2020高考物理 考前30天之备战冲刺押题系列Ⅰ 专题10 热学、光学、原子物理 30页

热学、光学、原子物理 ‎ 一、2020大纲解读 二、重点剖析3‎ 注意：外界对系统做功，取正；系统对外界做功， 取负．系统从外界吸热，取正；系统向外界散热， 取负．系统内能增加，取正；系统内能减少，取负．‎ ‎（2）热力学第二定律 两种表述：‎ C.两种表述是等效的 热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，但实际上它们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个．‎ D.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，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．‎ ‎（3）热力学第三定律：热力学零度不可达到．‎ 说明：第三定律告诉我们，低温是有极限的，只能接近极限，不能到达这个极限．‎ ‎4．三个气体状态参量 ‎（二）光学 ‎1. 光的直线传播、光的反射与平面镜成像 ‎⑴光的直线传播：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，在真空中传播的速度最大，其速度大小为。在不均匀的介质传播时，光线会发生弯折。‎ ‎⑵光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在线的两侧，反射角等于入射角。‎ ‎⑶平面镜成像：平面镜所成的像和物是大小相等、关于镜面对称，与平面镜的大小无关，是正立的虚像。平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。‎ ‎3.光的本性 ‎ ⑷光的粒子性：光电效应是光的粒子性——光量子说的实验基础，光是一份份地传播的，每一份的能量是，用光量子说可解释光电效应，光电效应的基本规律可用四个结论(①任何一种金属，都有一个极限频率 ‎ ‎，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；②光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，随入射光的频率的增大而增大，用公式表示为；③光电子的发射具有瞬时性；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比)表述。‎ ‎⑸光的波粒二象性：光具有波动性，又具有粒子性，大量光子产生的效果显示出波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，既不能理解为宏观概念中的波，也不能把光子看作宏观概念中的粒子。‎ ‎2. 原子核的衰变及三种射线 ‎⑴原子核的衰变 ：衰变和衰变。‎ ‎①衰变：‎ ‎②衰变：‎ ‎⑵和衰变次数的确定：先由质量数守恒确定衰变的次数，再由核电荷数确定衰变的次数。‎ ‎⑶半衰期T：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，衰变规律是。‎ 说明：原子核的衰变只由原子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。‎ 三、考点透视 例题：（2020年全国卷Ⅱ）对一定量的气体， 下列说法正确的是（ ）‎ 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．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少 点拨：理解气体分子的体积，掌握气体压强的产生原因及气体内能变化的分析是正确解答本题的关键。‎ 例1.下列说法正确的是( )‎ A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象 B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象 C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象 D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的 解析：用三棱镜观察太阳光谱是利用光的色散现象，在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的。‎ 答案：B 点拨：本专题知识点非常多，Ⅰ级要求达30个之多，应对这种多知识点综合问题只有全面复习。‎ 答案：D 解析：入射光的强度减弱时，单位时间内照到单位面积上的光子数将减少，对应的吸收能量逸出的光电子必将减少，但是光电效应的发生是瞬时的大约光照射后之内就会发生光子数的减少不会在发生时间上有影响。根据爱因斯坦光电效应方程，如何光频率不变则光电效应一定发生而且逸出的光电子的出动能不变。‎ 答案：C 点拨：对光电效应的理解应把握好如下四点 ‎①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，才会发生光电效应现象.