高考物理精讲专题16+热学+原子物理高考定位+审题破题含原创题组及解析.docx

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高考物理精讲专题16+热学+原子物理高考定位+审题破题含原创题组及解析

高考定位

本专题主要解决的是分子动理论、气体性质、热力学定律和原子物理的基本内容，其要求都为Ⅰ级，高考对本部分的考查都为选择题．高考对本部分考查的重点和热点有以下几个方面：

①分子大小的估算；②对分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体实验定律的理解和简单计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简单计算；⑦用油膜法估测分子大小等内容．⑧原子的能级跃迁和原子核的衰变规律；⑨核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算；⑩原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．

应考策略

本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应注意抓好五大块知识：

一是分子动理论；二是从微观角度分析固、液、气的性质；三是气体实验三定律；四是热力学定律；五是原子物理．以上五块知识为主干，梳理出知识点，进行理解性记忆．

考题1　对分子动理论及固体、液体的考查

例1

　（双选）以下说法中正确的是（　　）

A．分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力

B．悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规则

C．分子质量不同的两种气体温度相同，它们的分子平均动能一定相同

D．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积

答案　BC

解析　分子间引力和斥力总是同时存在，故选项A错误；布朗运动就是液体分子对悬浮颗粒的不规则撞击形成的，故选项B正确；温度是分子平均动能的标志，故选项C正确；气体分子之间距离较大，这样计算出的分子体积远大于实际分子体积，故选项D错误．

1．（双选）下列说法中正确的是（　　）

A．昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用

B．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显

C．理想气体等温膨胀过程一定向外界放出热量

D．温度升高1℃也即升高1K

答案　AD

解析　昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用，选项A正确；悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显，选项B错误；根据ΔU＝W＋Q，理想气体等温膨胀过程ΔU＝0，W<0，则Q>0，故一定从外界吸收热量，选项C错误；绝对温标和摄氏温标只是起点不同，大小是相等的，所以温度升高1℃也即升高1K，选项D正确．

2．PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因．下列关于PM2.5的说法中，正确的是（　　）

A．PM2.5的大小接近分子大小的数量级

B．PM2.5在空气中的运动属于分子热运动

C．温度越高，PM2.5的运动越激烈

D．环境温度低于0℃时，PM2.5不具有内能

答案　C

解析　分子直径的数量级为10－10m，A错误；PM2.5在空中做无规则运动不是分子运动，但属于布朗运动，受温度的影响，温度越高，运动越剧烈，C正确，B错误；分子运动永不停止，PM2.5无论温度多低，都具有内能，D错误．

3．（单选）（2014·广东清远市4月模拟）在以下说法中，正确的是（　　）

A．多数分子大小的数量级为10－8m

B．质量、温度都相同的氢气和氧气，分子平均动能不相同

C．单晶体的各向异性是由晶体微观结构决定的

D．饱和汽压随温度的升高而变小

答案　C

解析　分子大小的数量级为10－10m，A错；温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子平均动能相同，B错；单晶体中的原子排列位向是完全一致的，因此其性能具有各向异性，C对；饱和汽压随温度的升高而增大，D错．所以本题选择C.

解答分子动理论相关问题时应注意：

（1）熟练掌握阿伏加德罗常数的有关计算；

（2）了解扩散现象及布朗运动的实质；

（3）掌握分子力的特点及分子力做功与分子势能变化的关系；

（4）知道物体内能变化的微观因素和宏观因素．

考题2　热力学定律与气体性质的综合问题

例2

　（双选）（2014·广东·17）用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图1所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（　　）

A．体积减小，内能增大

B．体积减小，压强减小

C．对外界做负功，内能增大

D．对外界做正功，压强减小

解析　实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作理想气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，温度升高，选项A、C正确；根据理想气体状态方程

＝C可判断压强一定增大，选项B、D错误．

答案　AC

4．（双选）用微波炉加热三个鸡蛋（此时餐盒盖子中间的阀门是打开的），拿出微波炉后立即关闭阀门，如图1所示．设盖子和阀门不漏气、忽略餐盒的容积变化．在常温下放置一段时间后（　　）

