2026届高考物理终极冲刺 讲义16：热学和原子物理

该高中物理讲义聚焦热学和原子物理高考核心模块，涵盖气体实验定律、热力学定律、光电效应、能级跃迁等考点，按“考情分析-核心内容-题型解析-真题链接”逻辑架构知识体系，通过考点梳理、方法指导（如气体定律选取）、典例与变式训练，帮助学生系统突破易混概念，提升解题针对性。 资料以科学思维和物理观念为导向，创新设计分层教学活动，如气体问题中引导建构活塞平衡模型，光电效应中通过图像表格梳理规律，配合高考真题即时反馈。有限时间内强化概念辨析与规律应用，助力学生稳定得分，为教师把控复习节奏提供精准指导。

高考物理终极冲刺，全力以赴，备战高考！ 高考物理终极冲刺14 热学和原子物理 高考全国考情分析 A B C LOREM LOREM LOREM 1、 考察方向与分值占比： 热学、原子物理为高考固定考查模块，全国卷、新高考卷多以选择题单独命题，单题分值 6 分，部分试卷结合填空题综合考查，整体难度偏低，属于易得分板块。热学重点围绕分子动理论、内能、热力学定律、气体实验定律、固液气性质出题，侧重概念辨析与简单计算。原子物理聚焦原子结构、能级跃迁、光电效应、原子核衰变、核反应方程、质能方程等内容，记忆类考点居多。两类知识知识点零散、概念细碎，考题以理解判断、规律识记为主，极少出现复杂综合计算。命题常设置易混概念辨析，只要熟记核心结论、区分相近知识点，就能稳定得分，是考前冲刺的基础提分点。 2、核心考查内容： 气体实验定律与理想气体状态方程、热力学定律和气体状态变化的综合应用、光电效应及其规律、原子结构和能级跃迁。 （1）气体实验定律与理想气体状态方程：掌握玻意耳、查理、盖 - 吕萨克三大实验定律，明确等温、等容、等压变化规律。 熟记理想气体状态方程，结合图像分析状态参量变化，进行基础运算。 （2）热力学定律和气体状态变化综合：理解热力学第一、第二定律，区分做功、热传递与内能变化的关系。 结合气体状态变化，综合分析吸放热、做功、内能增减问题。 （3）光电效应及其规律：牢记光电效应四大规律，掌握截止频率、遏止电压、光强的相关结论。 熟练运用光电效应方程，区分入射光频率、光强带来的不同影响。 （4）原子结构和能级跃迁 ：知晓原子能级分布特点，能级跃迁时吸收或辐射光子，光子能量等于能级差。 分析光子频率、光谱线条数，掌握电离与跃迁的不同计算规则。 核心知识点及具体题型 A B C LOREM LOREM LOREM 【题型一】气体实验定律与理想气体状态方程 1、合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解． (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解． 2、关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解． 【典例1】（2026·江西·模拟预测）某物理实验小组设计了一个测量环境温度的装置，该装置原理图如图所示。一导热的汽缸竖直放置，开口向上，用活塞封闭一定质量的空气，活塞与汽缸壁间有润滑剂，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，活塞质量为m=1kg，横截面积为S=10cm2，初始时汽缸所在环境温度为T1=300K，活塞静止在汽缸内的位置A。再将汽缸放置于待测环境中，活塞开始向上移动，之后逐渐在活塞上放砝码，当放置的砝码质量为m1=4.4kg时，活塞恰好又重新回到初始位置A。已知外界大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，封闭的空气可视为理想气体。求 (1)初始时汽缸内气体压强p1； (2)待测环境的温度T2。 【答案】(1)1.1×105Pa (2)420K 【详解】（1）以活塞为研究对象，根据平衡条件有 解得p1=1.1×105 Pa （2）设变化后气体的压强为p2，对活塞有mg+p0S+m1g=p2S 解得p2=1.54×105 Pa 活塞重新回到初始位置时气体的体积不变，根据查理定律有 解得 【变式1-1】（2026·山东泰安·三模）篮球内部充入一定质量的空气，可视为理想气体，一同学用力拍篮球，篮球快速撞击地面被挤压体积减小，快速撞击地面挤压篮球时球内气体来不及与外界发生热交换，关于快速挤压篮球的过程，下列说法正确的是（　　） A．篮球内气体对外界做正功 B．篮球内气体的内能不变 C．篮球内气体的压强增大 D．篮球内每个气体分子热运动的动能均增大 【答案】C 【详解】A．气体体积减小，是外界对气体做正功，气体对外界做负功，故A错误； B．根据热力学第一定律，、，因此，气体内能增大，故B错误； C．