2024年高考物理二輪專題復習講義：第6專題 振動與波、光學、執(zhí)掌、原子物理

2024年高考物理二輪專題復習精品講義:第6專題振

動與波、光學、執(zhí)掌、原子物理

（一）振動與波、光學

知識網絡

機械振動

機械波

A、”/且v=Xf

介質中質點都做振動

筒諧運動受迫振動/撅歹把阻尼振動

受力特征F=-kx共振H

典型模型：

彈簧振子

波的登加、反射、折射、

單擺T=27r儼干涉、衍射、多普勒效應

簡諧運動的圖象：簡諧波的圖象：

表示某一個質點各個由一種圖象可以推出裊示某一時刻各個質

時刻的位移情況另一種圖象點的位移情況

正弦曲線正弦曲線

電磁振蕩

發(fā)射、傳播和接收電磁波譜

其

傳

他

遞

應

信

用

息

考點預測

振動與波是歷年高考的必考內容，其中命題率最高的知識點為波的圖象、波

長、頻率、波速及其相互關系，特別是波的圖象與振動圖象的關系，如2009年

高考北京理綜卷第17題、全國理綜卷I第20題、福建理綜卷第17題，一般以

選擇題的形式出現，試題信息量大、綜合性強，一道題往往考查多個概念和規(guī)

律.其中波的圖象，兀以綜合考查對波的理解能力、推理能力和空間想象能力.

高考對光學局部的考查主要有：①光的折射現象，全反射；②光的干預、衍

射和偏振現象；③平面鏡成像的作圖方法；④雙縫干預實驗測定光的波長；⑤光

電效應現象.

要點歸納

一、振動與波

單擺

(1)特點：①單擺是理想模型；②單擺的回復力由重力沿圓弧方向的分力提

供，當最大擺角。＜10°時，單擺的振動可看做簡諧運動，其振動周期7=2兀

4JT2Z

(2)應用：①計時器；②測定重力加速度g,g="y.

二、振動圖象與波動圖象的區(qū)別與聯(lián)系

振動圖象波動圖象

希

圖象

研究對象?個質點所有質點

橫軸上各點表示質點的

橫軸上各點表示各個時

平衡位置,圖象表示某一

物理意義亥IJ,圖象表示一個質點各

時刻各個質點的位移情

個時刻的位移情況

況

圖象形成的物理過相當于順序“掃描〃的結

相當一次“拍照〃的結果

程果

直接得出振幅、周期直接得出振幅、波長

據波速、波長和頻率(周

可以算出頻率

所能提供的信息期)的關系求其中一個量

可以判斷出位移、加速振動方向和傳播方向的

度、回復力間的變化關系關系

三、機械波與電磁波

機械波電磁波

對象研究力學現象研究電磁現象

周期性變化的物理位移隨時間和空間做電場〃和磁場〃隨時間和空

量周期性變化間做周期性變化

傳播不需要介質，在真空中

傳播需要介質，波速

波速總是。，在介質中傳播

與介質有關，與頻率

傳播時，波速與介質及頻率都有

無關，分橫波和縱波

關系.電磁波都是橫波，傳

兩種，傳播機械能

播電磁能

r=y,都會發(fā)生反射、折射、干預、衍射、多普勒

特性

效應

無線電波由振蕩電路產生

由質點（波源）的振動

產生

產生光也是電磁波的一種，由原

子能級躍遷發(fā)出

四、平面鏡成像

1.平面鏡改變光的傳播方向，而不改變光的性質.

2.平面鏡成像的特點：等大、正立、虛像，物、像關于鏡面對稱.

3.成像作圖要標準化.

射向平面鏡的入射光線和反射光線要用實線，并且要用箭頭標出光的傳播方

向.反射光線的反向延長線只能用虛線，虛線上不能標箭頭.

鏡中的虛像是物體射到平面鏡上所有光線的反射光線反向延長后相交形成

的.在成像作圖中，可以只畫兩條光線來確定像點.

法線既與界面垂直，又是入射光線與反射光線夾角的平分線.

平面鏡轉過一個微小的角度叫法線也隨之轉過角度。，當入射光線的方向

不變時，反射光線則偏轉2*

五、光的折射定律

1.折射率：光從真空射入某種介質發(fā)生折射時，入射向外的正弦與折射角

外的正弦之比為定值以叫做這種介質的折射率，表示為〃=皿一/.實驗和

sin

研究證明，某種介質的折射率等于光在真空中的傳播速度。跟光在這種介質中的

傳播速度之比，即n=~.

0v

2.折射現象中光路是可逆的.

六、全反射和臨界角

1.全反射的條件：(1)光從光密介質射向光疏介質;(2)入射角大于或等于

臨界角.

2.臨界角：使折射角等于90。時的入射角，某種介質的臨界角。用sinC

4十算?

七、用折射定律分析光的色散現象

在分析、計算光的色散時，要掌握好折射率〃的應用及有關數學知識，著重

理解兩點：①光的頻率(顏色)由光源決定，與介質無關；②在同一介質中，頻率

越大的光的折射率越大，再應用〃=一=個等知識，就能準確而迅速地判斷有關

V人

色光在介質中的傳播速度、波長、入射光線與折射光線的偏折程度等問題.

八、光的波動性

1.光的干預

(1)干預條件：兩束光的頻率相同，并有穩(wěn)定的相位差.

(2)雙縫干預：兩列光波到達某點的路程差為波長的整數倍時，該處的光互

相加強，出現亮條紋；當到達某點的路程差為半波長的奇數倍時，該處的光互相

削弱，出現暗條紋.相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距△/=)6

(3)薄膜干預：從薄膜前后外表反射的兩列波疊加產生的干預.應用：檢查

平面的平整度、增透膜等.