‎ ‎②在入射光的频率大于金属极限频率的情况下，从光照射到逸出光电子，几乎是瞬时的，时间不超过10-9 s. ‎③光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与光强无关.‎ ‎④单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比.‎ 解析：“人造太阳”是全超导核聚变实验装置，核反应是轻核聚变，而不是重核裂变，故选项A对B错；释放核能大小的计算依据是爱因斯坦质能方程，C对D错，故选BD。‎ 答案：BD 点拨：“人造太阳”是利用海水中的H和H轻核聚变而产生大量的能量，放出的能量是用质量亏损计算的。‎ 反思：本题是通过阿伏伽德罗常数把宏观量和微观量的联系起来，这种题型是高考常考的内容，复习时要重视。‎ 解析：大量光子跃迁时各种跃迁随机出现，如果一群处于高能级的氢原子向低能 级跃迁时，所辐射的光谱线数，增加了5条谱线有可能是5、6能级转换增加的，也有可能是2、4能级转换增加的。电子与原子作用导致原子跃迁时，电子的动能必大于所跃迁的两能级之差才可行，但又不能大与下一个能级与基态的能级差。‎ 答案：AD 热点二、光的折射问题 例3.如图所示，光从A点射入圆形玻璃，而从B点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为30°，AB弧所对的圆心角为120°，下列说法正确的是 A.玻璃的折射率是 B.玻璃的折射率是 C.光线在A点的入射角为105° D.玻璃的折射率是 热点四、核能、质量亏损和爱因斯坦质能方程 五、能力突破 例1、下列说法正确的是（ ）‎ A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映 B．没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C．知道某物质的摩尔质量和密度可求出阿伏加德罗常数 D．内能不同的物体，它们分子热运动的平均动能可能相同 例2、三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦（42He）,则下面说法正确的是( )‎ A.X核比Z核多一个原子 B.X核比Z核少一个中子 C.X核的质量数比Z核质量数大3‎ D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍 解析：（设原子核X的质量数为x，电荷数为y，依题意写出核反应方程，根据质量数守恒和电荷数守恒，可得原子核Y的质量数为x，电荷数为y-1，原子核Z的质量数为x-3，电荷数为y-2。由此可得X核的质子（y）比Z核的质子（y-2）多2个，A错；由此可得X核的中子（x-y）比Z核的中子（x-y-1）多1个，B错；X核的质量数（x）比Z核的质量数（x-3）多3个，C对；X核与Z核的总电荷（2y-2）是Y核电荷（y-1）的2倍，D对。‎ 答案：CD 反思：正确写出核反应方程，灵活应用学过的知识就能快速解答本题。‎ 例4、如图所示，某同学将空的薄金属筒开口向下压入水中。设水温均匀且恒定，筒内空气无泄漏，不计气体分了间相互作用，则被淹没的金属筒在缓慢下降过程中，筒内空气体积减小（ ）‎ A．从外界吸热    B．内能增大   C．向外界放热　 D．内能减小 解析：在筒缓慢下降的过程水温恒定，空气温度不变，当不计气体分了间相互作用时，气体的内能不变，但筒内空气被压缩，外界对它做功，气体必然放出热量。所以正确选项是C。‎ 答案：C 点拨：对气体内能的变化分析时应当注意题干中的描述，“缓慢”往往表明温度不变，“体积不变（或气体自由鼓胀）”说明气体不对外做功，外界也不对气体做功，‎ ‎“绝热”指不发生热传递，“理想气体（或不考虑分子作用力）”意味着忽略分子势能。‎ 反思：本题考查折射定律与光的传播，知道光在玻璃的传播速度，写出光穿过玻璃所用时间表达式，是解决本题的关键。‎ 例7、一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列叙述正确的是（ ）‎ A X原子核中含有86个中子 B X原子核中含有141个核子 C 因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加 D 因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少 解析：如图4所示，是光线在玻璃球内的光路图，A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，由数学知识可得：‎ 所以有：‎ 由折射定律得玻璃的折射率：‎ 答案：玻璃的折射率等于 反思：本题考查光的全反射，根据发生全反射的临界条件，判断光在传播时是否发生全反射，是不出错的原因所在。‎ 六、规律整合 规律一、微观量的运算方法 阿伏加德罗常数是联系微观量和宏观量的桥梁 注 ： 固、液体分子可以近似地认为紧密地靠在一起而气体分子间有一个很大的间隙，由上面②式求得的V并非是一个分子自身的体积而是一个气体分子平均占据的空间（立方体）的体积。