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高考倒计时第3天:热学、原子物理
一、高考热点易错点回放
1.对于分子动理论的理解,请填空.
【答案】
(1)物质是由大量分子组成的:分子直径的数量级是10-10 米;1摩尔的任何物质含有的微粒数都是6.02×1023个,这个常数叫做 阿伏加德罗常数 .
(2)分子永不停息地做无规则运动.
①布朗运动间接地说明了 分子永不停息地做无规则运动 .
②热运动:分子的无规则运动与 温度 有关,因此分子的无规则运动又叫做热运动.
(3)分子间存在着相互作用的引力和斥力.
①分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是分子引力和分子斥力的 合力 .
②分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的 距离 有关.
当分子间的距离r=r0=10-10 m时,分子间的引力和斥力相等,分子间不显示作用力;当分子间距离从r0增大时,分子间的引力和斥力都 减小 ,但斥力减小得快 ,分子间作用力表现为 引力 ;当分子间距离从r0减小时,斥力、引力都 增大 ,但斥力增大得 快 ,分子间作用力表现为 斥力 .
③分子力相互作用的距离很短,一般说来,当分子间距离超过它们直径10倍以上,即r>10-9 m时,通常认为这时分子间 无 相互作用.
2.阿伏加德罗常数是联系宏观世界与微观世界的关键桥梁,在求解分子大小时,我们可以把分子看成球体或立方体两种不同的模型,对于固、液、气三态物质如何求解分子的大小呢?
【答案】
对任何分子,分子质量=
对固体和液体分子,分子体积=
气体分子的体积=≠
气体分子的体积≠=每个分子平均占据的空间
3.布朗运动的定义和实质是什么?布朗运动说明了什么问题?影响布朗运动的因素有哪些?
【答案】
(1)悬浮于液体(或气体)中的小颗粒的无规则运动
(2)固体微粒的无规则运动
(3)间接说明液体分子在永不停息地做无规则运动
(4)温度越高,颗粒越小,布朗运动越明显
4.根据F-r图象和Ep-r图象分析分子力和分子势能随分子间距的变化特点.
【答案】
(1)分子间同时存在引力、斥力,二者随分子间距离的增大而减小,且斥力减小得更快一些,当分子处于平衡位置时,引力和斥力的合力为零.
(2)由于分子间存在相互作用力,所以分子具有分子势能.不管分子力是斥力还是引力,只要分子力做正功,则分子势能减小;做负功,则分子势能增大.由此可知分子间距离r=r0时,分子势能具有最小值,但不为零.
5.晶体与非晶体有何区别?什么是液晶,它有哪些特性和应用?
【答案】
(1)晶体、非晶体分子结构不同,表现出的物理性质不同.如外形、熔点等.其中单晶体表现出各向异性,多晶体和非晶体表现出各向同性.
(2)液晶既可以流动,又表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性,液晶显示技术有很多的应用.
6.什么是液体的表面张力?产生表面张力的原因是什么?表面张力的特点和影响因素有哪些?
【答案】
液体表面具有收缩的趋势,这是因为在液体内部,分子引力和斥力可认为相等,而在表面层里分子间距较大(分子间距离大于r0)、分子比较稀疏,分子间的相互作用力表现为引力的缘故.故液体表面各部分间相互吸引的力叫做液体的表面张力.
表面张力使液体自动收缩,液体表面有收缩到最小的趋势,表面张力的方向和液面相切;表面张力的大小除了跟边界线的长度有关外,还跟液体的种类、温度有关.
7.请你表述气体实验三定律的内容,并写出表达式.
【答案】
气体的状态由热力学温度、体积和压强三个物理量决定.
(1)等温过程:p1V1=p2V2
(2)等容过程:=
(3)等压过程:=
8.请你写出热力学第一定律的表达式,并说明公式中各字母代表的物理意义和符号是如何规定的?第一类永动机为何不能制成?
【答案】 (1)公式:ΔU=Q+W
(2)符号规则:当外界对物体做功时W取正,物体克服外力做功时W取负;当物体从外界吸热时Q取正,物体向外界放热时Q取负;ΔU为正表示物体内能增加,ΔU为负表示物体内能减小.
(3)第一类永动机违背了能量守恒定律.