理想气体内能仅与温度有关，内能增大则温度升高，结合理想气体状态方程，减小、升高，可得压强一定增大，故C正确； D．温度是分子热运动平均动能的标志，温度升高仅代表分子平均动能增大，是统计规律，不代表每个分子的热运动动能都增大，故D错误。 故选C。 【变式1-2】（2026·云南昆明·一模）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态到状态过程中气体体积不变，从状态到状态过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（     ） A．从状态到状态的过程，气体温度升高 B．从状态到状态的过程，分子平均动能增加 C．从状态到状态的过程，气体对外界做功 D．从状态经历状态、再次回到状态时，外界对气体做总功为零 【答案】B 【详解】A．由图可知，从状态A到状态B的过程中，气体的体积不变，为等容变化，根据查理定律 可知，从状态A到状态B的过程中，压强减小，温度降低，故A错误； B．由图可知，从状态B到状态C的过程中，气体的压强不变，为等压变化，根据盖-吕萨克定律 可知，从状态B到状态C的过程中，气体的体积增大，温度升高，分子的平均动能增大，故B正确； C．由图可知，从状态C到状态A的过程中，气体的体积减小，处于压缩过程，外界对气体做功，故C错误； D．图像中，图像与坐标轴围成的面积为变化过程所做的功，由于整个过程图像的面积不为零，因此外界对气体所做的总功不为零，故D错误。 故选B。 【题型二】热力学定律和气体状态变化的综合应用 气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的处理方法 【典例2】（2026·江苏盐城·模拟预测）如图所示，假设一团理想气体从同一状态开始，经历a、b、c三个过程，三个过程吸收的热量分别是、、，则三者之间的关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 理想气体内能仅与温度有关，由得，末态温度和成正比。 初态，对应温度 过程末态 对应， 过程末态 对应， 过程末态 对应， 即 图中，过程曲线与轴围成的面积等于气体对外做的功： 过程体积不变，气体对外做功 过程体积从到，气体对外做功 过程体积从到，面积为梯形面积，气体对外做功 即 由热力学第一定律得（为气体对外做功），变形得 代入得 ，， 综上关系可得。 故选D。 【变式2-1】（2026·山东菏泽·二模）如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 【答案】A 【详解】AB．玻璃管导热，则管内外气体的温度总相等，则气体温度不变，则气体分子平均动能不变，气体压强减小，体积变大，气体分子数密度减小，可知分子碰撞器壁频率降低，A正确，B错误； C．气体体积变大，则分子间平均距离增大，但分子间引力作用可认为为零，不变，C错误； D．气体体积变大，则气体对外做功，因气体温度不变，内能不变，则气体从外界吸收热量，而气体内能是指大量气体分子的总动能和分子势能之和，单个气体分子内能没有意义可言，D错误。 故选A。 【变式2-2】（2026·辽宁沈阳·三模）如图所示，内壁光滑导热良好的气缸水平放置在粗糙水平面上，气缸内部的横截面积为S，活塞密封了一定质量的理想气体，轻质弹簧左侧与活塞相连接，右侧固定在墙上。初始状态时环境温度为，轻弹簧压缩量为，活塞到气缸左侧底部的距离为。若升高环境温度，轻弹簧压缩量变为。气缸始终处于静止状态，外界大气压强恒为，弹簧劲度系数，弹簧保持水平且始终处于弹性限度内。求： (1)初始状态时气缸内理想气体的压强； (2)轻弹簧压缩量变为时的环境温度和此时气缸所受摩擦力的大小。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）对活塞，处于平衡状态 解得初始状态气体的压强 （2）升温后，活塞处于平衡状态         对气缸内理想气体,初态：，，，末态：，， 由理想气体状态方程         联立解得升温后环境温度     对气缸活塞整体，水平方向处于平衡状态，气缸受摩擦力     解得 【题型三】光电效应及其规律 1、光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 →→→ →→ 2、光电效应的图像 图线形状 图像名称 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率ν0：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压) 【典例3】（2026·河北衡水·二模）白光通过三棱镜体折射会发生色散现象，如图所示，一束光通过正三棱镜后被分解成两束单色光、，其中光在棱镜内的光路与三棱镜的边平行，下列说法正确的是（　　） A．