第1部分 专题6 高考新动向(6) 热学及原子物理知识在生产、生活、科技中的应用（word教参）-【创新教程】2025年高考物理大二轮专题增分方案

　热学知识在生产、生活、科技中的应用对应学生用书　P98 素养训练 素养聚焦 1.(伽利略温度计)伽利略温度计的结构如图所示．容积为V0的玻璃泡A内封有一定量气体，与A相连的B管插在液体槽中，液体密度为ρ，B管的横截面积为S，已知环境温度为T0时，管内外液面的高度差为x0，当环境温度变化时，管内外液面高度差x即可反映泡内气体的温度，即环境温度，并可由B管上的刻度直接读出． 已知大气压强为p0，重力加速度为g，只有在近似条件下温度T和x的关系才是线性关系． (1)分别在下述条件下求此线性关系： ①B管的容积远小于A泡的容积； ②管内液体密度很小，引起的压强远小于大气压强． (2)试分析指出这种温度计的缺点． 解析：(1)①B管的容积与A泡的容积相比可忽略不计时，该过程可视为等容过程，根据查理定律有＝，解得T＝T0. ②管内液体引起的压强远小于大气压强时，该过程可视为等压过程；根据盖—吕萨克定律有＝，解得T＝T0. (2)温度变化时，管内液体高度变化，导致气体的体积和压强都在变化，所以刻度不均匀；近似条件的限制使得它的测量范围是一个很小的区间；第(1)问中①条件下环境大气压发生变化时测量结果(刻度)需要修正． 答案：(1)①T＝T0　②T＝T0　(2)见解析 本题以伽利略温度计为背景命题，要求学生理解“B管的容积远小于A泡的容积”及“管内液体密度很小，引起的压强远小于大气压强”的含义，能够据此建立对应的理想气体模型并分析求解，同时能够根据建立模型时忽略的次要因素分析误差. 2.(气闸舱)2024年5月28日，神舟十八号航天员叶光富、李聪、李广苏圆满完成了出舱活动期间的全部既定任务．已知飞船在航天员出舱前要“减压”，在航天员从太空返回进入飞船时要“升压”，因此将此设施专门做成了飞船的一个舱，叫“气闸舱”．气闸舱的原理如图所示．座舱A与气闸舱B间装有阀门K，A中充满空气，B内为真空．航天员由太空返回到B时，将B封闭，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统保持温度不变，舱内气体可视为理想气体，不考虑航天员的影响，则此过程中(　　) A.气体膨胀做功，内能减小 B.气体向外界放出热量 C.气体分子对A舱壁的压强减小 D.一段时间后B内气体的密度可以自发地恢复到原来真空状态 解析：C　[系统温度不变，则理想气体的温度不变，内能不变，气体自由扩散，没有对外做功，根据ΔU＝W＋Q可知，整个系统与外界没有热交换，故A、B错误；气体温度不变，则分子热运动的剧烈程度不变，体积增大，则分子的密集程度变小，故压强减小，C正确；根据熵增加原理可知一切宏观热现象均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，B内气体的密度也不可能自发地恢复到原来真空状态，故D错误．] 本题通过飞船中的“气闸舱”考查学生对热力学第一定律和热力学第二定律的掌握情况及推理能力，同时引导学生关注科技发展，培养学生热爱物理、学习物理的积极性. 　原子物理知识在生活、科技中的应用对应学生用书　P99 素养训练 素养聚焦 1.(光刻机)(多选)光刻机是生产芯片的核心设备，其作用主要是让光源发出的光通过物镜把设计好的电路图样打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上，将电路雕刻在上面．光的波长越小，能雕刻的尺寸越小，制造的芯片就越精密．目前世界上生产的光刻机主要是利用紫外线作为光源，紫外线的光子能量范围为3～124 eV.如图所示为氢原子的能级图．现有一群处于n＝4能级的氢原子，下列说法正确的是(　　) A.这群氢原子辐射的光中，有四种频率的光为紫外线 B.这群氢原子辐射的光中，波长最长的光子能量为0.66 eV C.这群氢原子辐射的光中，能使光刻机雕刻尺寸最小的光子能量为12.75 eV D.在光刻机的物镜和硅晶圆之间充满水，打在硅晶圆上的光的波长将变短 解析：BCD　[根据能级跃迁知识，从n＝4能级跃迁到n＝3能级和从n＝4能级跃迁到n＝2能级以及从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量均小于3 eV，而从n＝4能级跃迁到n＝1能级和从n＝3能级跃迁到n＝1能级以及从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量均大于3 eV且小于124 eV，所以这群氢原子辐射的光中，有三种频率的光为紫外线，故A错误；这群氢原子辐射的光中，当氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁时，波长最长，此光子能量为E＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.51) eV＝0.66 eV，故B正确；在氢原子辐射的光中，从n＝4能级跃迁到基态释放的光子能量最大，其波长最小，能使光刻机雕刻尺寸最小，其光子能量为E＝E4－E3＝－0.85 eV－(－13.6) eV＝12.75 eV，故C正确；在光刻机的物镜和硅晶圆之间充满水，光频率不变，速度减小，可知光的波长在水中将变短，打在硅晶圆上的光的波长将变短，所以刻出更精密的芯片，故D正确．] 我们生活中用到的电器基本上都会使用到半导体芯片，因此半导体芯片对我们的生活意义深远．制作精密半导体芯片的关键机器是光刻机，虽然我国光刻机技术相对国际先进水平仍有一定距离，但近期我国光刻机研发取得重大进步，正在逐渐缩小与国际先进水平的距离．本题以光刻机为背景设置题目，旨在鼓励学生关注我国科技发展，树立科技强国的观念. 2．(核动力航母)2024年4月23日是人民海军的75岁生日．近年来，我国海军航母事业高歌猛进，继“辽宁舰”“山东舰”构成双航母编队，我国的核动力航母也将在不远的将来实现列装，这也是我国海军航母的“终极”目标．如图所示，图线表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是(　　) A.重的原子核，例如，铀核U，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定 B.锂核Li的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定 C.比结合能的定义是原子核的结合能与其核子数之比．比结合能越大的原子核越稳定 D.以上三个表述都错误 解析：C　[原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，而组成原子核的核子越多，它的比结合能并不是越大，只有原子核的比结合能越大，原子核中的核子才结合得越牢固，原子核才越稳定，故只有C正确．] 本题通过对原子核的比结合能与质量数之间关系的图像分析考查物理规律在科技中的应用，体现了学科素养中的物理观念，要求学生学以致用，鼓励学生关注我国科技发展，树立科技强国的观念. 学科网（北京）股份有限公司 $$