專題十九熱學(xué)光的本性和原子物理

1、啟東中學(xué)專題十九熱學(xué)、光的本性和原子物理重點(diǎn)難點(diǎn)1阿伏加德羅常數(shù)若用 表示密度，則微觀量與宏觀量之間的關(guān)系為：分子質(zhì)量 m0=M分子體積 V0=M,( 緊密排列 )N AN A在體積 V 中的分子數(shù) n=V N AMm質(zhì)量為 m 千克物質(zhì)中包含的分子數(shù)n=N A .M2.熱、功、內(nèi)能的關(guān)系對(duì)熱、功、內(nèi)能的關(guān)系， 可使用熱力學(xué)第一定律分析判斷， 也可直接使用能量守恒定律 但不論用哪一個(gè)，都必須先搞清楚能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系和轉(zhuǎn)化的方向，即物體是吸熱還是放熱，是物體對(duì)外做功還是外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能是增加還是減少3.光電效應(yīng)、光的波粒二象性、玻爾模型、氫原子的能級(jí)、氫原子中的電子云光電效應(yīng)、光的波粒二

2、象性、玻爾模型和氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)、氫原子中的電子云等知識(shí)，揭示了微觀粒子的特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，主要包括軌道量子化、能量量子化、光與實(shí)物粒子的波粒二象性，以及用概念描述粒子運(yùn)動(dòng)等觀念4.人類認(rèn)識(shí)微觀世界的思路和方法(1)先根據(jù)事實(shí)提出要探索和研究的問題0(2)用一定能量的粒子(常用n)去轟擊原子或原子核，根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，提出新理論1(3)經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，修正理論5核反應(yīng)遵循能量、動(dòng)量、質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒這四大守恒定律是解決相關(guān)問題的主要依據(jù)規(guī)律方法【例 1】 (05 年高考廣東 ) 封閉在氣缸內(nèi)一定質(zhì)量的氣體，如果保持氣體體積不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，以下說(shuō)法正確的是(BD)A 氣體的密度增大B氣體的壓強(qiáng)增大C氣

3、體分子的平均動(dòng)能減小D每秒撞擊單位面積器壁的氣體分子數(shù)增多訓(xùn)練題 (05 年高考天津 )下列說(shuō)法中正確的是(A)A 一定質(zhì)量的氣體被壓縮，氣體壓強(qiáng)不一定增大B一定質(zhì)量的氣體溫度不變壓強(qiáng)增大時(shí)，其體積也增大C氣體壓強(qiáng)是由氣體分子間的斥力產(chǎn)生的D在失重的情況下，密閉容器內(nèi)的氣體對(duì)器壁沒有壓強(qiáng)【例 2】 05 年高考江蘇 )下列核反應(yīng)或核衰變方程中，符號(hào)“X”表示中子的是( AC )1A 49 Be+ 24 He 24 C +XB 147 N+ 24 He 817 O+XC 80204 Hg + 10 n 78202 Pt +XD 92239 U 93239 Np +X【例 3】 05 年高考上海

4、) 2005 年被聯(lián)合國(guó)定為 “世界物理年 ”，以表彰愛因斯坦對(duì)科學(xué)的貢獻(xiàn)。愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)有(AC)A 創(chuàng)立 “相對(duì)論 ”B 發(fā)現(xiàn) “ X射”線C提出 “光子說(shuō) ”D 建立 “原子核式模式 ”訓(xùn)練題05 年高考江蘇 )為了強(qiáng)調(diào)物理學(xué)對(duì)當(dāng)今社會(huì)的重要作用并紀(jì)念愛因斯坦，2004 年聯(lián)合國(guó)第 58 次大會(huì)把 2005 年定為國(guó)際物理年。愛因斯坦在100 年前發(fā)表了5 篇重要論文。內(nèi)容涉及狹義相對(duì)論、量子論和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，其中正確的是 (BD)A. 所謂布朗運(yùn)動(dòng)就是液體分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B. 光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性C.在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，入射光強(qiáng)度增大，光