图1

A．餐盒内气体压强将会减小

B．餐盒内气体将会放热

C．鸡蛋的内能将会增大

D．若再次打开阀门，餐盒内气体将会对外做功

答案　AB

解析　因为餐盒内的气体进行等容变化，所以加热后的餐盒在常温下放置一段时间后，温度降低，根据

＝C可知，餐盒内气体压强将会减小，选项A正确；由ΔU＝W＋Q，因为W＝0，ΔU＜0，所以Q＜0，餐盒内气体将会放热，选项B正确；鸡蛋的温度降低，内能将会减小，选项C错误；若再次打开阀门，由于压强变大，餐盒内气体的体积将减小，故外界将会对气体做功，选项D错误．

5．（双选）二氧化碳是导致“温室效应”的主要原因之一，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一个可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度的变化，则此过程中（　　）

A．封闭气体对外界做正功

B．封闭气体向外界传递热量

C．封闭气体分子的平均动能不变

D．封闭气体从外界吸收热量

答案　BC

解析　因为不计气体的温度变化，所以气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，即ΔE＝0，选项C正确；因为气体体积减半，故外界对气体做功，即W＞0，选项A错误；根据热力学第一定律：

ΔE＝W＋Q，可知Q＜0，即气体向外界传递热量，选项B正确，D错误．

6．（双选）内燃机的做功过程是气缸内高温高压气体的膨胀过程，如图2所示．对这一过程气缸内的气体，下列叙述正确的是（　　）

图2

A．气体对外做功，部分内能转化为机械能

B．气体的分子势能减少

C．气体从外界吸收热量

D．气体的温度下降

答案　AD

解析　据题意，气体膨胀体积增加，气体对外做功，使部分能量转化为机械能，故选项A正确，选项C错误；体积增加，气体分子间距离增加，使气体势能增加，故选项B错误；当气体对外做功内能减少，温度降低，故选项D正确．

分析热力学第一定律的问题抓好以下两点：

（1）注意符号正负的规定．若研究对象为气体，对气体做功的正负由气体体积的变化决定．气体体积增大，气体对外界做功，W<0；气体的体积减小，外界对气体做功，W>0.

（2）改变物体内能的两种方式：

做功和热传递，不能认为物体吸热（或对物体做功），物体的内能就一定增加．

考题3　对波尔原子理论的理解

例3

　（单选）下列说法正确的是（　　）

A．当大批氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，氢原子会产生3种频率的光子

B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型

C．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的

D．玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，和现代量子理论是一致的

解析　一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生6种不同频率的光子，A错；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故C错误；玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的实验规律，但和现代量子理论是不一致的，在现代量子力学中，玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子出现机会最多的地方，选项D错误．

答案　B

7．（双选）下列说法正确的是（　　）

A．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大

B．在衰变过程释放的三种射线中，α射线的穿透力最弱

C．汤姆生发现电子，揭示了原子的核式结构

D．如图3为氢原子的能级图，n为量子数．当氢原子核外电子由n＝2的轨道跃迁到n＝3的轨道的过程中，吸收光子的能量是1.89eV

图3

答案　BD

解析　氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，克服电场力做功，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大，所以A错误；衰变过程释放的三种射线中，α射线的穿透力最弱，电离能力最强，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，β射线的穿透力和电离能力介于两者之间，所以B正确；汤姆生发现电子，提出枣糕式模型，卢瑟福的α散射实验揭示了原子的核式结构，所以C错误；当氢原子核外电子由n＝2的轨道跃迁到n＝3的轨道的过程中，吸收光子的能量ΔE＝[－1.51－（－3.4）]eV＝1.89eV，所以D正确．

8．（单选）已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图4所示．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，下列说法中正确的是（　　）

图4

A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子

B．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应

C．辐射光子中都不能使钙发生光电效应

D．处于基态的氢原子能够吸收能量为11eV的光子向高能级跃迁

答案　B

解析　根据C

＝6知，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，A错误；n＝4跃迁到n＝3辐射的光子能量为0.66eV，n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量为1.89eV，n＝4跃迁到n＝2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，B正确，C错误；基态的氢原子吸收11eV光子，能量为（－13.61＋11）eV＝－2.61eV，不能发生跃迁，D错误．

9．如图5是光电管的原理图，已知当有频率为ν0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则（　　）

图5

A．当换用频率为ν1（ν1＜ν0）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

B．当换用频率为ν2（ν2＞ν0）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流

C．当增大光电管两端的电压时，电路中的光电流一定增大

D．当将电极极性反接时，电路中一定没有光电流产生

答案　B

解析　有频率为ν0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则当换用频率为ν2＞ν0的光照射阴极K时，电路中一定有光电流，但是换用频率为ν1＜ν0的光照射阴极K时，电路中不一定没有光电流，选项B正确，A错误；光电管两端所加的电压为正向电压，故当增大其两端的电压时，电路中的光电流不一定增大，因为若光电流达到饱和态时，即使再增加电压，光电流也不会再增大，选项C错误；当电极极性反接时，所加电压为反向电压，当电压满足eU0＝

mv

时，光电子恰能到达负极板，故当U>U0时，电路中才没有光电流产生，选项D错误．

关于原子跃迁要注意以下四方面：

（1）一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数N＝

.