2.光的衍射

發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物的尺寸跟光的波長相近或比光的波長還小.

光的衍射條紋和干預條紋不同.泊松亮斑是光的衍射引起的.

3.光的電磁說

麥克斯韋提出“光是一種電磁波〃的假設，赫茲用實驗驗證了電磁說的正確

性.

九、光的粒子性

1.光電效應

（1）現象：在光的照射下物體發(fā)射電子（光電子）的現象.

（2）規(guī)律:任何金屬都存在極限頻率，只有用高于極限頻率的光照射金屬時，

力會發(fā)生光電效應.在入射光的頻率人于金屬的極限頻率的情況下，從光照射到

金屬上到金屬逸出光電子的過程，幾乎是瞬時的.光電子的最大初動能隨入射光

頻率的增大而增大，與光的強度無關.單位時間內逸出的光電子數與入射光的強

度成正比.

2.光電效應方程：\mv：=hv-W.

3.光子說：即空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份的能量

等于hYp為光子的頻率），每一份叫做一個光子.

4.光的波粒二象性：光的干預、衍射現象說明光具有波動性，光電效應說

明光具有粒子性，因此光具有波粒二象性.

5.物質波:任何一個運動的物體（小到電子大到行星）都有一個波與它對應，

波長久=々0為物體的動量）.

P

熱點、重點、難點

?、簡諧運動的動力學問題

A0B

圖6—1

?例1如圖6-1所示，一個彈簧振子在光滑水平面上的4、夕兩點之訶做

簡諧運動.當振子經過最大位移處（8點）時，有塊膠泥落在它的上面，并隨其一

起振動，那么后來的振動與原來相比擬（）

A.振幅的大小不變B.加速度的最大

值不變

C.速度的最大值變小0.彈性勢能的最大值不變

【解析】當振子經過最大位移處（8點）時，膠泥落在它的上面，在此過程中，

膠泥減少的重力勢能全部轉變?yōu)閮饶?，振子（含膠泥）在3點的速度仍為零，則其

仍以。點為平衡位置做簡諧運動，且振幅的大小不變.于是，最大回復力和最大

彈性勢能不變.由于質量增大，則其最大加速度變小，在平衡位置的速度（卻最

大速度）變小.綜上可知，選項A、C、D正確.

［答案］ACD

【點評】解決此題的關鍵在于正確理解簡諧運動的特征，了解簡諧運動中各

個物理量的變化，找到“振幅的大小不變〃這一突破口，進而分析求解.簡諧運

動具有以下規(guī)律.

①在平衡位置：速度最大、動能最大、動量最大，位移最小、回復力最小、

加速度最小、勢能最小.

②在位移大小等于振幅處：速度最小、動能最小、動量最小，位移最大、回

復力最大、加速度最大、勢能最大.

③振動中的位移x都是以平衡位置為起點的，方向從平衡位置指向末位置,

大小為這兩位置間的直線距離.加速度與回復力的變化一致，在兩個“端點”最

大，在平衡位置為零，方向總是指向平衡位置.

二二詢遇運動的圖象二波的圖象

?例2一列簡諧橫波以1m/s的速度沿繩子由A向〃傳播，質點兒〃間

的水平距離為3m,如圖6-2甲所示.若1=0時質點力剛從平衡位置開始向上

振動，其振動圖象如圖6—2乙所示，則4點的振動圖象為圖6—2閃中的（）

圖6—2

【解析】由題意知，A=v7=4m

33

故/始=彳A，經過「=彳7=3s時間8點開始振動.

又由波的傳播特性可知，每點開始振動的方向與振源的起振方向相同，故知

8點的振動圖象為B.

［答案］B

【點評】本例雖然只要求8的振動圖象，但解析過程必須弄清楚波的傳播過

程，可畫出2=3s時刻以及，=3s+At時刻力6方向波的圖象圖6—2丁所

示.

圖6—2丁

?例3兩列振幅、波長均相同的簡諧橫波，以相同的速率沿相反方向在同

一介質中傳播.圖6—3所示為某一時刻兩波的波形圖，其中實線為向右傳播的

波，虛線為向左傳播的波，a、b、c、d、e為五個等距離的質點.則在兩列波傳

播的過程中，以下說法中正確的選項是（）

圖6—3

A.質點a、b、c、d、e始終靜止不動

B.質點Ad始終靜止不動

C.質點a、c、e始終靜止不動

D.質點〃、°、。以振幅2/做簡諧運動

【解析】由波的疊加原理可知，圖示時刻質點db、c、"、e的位移都為零.其

中兩列波在不。、e上引起的振動方向相同，在從”兩點引起的振動方向總是

相反，故氏"始終靜止不動，a、c、e以振幅24做簡諧運動.

［答案］BD

【點評】①兩列波傳播至某點時，兩列波引起的振動“步調〃相同時，干預

加強；引起的振動“步調〃相反時，干預減弱，不應僅考慮波峰、波谷的相遇.

②振動加強的點與振動減弱的點有規(guī)律地相互間隔.

③注：干預圖樣不是固定不動的，加強的點在做更大振幅的振動.