设该立方体的边长为a，则气体分子的平均间距为 规律二、衰变产生的三种射线的比较 种类 射线 射线 射线 组成 高速氦核流 高速电子流 光子流（高频电磁波）‎ 带电荷量 ‎2e ‎-e ‎0‎ 质量 静止质量为零 速度 ‎0.1c ‎0.99c c 在电场或磁场中 偏转 与射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱用纸能挡住 较强穿透几毫米的铝板 最强穿透几厘米的铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 感光 感光 规律三、光的波动性与粒子性的比较 光的粒子性 ‎①与物质发生作用时，表现出粒子的性质 ‎②少量或个别光子容易显示出粒子性 ‎③频率较大时，易显示粒子性 粒子含义是“不连续”、“一份一份”的，不同于宏观的粒子 光的波动性 ‎①传播时，表现出波的性质 ‎②大量光子容易显示出波动性 ‎③频率较小时，易显示波动性 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的，不同于宏观的机械波。‎ 七、高考预测 ‎1．选择题：它可能考查光的反射与折射、全反射现象、光导纤维、折射率与频率的关系、光的偏振现象、光的干涉和衍射现象、光电效应、光的粒子性，也可考查α粒子散射实验、核反应的规律、电荷数守恒、质量数守恒、玻尔原子模型、能级跃迁及波长、频率和波速三者的关系、衰变规律等知识，解题时要注意知识间的联系也可能考查了考生的综合应用物理知识分析解决问题的能力和推理能力等，解题时要注意知识间的联系。‎ ‎2．实验题：可以考查“测定玻璃的折射率”、“用双缝干涉测光的波长”、估算分子的直径等。‎ ‎3．计算题：在计算题中可能会考查考生应用光的反射与折射、光电效应等物理知识，会分子动理论，热力学定律，会考查 核能、爱因斯坦的质能方程、原子核与力学的综合等知识。‎ 一、选择题（共12小题，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的或不答的得0分）‎ ‎7. 有一桶水温度是均匀的，在桶底部水中有一小气泡缓慢浮至水面，气泡上升过程中逐渐变大，若不计气泡中空气分子势能的变化，则 A、气泡中的空气对外做功，吸收热量度 B、外界对气泡中的空气做功，放出热量 C、泡中的空气内能增加，吸收热量 D、气泡中的空气内能不变，放出热量 ‎8. 如图2所示，气缸内盛有一定量的理想气体，气缸壁是导热的，缸外环境保持恒温，活塞与气缸壁的接触是光滑的，但不漏气。现将活塞杆与外界连接并缓慢地向右移动，这样气体将等温膨胀并通过杆对外做功。知理想气体的内能只与温度有关，则下列说法正确的是 ( )‎ A.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，因此此过程违反热力学第二定律 B.气体是从单一热源吸热，但并未全用来对外做功，所以此过程不违反热力学第二定律 C.气体是从单一热源吸热，全用来对外做功，但此过程不违反热力学第二定律 D.A、B、C三种说法都不对 ‎11. 如图3所示，图为单缝，图为双缝，用某单色光分别照射竖直放置的单缝和双缝，在缝后较远的位置竖直放置的光屏上可以观察到明暗相间的条纹（图中阴影表示明条纹）如图3中的和所示，则下列关于缝和条纹间关系的说法中正确的是（ ）‎ A．图表示单缝衍射条纹，图 表示双缝干射条纹 B．单缝S越宽，越容易观察到对应的明暗条纹 C．双缝间距离越短，对应条纹间距越大 D．照射双缝的单色光波长越长，对应条纹间距离越大 ‎12. 如图4所示，S为能放出α、β和γ三种射线的放射源，虚线框内是方向垂直纸面的匀 二、填空题（本题2小题，共28分，把答案填在题中的横线上）‎ 波长为　　　　　　　　m(保留两位有效数字)．‎ 三、计算题（共4小题，共72分。解答下列各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎16. （18分）受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量，已知每个铀核裂变时释放的能量为，则（1）写出核反应方程；（2）现在要建设发电功率为的核电站，用铀235做为核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗铀235多少千克？（阿伏加德罗常数为）‎ ‎17. （18分）已知地球半径R=6.4×‎106m，地球表面的重力加速度g=‎9.8m/s2，大气压P0=1.0×105Pa，空气平均摩尔质量为M=2.9×10‎-2kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1，在下列问题的计算中还可以查用其他数据。‎ ‎（1）试估算地球周围大气层的空气分子数？‎ ‎（2）假如把地球大气全部变为液体而分布在地球表面，地球的半径将增大多少？‎ ‎15.只有入射光线折射后射到B点的光线经反射再折射，射出后才能沿原方向返回，即实现“逆向反射”‎ ‎，光路如图所示，根据折射定律得：‎ 由几何关系可知：‎ 由以上两式可解得：‎ 设能沿原方向返回即实现“逆向反射”的入射光线距AB的距离为h，则由几何关系可知：‎ 故地球周围大气层的空气分子数为个。‎ ‎（2）虽然各种液体的密度不同，但数量级均为‎103kg/m3,现以水的密度来代替液化空气的密度，则液化空气的体积， 设大气为液体分布在地球表面时地球半径增加y，则有 ‎，考虑到y远小于R，忽略y的二次项和三次项，即得。‎