（2）只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量（hν＝Em－En）时，光子才被吸收．

（3）“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子．“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子．

（4）入射光子能量大于电离能（hν＝E∞－En）时，光子一定能被原子吸收并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．

考题4　对原子和原子核知识的综合考查

例4

　（双选）下列说法正确的是（　　）

A．温度越高，放射性元素的半衰期越长

B．天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构

C．卢瑟福首先发现中子

D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能

解析　放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，选项A错误；天然放射现象说明原子核内部具有复杂结构，选项B正确；中子由查德威克首先发现，选项C错误；重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，选项D正确．

答案　BD

10．（双选）一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若产生的核能全部被γ光子带走．下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程是

H＋

n→

H＋γ

B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3

C．辐射出γ光子的能量E＝（m3－m1－m2）c

D．γ光子的波长λ＝

答案　BD

解析　核反应方程应是

H＋

n→

H＋γ，所以A错；聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，B正确；辐射出γ光子的能量E＝（m1＋m2－m3）c2，C错；由

＝（m1＋m2－m3）c2可知，光子的波长λ＝

，D正确．

11．（单选）“两弹”所涉及的基本核反应方程有：

①

U＋

n→

Sr＋

Xe＋10

n

②

H＋

H→

He＋

n

关于这两个方程，下列说法正确的是（　　）

A．方程①属于α衰变

B．方程②属于轻核聚变

C．方程①的核反应是太阳能的源泉

D．方程②中的

H与

He互为同位素

答案　B

解析　方程①属于重核裂变方程，选项A错误；方程②属于轻核聚变，选项B正确；方程②的核反应是太阳内进行的核反应，选项C错误；方程②中的

H与

He因为质子数不同，不能互为同位素，选项D错误．

12．（双选）人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）与原子序数有如图6所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法，正确的是（　　）

图6

A．原子核d和e聚变成原子核f时会有质量亏损，要吸收能量

B．原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出能量

C．已知原子核a裂变成原子核b和c时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大

D．在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度

答案　BD

解析　由图象可知，d和e核子的平均质量大于f核子的平均质量，原子核d和e聚变成原子核f时，核子总质量减小，则有质量亏损，要释放出核能；a核子平均质量大于b和c核子的平均质量，原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出核能；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能不变；在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，所以正确选项为B、D.

知识专题练　训练16

题组1　对分子动理论及固体、液体的考查

1．（双选）（2014·新课标Ⅱ·33改编）

（1）下列说法正确的是（　　）

A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故

答案　BC

解析　悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，故水的沸点也较低，选项D错误．

2．（双选）下列说法正确的是（　　）

A．晶体都具有确定的熔点

B．布朗运动就是物质分子的无规则热运动

C．一定质量的理想气体压强增大，其分子的平均动能可能减小

D．气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间斥力大于引力的缘故

答案　AC

解析　晶体具有确定的熔点，选项A正确；布朗运动是悬浮在液体（气体）中的固体颗粒受到液体（气体）分子撞击的不平衡造成的，不是物体分子的无规则运动，选项B错误；分子的平均动能是温度的标志，气体的压强增大，温度可能减小，选项C正确；气体分子间距大于10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是由于气体的分子运动的无规则造成的，选项D错误．

3．（双选）下列说法正确的是（　　）

A．单晶体和多晶体在物理性质上均表现为各向异性

B．墨水滴入水中出现扩散现象，这是分子无规则运动的结果

C．不可能从单一热源吸收的热量全部用来做功

D．缝衣针漂浮在水面上是表面张力作用的结果

答案　BD

题组2　对热力学定律和气体性质的考查

4．（双选）（2014·山东·36改编）如图1所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有一定质量的理想气体．当环境温度升高时，缸内气体（　　）

图1

A．内能增加

B．对外做功

C．压强增大

D．分子间的引力和斥力都增大

答案　AB

解析　当环境温度升高时，压强不变，缸内气体膨胀对外做功，理想气体内能仅由物质的量和温度决定，温度升高，气体的内能增加，正确选项为A、B.