1天面鏡成像.問題

?例4某物體左右兩側各有一豎直放置的立面鏡，兩平面鏡相互平行，物

體距離左鏡4m,右鏡8m,如圖6—4甲所示.物體在左鏡所成的像中從右向左

數的第三個像與物體的距離是［2009年高考?全國理綜卷I］（）

圖6—4甲

A.24mB.32mC.40mD.48m

【解析】物體在左鏡中所成的各像如圖6-4乙所示，可知左鏡中從右向左

的第三個像是第一個像在右鏡中的像再在左鏡中成的像，即看見像時為光線在左

鏡反射一次后在右鏡反射一次再在左鏡反射一次進入眼睛，由平面鏡成像的對稱

性可得：d=32m.

圖6—4乙

［答案］B

【點評】光線經過平面鏡反射進入眼睛，眼睛逆著光線確定光源，感覺光是

從“虛像〃發(fā)出.

國?一光的折射與全反射

光學器材是由透明介質制成的，當光線從空氣照射到這些透明體的外表時，

折射進入透明體，然后再發(fā)生其他的光學現象.解這類問題用到的光學知識主要

是反射定律、折射定律、全反射知識和數學中的幾何知識.

1.視深問題

?例5某水池的實際深度為力，若某人垂直水面往下看時，水池的視深為

多少？（設水的折射率為力

【解析】如下圖，作兩條從水底S發(fā)出的折射光線，一條垂直射出水面，另

一條入射角很小（眼睛對光點的張角很小），這兩條折射光線反向延長線的交點S'

就是看到的S的像.

AO

在△力￡。中，tana=~

AO

在△力SO中，tan丫=%

tanQh

則

tany

因為°、產很小,所以sina^tana,sin/^tany

得“=fH

n

［答案］-

n

【點評】此題考查光的折射定律在實際中的應用.正確畫出光路圖，并運用

近似理論是求解此類問題的關鍵.

2.巧妙運用光路圖解題和光學作圖問題

(1)解決幾何光學的基本方法是：畫出光路圖，理解有關概念，靈活運用數

學知識求解.在反射和折射現象中，“光路可逆〃是解決較復雜問題常用的思想

方法.注意：光路圖的作法必須遵循反射和折射定律.

(2)由于同一介質對不同色光的折射率不同，導致光的色散現象.利用光的

折射定律解決的問題主要有“視深〃和棱鏡等.正確畫出光路圖是求解此類問題

的關鍵.

(3)作圖法是解決幾何光學問題的主要方法之一.完成光路圖的依據是光的

傳播規(guī)律，作圖時常常要運用逆向思維一一先由像確定反射光線，再確定入射光

線.解題中常常要巧用光路可逆規(guī)律分析問題，在實像的位置換上物點，必定在

原來物點處成像，即像、物互換.另外，涉及有關范圍的問題，確定有關邊界光

線是解決問題的關鍵.

?例6圖6-5甲所示為一個儲油圓柱桶，其底面直徑與桶高相等.當桶

中無油時，貼著桶的上邊緣上的月點恰能看到桶底邊緣上的2/處；當桶內油的深

度等于桶高的一半時，眼所處的位置不變，在桶外沿月8方向看去，恰能看到桶

底上的。點，且比'的距離是桶底直徑的四分之一（從B、。三點在同一豎直平面

內，且勿在同一條直徑線上）.據此可估算出該油的折射率〃和光在這種油中的

傳播速度『分別為（已知真空中的光速c=3XIO,m/s）（）

圖6—5甲

A.1.6、1.9X10'm/sB.2.0、1.6X108

m/s

C.2.2、2.2X10*m/sD.1.6、1.6X10'

m/s

【解析】當油的深度為桶高的一半時，眼睛看見。點的光路圖如圖6—5乙

所示，可得：

圖6—5乙

sinr'

又因為/?=-

v

可得r=1.9X10sm/s.

［答案］A

【點評】準確地畫出光路圖是解決幾何光學問題的關鍵.

?例7一束單色光斜射到厚平板玻璃的一人外表上，經兩次折射后從玻璃

板另一個外表射出，出射光線相對于入射光線側移了一段距離.在以下情況下，

出射光線側移距離最大的是［2008年高考?全國理綜卷11］()

A.紅光以30°的入射角入射

B.紅光以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】如下圖，由題意可知，為偏移距離AM有:

△x=-----?sin；r)

cosr

sini

n-—:

sinr

若為同一單色光，即〃值相同.當，增大時，廠也增大，但I.比T增大得快，

sin(j—r)>0且增大，」一>0且增大，故A、C選項錯誤.

cosr

若入射角相同,則：

,./cosi、

1(1—I,.=)

—sin-7

即當〃增大，Ax也增大，應選項B錯誤、D正確.

［答案］D

【點評】①某束單色光照到介質外表，當入射角增大時，折射角也增大，但

入射角比折射角增大得快.

②一束復色光經過平板玻璃也會發(fā)生色散現象，即射出光的邊緣出現彩色,

只是當玻璃較薄時這個現象不太明顯.

?例8一足夠大的水池內盛有某種透明液體，液體的深度為〃，在水池的

底部中央放一點光源，其中一條光線以30°的入射角射到液體與空氣的界面上,

它的反射光線與折射光線的夾角為105°,如圖6—6甲所示，則可知()

圖6—6甲

A.液體的折射率為位

B.液體的折射率為手

C.整個水池外表都有光射出

D.液體外表亮斑的面積為?！?/p>

【解析】由題意知，+r=180°-105°=75°

歹=75°-30°=45°

上sinrr-

故折射率n=~~:=72

sin1Y

該液體的臨界角6^arcsin-=45°

n

可得液體外表亮斑的半徑如圖6—6乙所示，r=H

圖6—6乙

故亮斑面積為：

S=

［答案］AD

【點評】利用反射定律、折射定律和幾何知識，解出折射角是解此題的關鍵.