光通过该三棱镜的时间比光通过该三棱镜的时间短 B．从水中射向空气时，光的临界角比光的临界角小 C．通过同一双缝干涉实验装置后光形成的干涉条纹间距更大 D．若用光照射某种金属材料时有电子逸出，则用光照射该金属时也一定有电子逸出 【答案】C 【详解】A．光在棱镜中速度 因光偏折程度更大，因此折射率 故 又由传播时间 得 故A错误。 B．全反射临界角满足 由分析 即 故B错误。 C．双缝干涉条纹间距 ， 结合频率与折射率关系以及频率与波长关系得 因此光的干涉条纹间距更大 故C正确； D．光电效应发生条件是入射光频率大于金属极限频率， 若b光能使金属逸出电子，a光频率更低，不一定满足条件，不一定有电子逸出。 故D错误。 故选C。 【变式3-1】（2026·河南安阳·三模）实验小组的同学们用如图所示的电路研究光电效应的规律。闭合开关后，用某种颜色的光照射真空管的阴极K时，电流表没有示数。为使电流表有示数，可以（　　） A．仅增大入射光的频率 B．仅增大入射光的强度 C．仅延长光的照射时间 D．仅将滑动变阻器的滑片向右滑动 【答案】A 【详解】A．仅增大入射光频率，若频率增大到超过金属极限频率，就会产生光电效应，逸出光电子形成电流，电流表就能有示数，故A正确； B．仅增大入射光强度，不会改变入射光频率，频率仍然低于极限频率，无法产生光电效应，电流表仍无示数，故B错误； C．光电效应的发生与照射时间无关，频率不够时，延长照射时间也不会产生光电效应，故C错误； D．滑片向右滑动仅改变了A、K间的正向电压，没有光电子产生时，电压再大也无法形成电流，故D错误。 故选 A。 【变式3-2】（2026·江西·模拟预测）氢原子光谱在可见光区按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，其中，且为红光，为紫光。下列说法正确的是（    ） A．对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B．气体中中性原子的发光光谱都是连续谱 C．若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应 D．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量最小 【答案】C 【详解】A．根据巴耳末公式 可知n越小，越大，已知，故对应的是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线，故A错误； B．气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，故B错误； C．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的频率与波长成反比，满足 因为 可知 由光子的能量表达式可知，若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应，故C正确； D．对于同一种介质，频率高的光折射率大；光以相同入射角斜射入平行玻璃砖时，折射率越大，则侧移量越大，故光的侧移量最大，故D错误。 故选C。 【题型四】原子结构和能级跃迁 1、玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝E1(n＝1,2,3，…) 吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝Em－En(m>n) 2、能级跃迁问题的四点注意 (1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光． (2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光． (3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要粒子动能大于(可能等于)两能级间的能量差即可． (4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收． 【典例4】（2026·河南三门峡·二模）（多选）下面说法正确的是（　　） A．甲图为不同频率的光照射同种金属材料，光电效应实验中光电流与电压的关系，光的频率大于光的频率 B．乙图是粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 C．丙图是不同原子核比结合能按照实际测量结果画的图线，裂变成、原子核，、原子核的总质量小于原子核的质量 D．