5、電子的最大初動(dòng)能隨之增大D. 質(zhì)能方程表明：物體具有的能量與它的質(zhì)量有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系【例 4】 05 年高考江蘇 ) 在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近，已知中子質(zhì)量 m=1.67 10-27-34kg,普朗克常量 h=6.63 10Js,-10的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為( C)可以估算德布羅意波長(zhǎng) =1.82 10mA.10 -17JB.10 -18JC.10 -21JD.10-24J訓(xùn)練題(05年高考天津 ) 現(xiàn)用電子顯微鏡觀測(cè)線度為d 的某生物大分子的結(jié)構(gòu).為滿足測(cè)量要求， 將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長(zhǎng)設(shè)定為d ，其中 n 1.已知普

6、朗克常量h，電子質(zhì)n量 m 和電子電荷量e,電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為( D )A n2221C d2222h2B ( med22 ) 3h2D nh2m edn h2m en2med【例 5】 (05年高考北京 ) 在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動(dòng)性的是( C)A. 光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象B. 光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象D. 光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應(yīng)現(xiàn)象【例 6】(05 年高考江蘇 ) 1801 年，托馬斯 楊用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)研究了光波的性質(zhì)，1834 年，洛埃利用單面鏡同樣得到了楊的干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實(shí)驗(yàn) ).(1)洛埃鏡實(shí)驗(yàn)的基本裝

7、置如圖所示，S 為單色光源， M 為平面鏡，試用平面鏡成像作圖法在答題卡上畫出S 經(jīng)平面鏡反射后的光與直接發(fā)出的光在光屏上相交的區(qū)域.(2)設(shè)光源 S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a 和 L,光的波長(zhǎng)為,在光屏上形成干涉條紋，寫出相鄰兩條亮紋(或暗紋 )間距離離x 的表達(dá)式 .【解析】 (1) 先作出 S 經(jīng)平面鏡像點(diǎn)S,然后作出S 經(jīng)平面鏡成像的邊界光線，其重疊區(qū)域如圖所示.(2)由條紋間距公式x= L ，由上圖可知d=2 a,所以x= L d2a2能力訓(xùn)練1. .(05 年高考江蘇 )下列關(guān)于分子力和分子勢(shì)能的說(shuō)法中，正確的是( C)A. 當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能

8、總是隨分子間距離的增大而增大B. 當(dāng)分子力表現(xiàn)為引力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的增大而減小C.當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而增大D. 當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子力和分子勢(shì)能總是隨分子間距離的減小而減小2.對(duì)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能理解，下列說(shuō)法正確的是(A)A. 溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動(dòng)能一定大B. 理想氣體在等溫變化時(shí)，內(nèi)能不改變，因而與外界不發(fā)生熱交換C.布朗運(yùn)動(dòng)是液體分子的運(yùn)動(dòng)，它說(shuō)明分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)D. 擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明分子間存在斥力3.(05 年高考北京 ) 為紀(jì)念愛因斯坦對(duì)物理學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，聯(lián)合國(guó)將2005 年定為 “國(guó)際

9、物理2年”對(duì).于愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc ,下列說(shuō)法中不正確的是( D)A. E=mc2 表明物體具有的能量與其質(zhì)量成正比B. 根據(jù)E= mc2 可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能C.一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí) ,釋放出核能 ,表明此過程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 D. E=mc2 中的 E 是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的核能4.(05 年高考江蘇 ) 根據(jù) 粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，圖中虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線，實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在粒子從 a 運(yùn)動(dòng)到 b，再運(yùn)動(dòng)到c 的過程中， 下列說(shuō)法中正確的是(C)A. 動(dòng)能先增大，后減小B. 電勢(shì)能先減小，后增大C.電場(chǎng)力先做負(fù)功

10、，后做正功，總功等于零D. 加速度先變小，后變大5.(05年高考天津 )某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21eV,用波長(zhǎng)為2.5 10-7m 的紫外線照射陰極， 已知真空中光速為 3.0 108m/s,元電荷為 1.610-19C,普朗克常量為6.63 10-34Js,求得鉀的極限頻率和該光電管發(fā)射的光電子的最大動(dòng)能應(yīng)分別是( B )A.5.31014Hz ，2.2JB.5.31014Hz， 4.4 10-19JC.3.31033Hz ， 2.2JD.3.31033Hz， 4.4 10-19J6.(05年高考上海 ) 盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)首次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，核反應(yīng)方程為24