五，王預「衍射與偏振

1.干預與衍射的比擬

光的干預與衍射現象是光的波動性的表現，也是光具有波動性的證據.兩者

的區(qū)別是：光的干預現象只有在符合一定條件下才發(fā)生；而光的衍射現象卻總是

存在的，只有明顯與不明顯之分.

光的干預現象和衍射現象在屏上出現的都是明暗相間的條紋，但雙縫干預時

條紋間隔均勻，從中央到兩側的明紋亮度不變化;而單縫衍射的條紋間隔不均勻,

中央明紋又寬又亮，從中央向兩側，條紋寬度減小，明紋亮度顯著減弱.

2.光的偏振

橫波的振動矢量垂直于波的傳播方向振動時，偏于某個特定方向的現象叫偏

振.縱波只能沿著波的傳播方向振動，所以不可能有偏振，光的偏振現象證明光

是橫波.光的偏振現象在科技、生活中的應用有：照相機鏡頭上的偏振片、立體

電影等.

?例9圖6-7所示為一豎直的肥皂膜的橫截面，用單色光照射薄膜，在

薄膜上產生明暗相間的條紋，以下說法正確的選頂是（）

A.薄膜上的干預條紋是豎直的

B.薄膜上的干預條紋是水平的

C.用藍光照射薄膜所產生的干預條紋的間距比用紅光照射時的小

D.干預條紋是由于光線在薄膜前后兩外表反射形成的兩列光波疊加的結果

【解析】光從肥皂膜的前后外表反射形成相干光,其路程差與薄膜厚度有關;

在重力作用卜.，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

紋（或暗紋）.因此，干預條紋應是水平的,又因藍光的波長小于紅光的波長，所

以用藍光照射薄膜所產生的干預條紋的間距較紅光的小.綜上所述，選項B、C、

D正確.

［答案］BCD

【點評】此題主要考查的是薄膜干預形成的原因，以及干預條紋與入射光波

長之間的關系.

.六二.?光電效應的.規(guī)律與應用

?例10如圖6—8所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗

電器指示歸零.用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉，接著用毛皮摩擦

過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現驗電器的指針張角減小，此現象說明鋅板帶

（填“正〃或“負〃）電；若改用紅外線重復以上實驗，結果發(fā)現驗電器

指針根本不會發(fā)生偏轉，說明金屬鋅的極限頻率（填”大于〃或“小于”）

紅外線的頻率.［2008年高考?上海物理卷］

圖6-8

【解析】因鋅板被紫外線照射后發(fā)生光電效應，驗電器指針帶正電荷而偏轉;

毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，與鋅板接觸時.，電子與驗電器指針上的正電荷中和,

而使張角減?。挥眉t外線照射鋅板時，驗電器指針的偏角不變，鋅板未發(fā)生光電

效應，說明鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率.

［答案］正大于

【點評】光電效應在物理學史上具有較重要的意義，需要熟記其現象、清楚

地理解其產生的機制.

（二）熱學

知識網絡

考點預測

從近幾年的高考來看，熱學局部多以選擇題的形式出現，試題難度屬于容易

或中等.命題熱點集中在以下兩個方面.

1.分子動理論、估算分子的大小和數目、物體內能的改變和熱力學第二定

律，題型多為選擇題，且絕大多數選擇題只要求定性分析.

2.能源的開發(fā)和利用，這是當今的熱門話題，應給予關注.

要點歸納

一、理解并識記分子動理論的三個觀點

描述熱現象的一個基本概念是溫度.但凡跟溫度有關的現象都叫做熱現

象.分子動理論是從物質的微觀狀態(tài)來研究熱現象的理論.它的基本內容是：物

體是由大量分子組成的；構成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運動；分子間存在

著相互作用力.

二、了解分子永不停息地做無規(guī)則運動的實驗事實

組成物體的分子永不停息地做無規(guī)則運動，這種運動跟溫度有關,所以通常

把分子的這種運動叫做熱運動.

1.擴散現象和布朗運動都可以很好地證明分子的熱運動.

2.布朗運動是指懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動.關于布朗運動，

要注意以下幾點：

(1)形成條件是固體微粒足夠小;

(2)溫度越高，布朗運動越劇烈;

(3)觀察到的是固體微粒(不是液體分子，也不是固體分子)的無規(guī)則運動，

反映的是液體分子運動的無規(guī)則性：

(4)課本中描繪出的圖象是某固體微粒每隔30秒的位置的連線，并不是該微

粒的運動軌跡.

三、了解分子力的特點

分子力有如下三個特點：

①分子間同時存在引力和斥力；

②引力和斥力都隨著距離的增大而減小;

③斥力比引力隨距離變化得快.

四、深刻理解物體內能的概念

1.由于分子做熱運動而具有的動能叫分子動能.溫度是物體分子熱運動的

平均動能的標志.溫度越高，分子做熱運動的平均動能就越大.

2.由分子間相對方置決定的勢能叫分子勢能.分子力做正功時分子勢能減

±；分子力做負功時分子勢能增大:（所有勢能都有同樣的結論.例如I：重力做

正功時重力勢能減小，電場力做正功時電勢能減小）

由上面的分析可以得出：當「=符（即分子處于平衡位置.）時，分子勢能最

小.不管，從幾開始增大還是減小，分子勢能者3將增大.固體和液體的分子勢

能與物體的體積有關，體積變化，分子勢能也變化.注意：當物體的體積增大時，

其分子勢能不一定增加.