丁图为黑体辐射的实验规律，由图可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向频率较低的方向移动 【答案】BC 【详解】A．根据光电效应方程​，可知遏止电压越大，光的频率越大。甲图中，光的遏止电压小于光的遏止电压，因此光的频率小于光的频率，故A错误； B．乙图是卢瑟福的粒子散射实验，该实验中，大多数粒子穿过金箔后几乎沿原方向运动，少数发生大角度偏转，极少数被反弹。卢瑟福据此提出原子的核式结构模型，故B正确； C．裂变生成中等质量的原子核、，比结合能增大，核反应过程释放核能，根据质能方程，可知存在质量亏损，因此、原子核的总质量小于原子核的质量，故C正确； D．根据黑体辐射规律，黑体温度升高时，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长更短、频率更高的方向移动，故D错误。 故选BC。 【变式4-1】（2026·河南新乡·模拟预测）反氢原子的制成打开了通向反物质世界的大门。如图所示，反氢原子与氢原子具有相同的能级结构。若有大量处于能级的反氢原子，自发跃迁辐射出不同波长的光，则其中波长最短的光对应的能级跃迁过程为（　　） A．从能级跃迁到能级 B．从能级跃迁到能级 C．从能级跃迁到能级 D．从能级跃迁到能级 【答案】A 【详解】ABC．根据玻尔理论可知，辐射出的光子能量 则波长最短时对应的能级差最大，而波长最短的光对应的能级跃迁过程为从能级跃迁到能级，故A正确，BC错误； D．反氢原子只有从高能级跃迁到低能级时才能辐射出光子，故D错误。 故选A。 【变式4-2】（2026·江苏南京·模拟预测）氢原子的能级图如图甲所示。用一束光子能量为12.09eV的单色光去照射大量处于基态的氢原子，氢原子处于不稳定激发态会辐射光子，用辐射出的光子照射不带电的钾金属板（如图乙所示），已知金属钾的逸出功为2.25eV，下列说法中正确的是（　　） A．辐射光中只有2种频率的光子 B．从n=3到n=2跃迁时，辐射的光照射金属钾时可使验电器的金属带负电 C．金属钾表面逸出的光电子的最大初动能不可能大于7.95eV D．当大量氢原子从高能级向低能级跃迁时电子的动能增加，电势能减少 【答案】D 【详解】A．基态氢原子能量为，吸收光子后能量变为，对应激发态。 大量处于的氢原子向低能级跃迁，共辐射出种频率的光子，故A错误； B．从到跃迁辐射光子能量为，小于金属钾的逸出功，不能发生光电效应，无电子逸出，验电器不带电；并且若发生光电效应，电子逸出后金属板带正电，验电器金属带正电，故B错误； C．辐射光子的最大能量为到跃迁的能量差 由光电效应方程，光电子最大初动能，故C错误； D．氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子轨道半径减小，库仑引力做正功，电势能减少；由库仑力提供向心力 得电子动能，减小则动能增加，故D正确。 故选D。 链接高考 A B C LOREM LOREM LOREM 1．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 【答案】C 【详解】A．根据，过程的压强总比过程的压强大，则过程外界对气体做功多，故A错误； B．同理可知过程外界对气体做功比过程大，根据热力学第一定律 可知过程气体放出的热量多，故B错误； C．根据理想气体状态方程结合题图可知状态A时和在状态C温度相等，则气体内能相同，故C正确； D．根据理想气体状态方程可知状态B的温度高于状态D的温度，则状态B气体分子热运动的平均动能大，故D错误。 故选C。 2．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据题意，设往桶内压入压强为、体积为的空气后，桶内气体压强增大到，根据玻意耳定律有 泵水器恰能出水满足 联立解得 故选B。 3．（2024·天津·高考真题）压缩空气储能是一种新型储能技术，其中涉及了空气的绝热膨胀和等温压缩过程，对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（    ） A．绝热膨胀过程，气体的内能增大 B．绝热膨胀过程，外界对气体做功 C．等温压缩过程，气体的压强不变 D．等温压缩过程，气体的内能不变 【答案】D 【详解】AB．绝热膨胀过程，理想气体与外界没有热量的交换，即Q=0，理想气体对外界做功，即W<0，由热力学第一定律，可知，即气体的内能减小，故AB错误； C．等温压缩过程，由玻意耳定律，可知气体的压强变大，故C错误； D．等温压缩过程，气体的温度保持不变，则内能不变，故D正确。 故选D。 4．