处于基态时的能量为零，那么各定态具有的能量值分别为：，若现有处于基态的氢原子在光子的照射下，能使氢原子发生跃迁的光子能量值可能是（ ）A B C D变式训练2：钠原子A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射出的光子的能量分别为21eV(BA)、38eV(CA)、44eV(DA)、24eV(EB)。则钠原子在这几个能级范围内的能级图可能是下图中的哪一个（ ） 题型三 核反应方程、核能和半衰期的计算例3现用大写字母代表原子核，E经衰变成为F，再经过衰变成为G，再经过衰变成为H，上述系列衰变可记为：，另有一系列衰变如下：，若已知P是F的同位素，则 （ ）AQ是G的同位素，R是H的同位素 BR是E的同位素，S是F的同位素. CR是G的同位素，S是H的同位素DQ是E的同位素，R是F的同位素变式训练3：一个电子(质量为m，电量为-e)和一个正电子(质量m，电量为e)以相等的初动能相向运动，并撞到一起发生“湮灭”而产生两个频率相同的光子，设产生的光子频率为，则这两个光子的能量都为，动量分别为P和，则下面关系式中正确的（ ）A ， B ，C ， D ，例4在热核反应中，如果两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出2830MeV的能量；当三个粒子结合成一个碳核时，放出726 MeV的能量；则当6个中子和6个质子结台成一个碳核时，释放的能量为（ ）A2104 MeV B3556 MeVC9216 MeV D7764 McV变式训练4：静止的某原子核发生 衰变，释放出的粒子的动能为，假设衰变时放出的能量全部以动能形式释放出来，则衰变过程中总的质量亏损是（ ）A B C D 例5若干放在天平左盘上，右盘放420g砝码，天平平衡，铋发生衰变，经过1个半衰期，欲使天平平衡，则应从右盘中取出砝码的质量为 （ ）A210g B105g C4g D2g解析：原有的2mol经过一个半衰期后，有lmol发生衰变生成1mo1新的原子核，这种新元素质量为206g，此时左盘中还有尚未发生衰变的放射性元素210g，所以左盘中的总质量为416g应从右盘取走砝码4g，选项C正确。点拨：有同学选A，认为420g铋经过1个半衰期元素质量减为原来的，即210g，所以应取走砝码210g。变式训练5：是一种半衰期为5730年的放射性同位素，若考古工作者在探测某岩洞时探测到一个化石中有，经过推测计算确定的含量为原来的四分之一，则该化石已经历的时间距今大约（ ） A22920年 B11460年. C5730年 D2865年【专题训练】1联合国将2005年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献。对于爱因斯 坦提出的质能方程E=mc2，下列看法中正确的是（ ） AE= mc2表明物体具有的能量与其质量成正比。 BE=mc2中的E表示发生核反应过程中释放的核能 C根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能. DE=mc2表示发生的质量亏损m转变为能量E释放出去2关于三种射线，下列说法中正确的是（ ） A射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强 B射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强. D射线是电磁波，它的穿透能力最弱3一个氘核()和一个氘核()结合一个氦核()时，质量亏损为m，已知阿伏加德 罗常数为NA，真空中的光速为c,若1mol氘核完全发生核反应生成氦核，则这个反应中释 放的能量为（ ） A B . C D4如图所示，a、b、c分别表示氢原子不同能级间的三种跃迁，发生a、b、c三种跃迁时， 释放光子的波长分别是，则下列说法正确的是（ ） A若用lleV的光子照射时，至少可以使处于某一能级上的氢原子 吸收光子而发生跃迁B从n=3能级跃迁到n=1能级时释放光子的波长可表示为.C从n=3能级跃迁到n=2能级时，电势能减小，动能也随着减小.D若用波长为的光子照射某金属板恰好可发生光电效应现象，则波长为的光子一定能发生光电效应现象5右图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在 图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到的现象的说法中正确的是 （ ）A放住A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多.B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比 A位置时稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少.