3.物體中所有分子做熱運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能.

五、掌握熱力學第一定律

外界對物體所做的功/加上物體從外界吸收的熱量。等于物體內能的增加量

△即△〃=什隊這叫做熱力學第一定律.在這個表達式中，當外界對物體做

功（氣體被壓縮）時/取正，物體克服外力做功（氣體膨脹）時『取負；當物體從外

界吸熱時0取正，物體向外界放熱時0取負；A〃為正表示物體的內能增加，A

〃為負表示物體的內能減少.

六、掌握熱力學第二定律

1.熱傳導的方向性：熱傳導的過程是有方向性的.這個過程可以向一個方

向自發(fā)地進行（熱量會自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體），但是向相反的方向卻不

能自發(fā)地進行.

2.第二類永動機不可能制成：我們把沒有冷凝器，只有單一熱源，從單一

熱源吸收熱量，仝部用來做功，而不引起其他變化的熱機稱為第二類永動機.這

說明機械能和內能的轉化過程具有方向性一一機械能可以全部轉化成內能，但內

能不能全部轉化成機械能，而不引起其他變化.

3.熱力學第二定律的表述：（1）不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，

而不引起其他變化（按熱傳導的方向性表述）；（2〕不可能從單一熱源吸收熱量并

把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內能轉化過程的方向性表述）;

（3）第二類永動機是不可能制成的.

熱力學第二定律使人們認識到，自然界中各種進行的涉及熱現象的宏觀過程

都具守方向性.它揭示了有大量分子參與的宏觀過程的方向性，使得它成為獨立

于熱力學第一定律的一個重要的自然規(guī)律.

七、掌握氣體的狀態(tài)參量

1.溫度：溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度；在微觀上是物體分子平均動

能的標志.

熱力學溫度是國際單位制中的基本量之一，符號是7,單位：K（開爾文）；

攝氏溫度是導出量，符號是b單位：C（攝氏度）.

兩種溫度間的關系可以表示為：7=（￡+273.15）K和要注意兩

種單位制下每一度的間隔是相同的.0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止

了熱運動.可以無限接近，但永遠不能到達.

2.體積：氣體總是充滿它所在的容器，所以氣體的體積總是等于盛裝氣體

的容器的容積.

3.壓強：氣體的壓強是由于大量氣體分子頻繁地碰撞器壁而產生的.（絕不

能用氣體分子間的斥力解釋）

一般情況下不考慮氣體本身的重力，所以同一容器內氣體的壓強處處相

等.但大氣壓在宏觀上可以看成是大氣受地球吸引而產生的重力引起的.

熱點、重點、難點

一、與阿伏加德羅常數有關的估算問題

阿伏加德羅常數是一個重要的物理量,它是聯(lián)系微觀物理量（如：分子質量、

分子體積或直徑等）與宏觀物理量（如：摩爾質量、摩爾體積、密度、體積等）的

橋梁，常常被用來解答一些有關分子大小、分子間距和分子質量等方面的估算問

題.

解決這類問題的基本思路"和方法是：首先要M熟練掌握微觀量與宏觀"量之間的

聯(lián)系，如：分子的質量俏=不、摩爾體積分子占的體積K=—、分子

的個數A-#,式中、加、。、跳海別為阿伏加德羅常數、物體的質量、密

度、摩爾質量、物質的量；其次是善于從問題中找出與所要估算的微觀量有關的

宏觀量.此外，還要合理構建體積模型，如：在估算固體和液體的分子大小時,

一般采用分子球體模型；而估算氣體分子間距（不是分子的大?。r，一般采用立

方體模型.靈活運用上述關系式并合理構建體積模型是分析、解決與阿伏加德羅

常數相關問題的關鍵.

?例1假設全世界60億人同時數1g水的分子個數，每人每小時可以數

5000個，不間斷地數，則完成任務所需時間最接近(阿伏加德羅常數M取6X1023

mol-1)［2008年高考?北京理綜卷］()

A.10年B.1千年C.10萬年D.1千萬年

【解析】18水的分子數A^^X^=3.3X1022,則完成任務所需時間1=

1O

60X1()8x5000X365X24年=1*1'年'選項C正確.

［答案］C

【點評】此題是估算題，關鍵是求出1g水的分子數，對數學運算能力的要

求較高.

二、擴散現象、布朗運動和分子的熱運動

?例2做布朗運動實驗，得到某個觀測記錄如圖6-9所示.圖中記錄的

是［2009年高考?北京理綜卷］()

圖6—9

A.分子無規(guī)則運動的情況

B.某個微粒做布朗運動的軌跡

C.某個微粒做布朗運動的速度一時間圖線

D.按等時間間隔依次記錄的某個運動微粒位置的連線

【解析】布朗運動是懸浮在液體中的固體小顆粒的無規(guī)則運動，非分子的運

動，故A錯誤；圖中折線為每隔一定時間微粒位置的連線，并非軌跡，B錯誤、

D正確；對于某微粒而言，在不同的時刻速度的大小和方向都是不確定的，故無

法描繪其『一1圖線，C錯誤.

［答案］D

三…分子動能.。分子勢能及其變化,…物體的內.能及其變化「能量支恒定篋、.