（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 【答案】A 【详解】根据题意可知，气球缓慢上升的过程中，气体温度不变，则气体的内能不变，分子的平均动能不变，气体的体积变大，气体对外做功，由热力学第一定律可知，由于气体的内能不变，则吸收的热量与气体对外做的功相等。 故选A。 5．（2025·江苏·高考真题）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（   ） A．内能迅速增大 B．温度迅速升高 C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀 【答案】D 【详解】瓶塞跳出的过程中瓶内的气体对外做功，气体体积迅速膨胀，由于该过程的时间比较短，可知气体来不及吸收热量，根据热力学第一定律可知，气体的内能减小，则温度降低，由理想气体状态方程可知，气体压强减小。 故选D。 6．（2025·重庆·高考真题）在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．光子的波长为 B．该原子吸收光子后质量减少了 C．该原子吸收光子后德布罗意波长为 D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 【答案】C 【详解】A．光子能量公式为 解得波长 ，故A错误； B．原子吸收光子后，能量增加 ，根据质能方程 ，质量应增加而非减少，故B错误； C．德布罗意波长公式为 ，题目明确吸收后原子动量为 ，因此波长为 ，故C正确； D．吸收光子跃迁需光子能量严格等于能级差。波长更长的光子能量更低（），无法满足跃迁条件，故D错误。 故选C。 7．（2025·甘肃·高考真题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为，则离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　） A．能级 B．能级 C．能级 D．能级 【答案】C 【详解】根据题意可知，用能量为的电子碰撞离子，可使离子跃迁到能级和能级，由 可知，波长最长的谱线对应的跃迁为能级。 故选C。 8．（2025·广东·高考真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 【答案】B 【详解】A．某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光不能发生光电效应，A错误； B．由光电效应方程可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于，B正确； C．频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误； D．由可知频率不变最大初动能不变，D错误。 故选B。 9．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C．其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D．光电管阴极材料的截止频率 【答案】D 【详解】A．当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误； B．若改用比更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于，故B错误； C．其他条件不变时，使开关S接2，此时 可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程 其中 联立解得，光电管阴极材料的截止频率为 故D正确。 故选D。 10．（2020·上海·高考真题）分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则 A．分子间引力随分子间距的增大而增大 B．分子间斥力随分子间距的减小而增大 C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大 D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 【答案】B 【详解】根据分子力和分子间距离关系图象，如图    A.由图可知，分子间斥力随分子间距的增大而减小，A错误； B.由图可知，分子间斥力随分子间距的减小而增大，B正确； C.由图可知，分子间的作用力随分子间的距离增大先减小后增大，再减小，C错误； D.由图可知，分子间的作用力随分子间的距离减小先增大后减小，再增大，D错误． 错误． 