11、He 147 N148 O 11 H ，下列說(shuō)法中正確的是(AC )A. 通過此實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B. 實(shí)驗(yàn)中利用了放射源放出的 射線C.實(shí)驗(yàn)中利用了放射源放出的射線D. 原子核在人工轉(zhuǎn)變過程中，電荷數(shù)可能不守恒7.(05 年高考廣東 )硅光電池是利用光電效應(yīng)將輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能.若有 N 個(gè)頻率為 的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h 為普朗克常數(shù)) ( C)31A. hB.N hC.N hD.2N h 28.(05年高考江蘇 ) 某氣體的摩爾質(zhì)量為M, 摩爾體積為 V，密度為 ，每個(gè)分子的質(zhì)量和體積分別為 m 和 V0，則阿伏加德羅常數(shù)NA 可表示為( BC)A.NA=VVMMV0

12、B.NA=C.NA=D.NA=mmV09.(05 年高考北京 ) 下列關(guān)于熱現(xiàn)象的說(shuō)法，正確的是( D)A. 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能一定增加B. 氣體的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)一定增大C.任何條件下熱量都不會(huì)由低溫物體傳遞到高溫物體D. 任何熱機(jī)都不可能使燃料釋放的熱量完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能10 (06 年徐州 ) 關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是(D)A 隨著低溫技術(shù)的發(fā)展我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá)到絕對(duì)零度B熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C第二類水動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律D用活塞壓縮氣缸里的空氣，對(duì)空氣做功2.0 105J，同時(shí)空氣向外界放出熱量1.5 105

13、 J，則空氣的內(nèi)能增加了 0.5 105J11用一個(gè)中微子轟擊 1737 Cl 產(chǎn)生一個(gè)氬核，其核反應(yīng)方程式為e+ 1737 Cl 01 e 已知 1737 Cl 質(zhì)量為 36.95658u，37，00.00055 u,1u 質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量為18 Ar 的核的質(zhì)量為36.956 91u1 e 的質(zhì)量為931.5MeV. 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以判斷參與上述反應(yīng)的電子中微子的最小能量( A)A.0.82MeVB.0.31MeVC.1.33MeVD.0.51MeV12(05 年高考天津 ) 釷核（ 23490Th ）具有放射性， 它能放出一個(gè)電子衰變成鏷核（ 23491Pa ），伴隨該過程會(huì)放出光子，下

14、列說(shuō)法中正確的是（BD ）A 因?yàn)樗プ冞^程中原子核的質(zhì)量數(shù)守恒，所以不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損B 光子是衰變過程中鏷核（23491 Pa ）輻射的C給釷加熱，釷的半衰期將變短D原子核的天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核是可分的13(05 年高考天津 ) 中子 n、質(zhì)子 p、氘核 D 的質(zhì)量分別為mn、 mp、mD . 現(xiàn)用光子能量為E的 射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為Dpn若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是：（C）A. 1 ( mDmpmn )c2EB. 1 ( mDmnmp )c2E22C. 1( mDmpmn )c2ED. 1 ( mDmnmp )c2E22414 (05 年如東 ) 1

15、951 年，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù) ”,所謂 “電子偶數(shù) ”就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們連線的中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)形成的相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。已知正，負(fù)電子的質(zhì)量均為m,普朗克常數(shù)為h,靜電常量為k。(1) 若正負(fù)電子是由一個(gè)光子和核場(chǎng)作用產(chǎn)生的，且相互作用過程中核場(chǎng)不提供能量，則此光子的頻率必須大于某個(gè)臨界值，此臨界值為多大？(2)假設(shè) “電子偶數(shù) ”中，正負(fù)電子繞它們連線的中點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r,運(yùn)動(dòng)速度v 及電子質(zhì)量滿足波爾的軌道量子化理論：2mv nrn=nh/2 ,n =1,2,。 “電子偶數(shù) ”的能量為正負(fù)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和系統(tǒng)的電勢(shì)能之和，已知兩正負(fù)電子相距L 時(shí)系統(tǒng)的電勢(shì)能為Ep=-ke2/L 。試求 n=1 時(shí) “電子偶數(shù) ”的能量(3)電“子偶數(shù) ”由第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子的波長(zhǎng)為多大?答案： (1)由題意 2mec2=h2m c2所以ehe2mv2(2) “電子偶數(shù) ”繞質(zhì)量中心 (即幾何中心 )轉(zhuǎn)動(dòng) ,則 kLL22故 “電子偶數(shù) ”的總動(dòng)能