熱力.學定律

?例3對一定量的氣體，以下說法正確的選項是［2008年高考?全國理綜

卷11］()

A.氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

B.氣體分子的熱運動越劇烈，氣體的溫度就越高

C.氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產生的

D.當氣體膨脹時，氣體分子之間的勢能減小，因而氣體的內能減少

【解析】氣體分子間的距離遠大于分子大小，所以氣體的體積遠大于所有氣

體分子的體積之和，A選項錯誤；溫度是物體分子平均動能的標志，是表示分子

熱運動劇烈程度的物理量，B選項正確；氣體壓強的微觀解釋是大量氣體分子頻

繁撞擊產生的，C選項正確；氣體膨脹，說明氣體對外做功，但不能確定吸、放

熱情況，故不能確定內能變化情況，D選項錯誤.

［答案］BC

【點評】在每年各地的高考題中，一般都會出現一道關于熱學的題目，而且

常綜合考查本單元的較多的基本原理.

.四,…氣體的壓強

從微觀用度看，氣體的壓強與氣體分子的平均動能和氣體分子的密集程度

(單位體積內的分子數;有關.氣體分子的平均動能越大，分子撞擊器壁時對器壁

產生的作用力越大，氣體的壓強就越大；氣體分子越密集(單位體積內的分子數

越多)，每秒撞擊器壁單位面積的分子數越多，勺體的壓強就越大.從宏觀角度

看，氣體的壓強跟溫度和體積有關.

?例4以下說法正確的選項是［2009年高考?全國理綜卷I］()

A.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子作用在器壁單位面積上的平均作用

力

B.氣體對器壁的壓強就是大量氣體分子單位時間作用在器壁上的平均沖量

C.氣體分子熱運動的平均動能減小，氣體的壓強一定減小

D.單位體積的氣體分子數增加，氣體的壓強一定增大

【解析】根據壓強的定義，氣體的壓強等于氣體分子作用在器壁單位面積上

的平均沖力，等于單位面積上單位時間受到的平均沖量，故A正確、B錯誤.氣

體的壓強與溫度和體積有關，當分子熱運動的平均動能增大時，若分子密度變大,

氣體的壓強也有可能增大；當分子密度增大時，若分子熱運動的平均動能減小,

氣體的壓強也可能減小，故C、D錯誤.

［答案］A

（三）原子物理

知識網絡

考點預測

近代物理局部相近獨立，主干知識是原子的量子化結構和核能，復習時要圍

繞玻爾理論、衰變規(guī)律和愛因斯坦質能方程等重點知識進行.模塊內的綜合主要

是近代物理知識與動量守恒定律的綜合.利用碰撞探究微觀粒子的規(guī)律是高能物

理常用的研究手段，如a粒子散射實驗.a粒子與氮、鍍、鋁的碰撞分別發(fā)現了

質子、中子和放射性同位素，加速器、對撞機等都是研究核物理的常用工具.

近年近代物理試題中出現不少中學教材中沒有的新知識背景，如“超重元

素〃、“雙電荷交換反響〃、俄歇效應、原子內層空位產生的內轉換機制、U氫

原子等.在訓練學生讀題時，要引導他們盡力將新情境中的問題與已學過的知識

聯(lián)系起來，在學習心理學中，就是“圖式〃的“同化〃與“順應〃的過程，這類

問題其實是“新瓶裝舊酒〃，還是考查課本上的知識點，只是對學生的能力要求

提高了，要真正理解才能變通.

“聯(lián)系實際，聯(lián)系生活，聯(lián)系高科技〃已成為高考命題的趨勢，考查內容表

達時代氣息，用新名詞包裝的試題增加.試題越來越重視知識的聯(lián)系，表達學科

的綜合性.

要點歸納

?、原子的核式結構

盧瑟福根據a粒子散射實驗觀察到的實驗現象推斷出了原子的核式結構.a

粒子散射實驗的現象是：①絕大多數a粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前

進；②極少數a粒子則發(fā)生了較大的偏轉甚至返回.注意，核式結構并沒有指出

原子核的組成.

二、波爾原子模型

玻爾理論的主要內容：

1.“定態(tài)假設〃：原子只能處于一系列丕連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中，

電子雖做變速運動，但并不向外輻射電磁波，這樣的相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為定態(tài).

定態(tài)假設實際上只是給經典的電磁理論限制了適用范圍：原子中的電子繞核

轉動處于定態(tài)時不受該理論的制約.

2.“躍遷假設”：電子繞核轉動處于定態(tài)時入輻射電磁波,但電子在兩個不

同定態(tài)間發(fā)生躍遷時，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個定態(tài)的鯉量

差值決定hv=E—En.

3.“能量量子化假設〃和“軌道量子化假設〃：由于能量狀態(tài)的不連續(xù)，因

此電子繞核轉動的軌道半徑也不能任意取值.

三、原子核的衰變及三種射線的性質

1.Q衰變與B衰變方程

a衰變：—f北丫+；He

B衰變：z7+上

2.a和B衰變次數確實定方法

先由質量數確定a衰變的次數，再由核電荷數守恒確定8衰變的次數.

3.半衰期（力：放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需的時間.

4.特征：只由核本身的因素所決定，而與原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)

無關.

5.規(guī)律：八三鵬（」廣.

6.三種射線

射線a射線P射線Y射線

物質微粒氮核：He電子比光子丫

帶電情況帶正電（2e）帶負電（-e）不帶電

速度約的接近。C

?。諝庵酗w行幾厘中（穿透幾毫米厚的大（穿透兒厘米厚的

貫穿本領

米）鋁板）鉛板）

電離作用強次弱

四、核能

1.愛因斯坦質能方程：E=md.

2.核能的計算

（1）若△加以千克為單位，則：

△￡=△me,

（2）若△/〃以原子的質量單位u為單位，貝IJ：

△￡=△加X931.5MeV.