1 学科网（北京）股份有限公司 $高考物理终极冲刺，全力以赴，备战高考！ 高考物理终极冲刺14 热学和原子物理 高考全国考情分析 A B C LOREM LOREM LOREM 1、 考察方向与分值占比： 热学、原子物理为高考固定考查模块，全国卷、新高考卷多以选择题单独命题，单题分值 6 分，部分试卷结合填空题综合考查，整体难度偏低，属于易得分板块。热学重点围绕分子动理论、内能、热力学定律、气体实验定律、固液气性质出题，侧重概念辨析与简单计算。原子物理聚焦原子结构、能级跃迁、光电效应、原子核衰变、核反应方程、质能方程等内容，记忆类考点居多。两类知识知识点零散、概念细碎，考题以理解判断、规律识记为主，极少出现复杂综合计算。命题常设置易混概念辨析，只要熟记核心结论、区分相近知识点，就能稳定得分，是考前冲刺的基础提分点。 2、核心考查内容： 气体实验定律与理想气体状态方程、热力学定律和气体状态变化的综合应用、光电效应及其规律、原子结构和能级跃迁。 （1）气体实验定律与理想气体状态方程：掌握玻意耳、查理、盖 - 吕萨克三大实验定律，明确等温、等容、等压变化规律。 熟记理想气体状态方程，结合图像分析状态参量变化，进行基础运算。 （2）热力学定律和气体状态变化综合：理解热力学第一、第二定律，区分做功、热传递与内能变化的关系。 结合气体状态变化，综合分析吸放热、做功、内能增减问题。 （3）光电效应及其规律：牢记光电效应四大规律，掌握截止频率、遏止电压、光强的相关结论。 熟练运用光电效应方程，区分入射光频率、光强带来的不同影响。 （4）原子结构和能级跃迁 ：知晓原子能级分布特点，能级跃迁时吸收或辐射光子，光子能量等于能级差。 分析光子频率、光谱线条数，掌握电离与跃迁的不同计算规则。 核心知识点及具体题型 A B C LOREM LOREM LOREM 【题型一】气体实验定律与理想气体状态方程 1、合理选取气体变化所遵循的规律列方程 (1)若气体质量一定，p、V、T中有一个量不发生变化，则选用对应的气体实验定律列方程求解． (2)若气体质量一定，p、V、T均发生变化，则选用理想气体状态方程列式求解． 2、关联气体问题 解决由活塞、液柱相联系的两部分气体问题时，根据两部分气体压强、体积的关系，列出关联关系式，再结合气体实验定律或理想气体状态方程求解． 【典例1】（2026·江西·模拟预测）某物理实验小组设计了一个测量环境温度的装置，该装置原理图如图所示。一导热的汽缸竖直放置，开口向上，用活塞封闭一定质量的空气，活塞与汽缸壁间有润滑剂，不计活塞与汽缸壁间的摩擦，活塞质量为m=1kg，横截面积为S=10cm2，初始时汽缸所在环境温度为T1=300K，活塞静止在汽缸内的位置A。再将汽缸放置于待测环境中，活塞开始向上移动，之后逐渐在活塞上放砝码，当放置的砝码质量为m1=4.4kg时，活塞恰好又重新回到初始位置A。已知外界大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2，封闭的空气可视为理想气体。求 (1)初始时汽缸内气体压强p1； (2)待测环境的温度T2。 【变式1-1】（2026·山东泰安·三模）篮球内部充入一定质量的空气，可视为理想气体，一同学用力拍篮球，篮球快速撞击地面被挤压体积减小，快速撞击地面挤压篮球时球内气体来不及与外界发生热交换，关于快速挤压篮球的过程，下列说法正确的是（　　） A．篮球内气体对外界做正功 B．篮球内气体的内能不变 C．篮球内气体的压强增大 D．篮球内每个气体分子热运动的动能均增大 【变式1-2】（2026·云南昆明·一模）一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，从状态到状态过程中气体体积不变，从状态到状态过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是（     ） A．从状态到状态的过程，气体温度升高 B．从状态到状态的过程，分子平均动能增加 C．从状态到状态的过程，气体对外界做功 D．从状态经历状态、再次回到状态时，外界对气体做总功为零 【题型二】热力学定律和气体状态变化的综合应用 气体实验定律与热力学第一定律的综合问题的处理方法 【典例2】（2026·江苏盐城·模拟预测）如图所示，假设一团理想气体从同一状态开始，经历a、b、c三个过程，三个过程吸收的热量分别是、、，则三者之间的关系是（　　） A． B． C． D． 【变式2-1】（2026·山东菏泽·二模）如图所示，将倒扣导热玻璃管缓慢上提至管内外水面齐平（下端未离开水面）。下列关于管内气体的说法正确的是（　　） A．分子平均动能不变，分子碰撞器壁频率降低 B．单位体积内分子数减少，管内气体压强增大 C．分子间平均距离增大，分子间引力作用增强 D．