5．（单选）现将一定质量的空气等温压缩，空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是（　　）

答案　B

解析　根据气体定律，空气等温压缩过程中pV＝C，即压强与体积成反比，压强与体积的倒数成正比，B正确．

6．（单选）如图2所示，有一固定的圆形绝热容器，用绝热活塞密封一定质量的理想气体，当活塞处于位置a时，筒内气体压强等于外界大气压，当活塞在外力作用下由位置a移动到位置b的过程中，下列说法正确的是（　　）

图2

A．由于是绝热容器，筒内气体与外界没有热传递，则筒内气体温度不变，分子的平均动能不变

B．气体压强增大

C．气体分子的平均动能减小

D．筒内气体的密度增大

答案　C

解析　封闭气体对外做功，绝热膨胀，故内能减小，温度降低，故分子热运动的平均动能降低，故A错误、C正确；气体分子总数不变，体积增大，故筒内气体的密度减小，D错误．

题组3　对波尔原子理论的理解

7．（单选）一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中（　　）

A．原子要吸收一系列频率的光子

B．原子要吸收某一种频率的光子

C．原子要发出一系列频率的光子

D．原子要发出某一种频率的光子

答案　C

解析　根据玻尔理论，一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中，原子也由高能态向低能态跃迁，辐射出一系列频率的光子，选项C正确．

8．（双选）下列说法正确的是（　　）

A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一

B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律

C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想

D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小

答案　AC

解析　普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但它只能成功地解释氢原子光谱的实验规律，选项B错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，选项C正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，选项D错误．

题组4　对原子及原子核知识的综合考查

9．（双选）以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是（　　）

A.

Bi的半衰期是5天，12g

Bi经过15天后还有1.5g未衰变

B．结合能越大，原子核越稳定

C．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离能力最强的是γ射线

D．关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象

答案　BC

解析　

Bi的半衰期是5天，经过15天是3个半衰期，剩下

Bi的质量为：

m＝（

）nm0＝（

）3×12g＝1.5g，故选项A正确；平均结合能越大，原子核越稳定，故选项B错误；三种射线中α射线电离能力最强，故选项C错误；关于原子核内部的信息，最早来自天然放射现象，故选项D正确．

10．（双选）下列说法正确的是（　　）

A．一个氢原子从n＝3的能级发生跃迁，可能只辐射一种频率的光子

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应

C．平均结合能越小，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定

D．铀核（

U）衰变为铅核（

Pb），要经过8次α衰变和10次β衰变

答案　AB

解析　一个氢原子从n＝3能级发生跃迁，可能只辐射

出一种频率的光子，最多能射出3种不同频率的光子，选项A正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，选项B正确；平均结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项C错误；铀核（

U）衰变为铅核（

Pb），要经过（238－206）÷4＝8次α衰变和82－（92－2×8）＝6次β衰变，选项D错误．

11．下列说法正确的是（　　）

A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了

B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质

C．光子的能量由光的频率所决定

D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变

答案　BC

解析　半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律，对少量原子核没有意义，A错；β衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电子的过程，B正确；根据光子能量计算公式ε＝hν可知光子的能量由光的频率决定，C正确；按照玻尔理论，氢原子的核外电子吸收光子向高能级跃时，核外电子的轨道半径增大，电子运动的动能减小，系统势能增加，总能量增加，D错．

12．用中子轰击铝27，其核反应方程：

（1）

Al＋

n→

Na＋X；

Na具有放射性，其核反应方程为：

（2）

Na→

Mg＋Y，则（　　）

A．X是

He

B．Y是

n

C．

（1）是α衰变

D．

（2）是β衰变

答案　AD

解析　由核反应遵循的规律知，X是

He，Y是电子e，选项A正确，B错误；

（1）是原子核的人工转变，不是α衰变；

（2）是β衰变，选项C错误，D正确．

13．在众多的裂变反应中，有一种反应方程为

92U＋

n→

56Ba＋

Kr＋aX，其中X为某种粒子，a为X的个数，则（　　）

A．X为中子，a＝2

B．X为中子，a＝3

C．X为质子，a＝2

D．X为质子，a＝3

答案　B