3.核能的獲取途涇

（D重核裂變：例如:U+Mf年Xe+」Sr+10；n

（2）輕核聚變：例如汨+：H-；He+m

聚變的條件：物質應到達超高溫（幾百萬度以上）狀態(tài)，故聚變反響亦稱熱核

反響.

熱點、重點、難點

一、玻爾模型能級概念

?例1氫原子的能級如圖6-10所示，已知可見光的光子能量范圍約為

1.62eV?3.11eV,以下說法錯誤的選項是()

圖6-10

A.處于〃=3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離

B.大量氫原子從高能級向〃=3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應

C.大量處于〃=4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的

光

D.大量處于，=4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的

可見光

【解析】處于〃=3能級的氫原子吸收光子而發(fā)生電離的最小能量是1.51eV,

又因紫外線的頻率大于可見光的頻率，所以紫外線的光子能量層3.11eV,故A

正確.

由能級躍遷理論知，氫原子由高能級向〃=3能級躍遷時，發(fā)出光子的能量

慶1.51eV,所以發(fā)出光子能量小于可見光的光子能量.由E=hv^\9發(fā)出光

子頻率小于可見光的光子頻率，發(fā)出光子為紅外線，具有較強的熱效應，故B

正確.

由能級躍遷理論知，〃=4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可發(fā)出6種

頻率的光子，故C正確.

由能級躍遷理論知，大量處于〃=4能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出光

子的能量分別為:0.66eV(4-3),2.55eV(4-2),12.75eV(4-1),1.89eV(3

->2),12.09eV(3-*1),10.2eV(2->l),所以只有3f2和4f2躍遷時發(fā)出的2

種頻率的光子屬于可見光，故D錯誤.

［答案］D

【點評】①原子由定態(tài)〃(/722)向低能級躍遷時可能輻射的光子頻率的種類

(/?—1)/7

為-o一?

②原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差.

③原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值.

④計算時應注意：因一般取8遠處為零電勢參考面，故各能級的能量值均

為負值;能量單位1eV=1.6XW,9J.

二、考查衰變、裂變、聚變以及人工轉變概念

?例2現有三個核反響：

①;:Na-：；Mg+②2；；U+；n-；：Ba+；：Kr+;③;H+：Hf；He

+.

完成上述核反響方程，并判斷以下說法正確的選項是()

A.①是裂變，②是B衰變，③是聚變

B.①是聚變，②是裂變，③是B衰變

C.①是B衰變，②是裂變，③是聚變

D.①是B衰變，②是聚變，③是裂變

［答案］①為②3：n③;nC

【點評】①原子核自發(fā)地放出某種粒子成為新的原子核，叫做衰變；原子序

數較大的重核分裂成原子序數較小的原子核，叫做重核裂變；原子序數很小的原

子核聚合成原子序數較大的原子核，叫做輕核聚變.

②所有核反響都遵循質量數和電荷數守恒的規(guī)律，情況復雜時可列方程組求

解.

?三二.核能和質量豆損

?例3某科學家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反響

方程為

；H+旌-；H+?—［C+X+6

方程中Q、。表示釋放的能量，相關的原子核質量見下表：

原子核:H汨e:He1N!?N

質量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001

以下判斷正確的選項是［2009年高考?重慶理綜卷］()

A.X是;He,

B.X是:He,

C.X是;He,ft<6

D.X是:He,ft<6

【解析】核反響方程：：H+TC-中的質量虧損為：

△0=1.0078u+12.0000u-13.0057u=0.0021u

根據電荷數守恒、質量數守恒可知：

；H+*-*］C+；He

其質量虧損為：A股=1.0078u+15.0001u-12.0000u—4.0026u=0.0053

u

根據愛因斯坦質能方程得：Q尸皿,Q=△他/

故QVa

［答案］B

【點評】要注意u為質量單位，并不是能量單位，其中1u=l.6606X10—27

kg,1UC2=931.5MeV.

四、近代物理中的前沿科技問題

近幾年來，高考試題中STS（科學?技術?社會）問題（如反物質、中微子、

介子、夸克、弗蘭克―赫茲實驗等）占有較大的比例，出現了以科技前沿為背景

的信息題.解決這類試題的關鍵在于：認真閱讀題目、理解題意，捕獲有效信息、

刪除干擾信息；仔細分析問題所描述的物理狀態(tài)或物理過程，并從中建立起相應

的物理模型；最后運用相關的物理規(guī)律求解.

?例4K介子的衰變方程為K一九一十五°,其中K介子和n介子所帶電

荷量為元電荷e,/介子不帶電.如圖6—11所示，兩勻強磁場方向相同，以

虛線加『為理想邊界，祓感應強度分別為6、氏.今有一個K一介子沿垂直于磁場

的方向射入勻強磁場2中，其軌跡為圓弧力R尸在助V上，仁在尸點時的速度為

外方向與嗣V垂直.在〃點該介子發(fā)生了上述衰變，衰變后產生的元一介子沿速

度p的反方向射出，其運動軌跡如“心〃形圖線所示.則以下說法正確的選項是

（）

圖6-11

A.冗一介子的運行軌跡為陶。加，

B.冗一介子運行一周回到Q用的時間7=卡

B>e

C.5=4區(qū)

D.冗°介子做勻速直線運動

【解析】由題意可知，K一介子衰變?yōu)槲逡唤樽雍蚽°介子后，n一介子沿速度

p的反方向射出，而兀一介子帶負電，根據左手定則可以判斷，兀一介子的運行軌

跡為PDMCNEP,則選項A錯誤；設又一介子在左右兩側磁場中做勻速圓周運動的

半徑分別為用和足，運動周期分別為力和&由圖可知：又8=多、尼

Ki乙et>

=今，則笈=2&即選項C錯誤；而石則n介子運行一周

eB>eB\eB>

回到〃所用的時間T=《+《+《=7］+J=號，即選項B正確；一介子由于

zzz2明

不帶電而不受洛倫茲力作用，它將做勻速直線運動，即選項D正確.綜上所述，

選項B、D正確.