气体对外做功并从外界吸收热量，每个气体分子内能不变 【变式2-2】（2026·辽宁沈阳·三模）如图所示，内壁光滑导热良好的气缸水平放置在粗糙水平面上，气缸内部的横截面积为S，活塞密封了一定质量的理想气体，轻质弹簧左侧与活塞相连接，右侧固定在墙上。初始状态时环境温度为，轻弹簧压缩量为，活塞到气缸左侧底部的距离为。若升高环境温度，轻弹簧压缩量变为。气缸始终处于静止状态，外界大气压强恒为，弹簧劲度系数，弹簧保持水平且始终处于弹性限度内。求： (1)初始状态时气缸内理想气体的压强； (2)轻弹簧压缩量变为时的环境温度和此时气缸所受摩擦力的大小。 【题型三】光电效应及其规律 1、光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 →→→ →→ 2、光电效应的图像 图线形状 图像名称 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标ν0 ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系图线 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①截止频率ν0：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压) 【典例3】（2026·河北衡水·二模）白光通过三棱镜体折射会发生色散现象，如图所示，一束光通过正三棱镜后被分解成两束单色光、，其中光在棱镜内的光路与三棱镜的边平行，下列说法正确的是（　　） A．光通过该三棱镜的时间比光通过该三棱镜的时间短 B．从水中射向空气时，光的临界角比光的临界角小 C．通过同一双缝干涉实验装置后光形成的干涉条纹间距更大 D．若用光照射某种金属材料时有电子逸出，则用光照射该金属时也一定有电子逸出 【变式3-1】（2026·河南安阳·三模）实验小组的同学们用如图所示的电路研究光电效应的规律。闭合开关后，用某种颜色的光照射真空管的阴极K时，电流表没有示数。为使电流表有示数，可以（　　） A．仅增大入射光的频率 B．仅增大入射光的强度 C．仅延长光的照射时间 D．仅将滑动变阻器的滑片向右滑动 【变式3-2】（2026·江西·模拟预测）氢原子光谱在可见光区按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，其中，且为红光，为紫光。下列说法正确的是（    ） A．对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B．气体中中性原子的发光光谱都是连续谱 C．若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应 D．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量最小 【题型四】原子结构和能级跃迁 1、玻尔理论的三条假设 轨道量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 能量量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态，En＝E1(n＝1,2,3，…) 吸收或辐射能量量子化 原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或辐射一定频率的光子，hν＝Em－En(m>n) 2、能级跃迁问题的四点注意 (1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出N＝C＝种不同频率的光． (2)一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多可辐射出(n－1)种不同频率的光． (3)如果氢原子的跃迁是吸收实物粒子的动能发生的，只要粒子动能大于(可能等于)两能级间的能量差即可． (4)氢原子在两定态间跃迁时，入射光子的能量必须等于两定态的能量差才会被吸收． 【典例4】（2026·河南三门峡·二模）（多选）下面说法正确的是（　　） A．甲图为不同频率的光照射同种金属材料，光电效应实验中光电流与电压的关系，光的频率大于光的频率 B．乙图是粒子散射实验，卢瑟福据此提出了原子的核式结构模型 C．丙图是不同原子核比结合能按照实际测量结果画的图线，裂变成、原子核，、原子核的总质量小于原子核的质量 D．丁图为黑体辐射的实验规律，由图可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向频率较低的方向移动 【变式4-1】（2026·河南新乡·模拟预测）反氢原子的制成打开了通向反物质世界的大门。