9.热力学第二定律的两种表述的内容是什么?为什么第二类永动机无法制成?
【答案】
一种表述是:热量不能自动地从低温物体传递到高温物体,这是按照热传递的方向性来表述的.
另一种表述是:不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功而不引起其他变化,这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的.该定律说明了第二类永动机是无法制成的.
10.请你叙述热力学第二定律的微观意义.
【答案】
系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化过程.
(1)在机械能通过做功转化为内能的过程中,自然过程是大量分子从有序运动状态向无序运动状态转化的过程,但其逆过程却不能自发地进行,即不可能由大量分子无规则的热运动自动转变为有序运动.
(2)热传递的过程中,自然过程是大量分子从无序程度小的运动状态向无序程度大的运动状态转化的过程,其逆过程不能自发地进行.
(3)大量分子无序运动状态变化的方向总是向无序性增大的方向进行,即一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行,这就是热力学第二定律的微观意义.
5.α粒子散射实验的现象如何?请你叙述卢瑟福的原子结构模型?
【答案】
(1)现象
α粒子散射实验:绝大多数α粒子穿过金箔后不偏转,少数发生较大偏转,极少数偏转角度超过90°,有的甚至接近180°.
(2)原子核式结构模型
α粒子散射实验说明原子的中心有一个很小的核叫原子核,它集中了所有的正电荷和几乎全部的质量.
6.下面两表格是原子核衰变两种类型的比较以及三种射线性质的比较,请你完成横线上的有关内容.
(1)原子核的衰变
说明 ①衰变过程中一般会发生质量变化,但仍然遵循质量数守恒.
②α衰变和β衰变次数的确定方法
先由质量数改变确定α衰变次数,再由核电荷数守恒确定β衰变次数.
(2)三种射线
种类
α射线
β射线
γ射线
实质
高速氦核流
高速电子流
光子
带电荷量
2e
-e
0
速度
0.1c
0.99c
c
贯穿本领
________
________
________
对空气的
电离作用
最强
较弱
最弱
【答案】
最弱,用纸能挡住 较强,穿透几毫米厚的铝板
最强,穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
说明 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质或化合物)无关.
7.玻尔原子模型的内容可以概括为三点假设,请叙述,此理论成功之处和局限性分别是怎样的?
【答案】
(1)玻尔原子的结构提出了三点假设,可简单地概括为:①定态量子化;②跃迁条件:hν=E2-E1;③轨道量子化.
(2)玻尔理论解释氢光谱之所以成功,是因为引入了量子论的观点,其之所以有局限性,是因为仍过多地保留了经典理论的内容,要解释说明微观粒子的运动规律,只能用另一新的理论——量子力学.
8.如何理解氢原子的能级?写出能级公式和半径公式.
【答案】
(1)能级图如图所示.
在玻尔模型中,原子的可能状态是不连续的,即原子处于不同的能级.
(2)En=;rn=n2r1(n=1,2,3,…)
其中E1=-13.6 eV,r1=0.53×10-10 m,分别对应基态的能量和轨道半径.
9.书写核反应方程应遵循什么原则?关于核反应应注意哪些问题?
【答案】
(1)书写原则
反应前后的总质量数和电荷数守恒.
(2)注意事项
①书写核反应方程时要以事实为依据.
②核反应通常不可逆,方程中要用“→”连接,不能用“=”连接.
③质量数守恒并不意味着反应前后粒子的总质量相等.
④无光子辐射时,核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能,在此情况下可应用力学规律(动量守恒和能量守恒)来计算核能.
10.请叙述核能和质量亏损的定义,质量和能量之间具有怎样的关系?如何计算核能?
【答案】
(1)核能:核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量,叫做原子核的结合能,亦称核能.
(2)质量亏损:组成原子核的核子质量之和与原子核质量之差叫原子核的质量亏损.
(3)质能方程
爱因斯坦在相对论中得出的质量和能量的关系式称质能方程.其表达式为ΔE=Δmc2,它表明:物体的能量跟其质量成正比,物体质量增加,物体能量就增加,反之,亦成立.
(4)核能的计算的两种方法
若Δm以kg为单位,则ΔE=Δmc2,ΔE单位为焦耳.
若Δm以原子质量单位u为单位,则ΔE=Δm×931.5 MeV.
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