［答案］BD

【點評】此題涉及勻速圓周運動、線速度、角速度、周期、向心力、洛倫茲

力、左手定則、牛頓第二定律等知識點，考查學生對上述知識的理解和掌握程度，

以及分析、推理的能力和信息處理的能力.解決此題的關鍵在于：先利用左手定

則判斷冗介子的運行軌跡，再運用洛倫茲力、牛頓第二定律等知識分析求解.

★同類拓展2006年3月24日，由中國自行研究、設計的世界上第一個全

超導非圓截面托卡馬克EAST核聚變實驗裝置（又稱“人造太陽〃）,如圖6-12

所示，已成功完成首次工作調試.由于它和太陽產生能量的原理相同，都是熱核

聚變反響，所以被外界稱為“人造太陽〃.“人造太陽〃的原理就是在這臺裝置

的真空室內參加少量氫的同位素笊和晁，使其在一定條件下發(fā)生聚變反響，反響

過程中會產生巨大的能量.核聚變的主要原料是笊和瓶，在海水中含量極其豐

富.則以下說法中錯誤的選項是（）

圖6-12

A.“人造太陽〃的核反響方程是;H+：H-；He+；n

B.“人造太陽”的核反響方程是Wu+；nf股萬+/r+3；n

C.“人造太陽〃釋放的能量大小的計算公式是A夕=△勿/

D.與這種熱核聚變比擬，核裂變反響堆產生的廢物具有放射性

【解析】“人造太陽〃中的核反響為輕核的聚變，故A正確、B錯誤.核反

響釋放的能量都遵循質能方程△￡=△勿占C正確.聚變方程產生的:He不具有

放射性，而裂變反響產生的廢物會衰變放出a或B射線，D正確.

［答案］B

經典考題

本專題中的四局部內容在高考中一般都會以選擇題出現，只是往往難度較低,

題型相對單調，復習備考時應重基礎，重在近年考題中總結命題的規(guī)律.

1.類比是一種有效的學習方法，通過歸類和比擬，有助于掌握新知識，提

高學習效率.在類比過程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處.某同學對

機械波和電磁波進行類比，總結出以下內容，其中不正確的選項是［2009年高

考?北京理綜卷］()

A.機械波的頻率、波長和波速三者滿足的關系，對電磁波也適用

B.機械波和電磁波都能產生干預和衍射現象

C.機械波的傳播依賴于介質，而電磁波可以在真空中傳播

D.機械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波

【解析】波長、波速、頻率的關系對任何波都是成立的，對電磁波當然成立，

故A正確.干預和衍射是波的特性，機械波、電磁波都是波，這些特性都具有，

故B正確.機械波是機械振動在介質中傳播形成的，所以機械波的傳播需要介質；

電磁波是交替變化的電場和磁場由近及遠地傳播形成的，所以電磁波的傳播不需

要介質，故C正確.機械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，其證據

就是電磁波能夠發(fā)生偏振現象，而偏振現象是橫波才有的，D錯誤.故正瑞答

案應為D.

［答案］D

2.科學家發(fā)現在月球上含有豐富的加。(家3).它是一種高效、清潔、安全

的核聚變燃料，其參與的一種核聚變反響的方程式為:He+：He-2：H+；He.關

于;He聚變，以下表述正確的選項是［2009年高考?廣東物理卷］()

A.聚變反響不會釋放能量

B.聚變反響產生了新的原子核

C.聚變反響沒有質量虧損

D.目前核電站都采用；He聚變反響發(fā)電

【解析】聚變反響時將質量較小的輕核聚變成質量較大的核，聚變過程會有

質量虧損，會放出大量的能量,但目前核電站都采用鈾核的裂變反響.因此B

正確.

L答案」B

【點評】同質量的核燃料聚變反響放出的能量遠遠超過裂變反響，而且聚變

反響的產物往往無放射性.但由于聚變反響需要幾百萬攝氏度以上的高溫以及難

以控制反響速度，故任前還沒能用于發(fā)電.

3.密閉有空氣的薄塑料瓶因降溫而變扁，此過程中瓶內空氣(不計分子勢

能)［2009年高考?重慶理綜卷］()

A.內能增大，放出熱量

B.內能減小，吸收熱量

C.內能增大，對外界做功

D.內能減小，外界對其做功

【解析】不計分子勢能，空氣的內能由溫度決定，內能隨溫度降低而減小,

A、C均錯誤：薄塑料瓶因降溫而變扁,此時瓶內空氣的體積減小，外界壓縮空

氣做功，D正確；空氣的內能減小、外界對空氣做功，根據熱力學第一定律可知

空氣向外界放熱，B錯誤.

［答案］D

【點評】本類題型在高考對熱學的考查中最常見.

4.氫原子能級的示意圖如下圖，大量氫原子從〃=4的能級向〃=2的能級

躍遷時輻射出可見光石,從〃=3的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光b,

則［2009年高考?四川理綜卷］()

A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出Y射線

B.氫原子從n=4的能級向〃=3的能級躍遷時會輻射出紫外線

C.在水中傳播時，a光較。光的速