如图所示，反氢原子与氢原子具有相同的能级结构。若有大量处于能级的反氢原子，自发跃迁辐射出不同波长的光，则其中波长最短的光对应的能级跃迁过程为（　　） A．从能级跃迁到能级 B．从能级跃迁到能级 C．从能级跃迁到能级 D．从能级跃迁到能级 【变式4-2】（2026·江苏南京·模拟预测）氢原子的能级图如图甲所示。用一束光子能量为12.09eV的单色光去照射大量处于基态的氢原子，氢原子处于不稳定激发态会辐射光子，用辐射出的光子照射不带电的钾金属板（如图乙所示），已知金属钾的逸出功为2.25eV，下列说法中正确的是（　　） A．辐射光中只有2种频率的光子 B．从n=3到n=2跃迁时，辐射的光照射金属钾时可使验电器的金属带负电 C．金属钾表面逸出的光电子的最大初动能不可能大于7.95eV D．当大量氢原子从高能级向低能级跃迁时电子的动能增加，电势能减少 链接高考 A B C LOREM LOREM LOREM 1．（2025·天津·高考真题）如图所示，一定质量的理想气体可经三个不同的过程从状态A变化到状态C，则（　　） A．和过程，外界对气体做功相同 B．和过程，气体放出的热量相同 C．在状态A时和在状态C时，气体的内能相同 D．在状态B时和在状态D时，气体分子热运动的平均动能相同 2．（2025·江西·高考真题）如图所示，一泵水器通过细水管与桶装水相连。按压一次泵水器可将压强等于大气压强、体积为的空气压入水桶中。在设计泵水器时应计算出的临界值，当时，在液面最低的情况下仅按压一次泵水器恰能出水。设桶身的高度和横截面积分别为H、S，颈部高度为l，按压前桶中气体压强为。不考虑温度变化和漏气，忽略桶壁厚度及桶颈部、细水管和出水管的体积。已知水的密度为，重力加速度为g。该临界值等于（　　） A． B． C． D． 3．（2024·天津·高考真题）压缩空气储能是一种新型储能技术，其中涉及了空气的绝热膨胀和等温压缩过程，对一定质量的理想气体，下列说法正确的是（    ） A．绝热膨胀过程，气体的内能增大 B．绝热膨胀过程，外界对气体做功 C．等温压缩过程，气体的压强不变 D．等温压缩过程，气体的内能不变 4．（2025·安徽·高考真题）在恒温容器内的水中，让一个导热良好的气球缓慢上升。若气球无漏气，球内气体（可视为理想气体）温度不变，则气球上升过程中，球内气体（　　） A．对外做功，内能不变 B．向外放热，内能减少 C．分子的平均动能变小 D．吸收的热量等于内能的增加量 5．（2025·江苏·高考真题）如图所示，取装有少量水的烧瓶，用装有导管的橡胶塞塞紧瓶口，并向瓶内打气。当橡胶塞跳出时，瓶内出现白雾。橡胶塞跳出后，瓶内气体（   ） A．内能迅速增大 B．温度迅速升高 C．压强迅速增大 D．体积迅速膨胀 6．（2025·重庆·高考真题）在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相反方向运动的能量为E的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．光子的波长为 B．该原子吸收光子后质量减少了 C．该原子吸收光子后德布罗意波长为 D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态 7．（2025·甘肃·高考真题）利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。离子相对基态的能级图（设基态能量为0）如图所示。用电子碰撞离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为，则离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为（　　） A．能级 B．能级 C．能级 D．能级 8．（2025·广东·高考真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 9．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关接1时，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为 C．其他条件不变，使开关接接2，电流表示数仍为零 D．光电管阴极材料的截止频率 10．（2020·上海·高考真题）分子间的相互作用力由引力与斥力共同产生，并随着分子间距的变化而变化，则 A．分子间引力随分子间距的增大而增大 B．分子间斥力随分子间距的减小而增大 C．分子间相互作用力随分子间距的增大而增大 D．分子间相互作用力随分子间距的减小而增大 1 学科网（北京）股份有限公司 $