高考新动向(六) 热学及原子物理知识在生产、生活、科技中的应用-【创新教程】2027年高考物理大二轮专题增分方案学生用书

物理 高考新动向（六）热学及原子物理知识在生产、生活、科技中的应用 动向1热学知识在生产、生活、科技中的应用 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V。的玻璃泡A内 A本题以伽利略温度 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 计为背景命题，要求 截面积为S,已知环境温度为T。时，管内外液面的高度差为x。,当环境温度 B 学生理解“B管的容 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 积远小于A泡的容 由B管上的刻度直接读出. 积”及“管内液体密 已知大气压强为，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.度很小，引起的压强 (1)分别在下述条件下求此线性关系： 远小于大气压强”的 ①B管的容积远小于A泡的容积； 含义，能够据此建立 ②管内液体密度很小，引起的压强远小于大气压强。 对应的理想气体模 (2)试分析指出这种温度计的缺点. 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. 112 第一部分：专题六热学近代物理 素养训练 素养聚焦 2.(气闸舱)2025年5月22日，神舟二十号航天员陈冬、陈中瑞圆满完成 本题通过飞船中的 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 “气闸舱”考查学生对 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 热力学第一定律和热 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 力学第二定律的掌握 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，情况及推理能力，同 不考虑航天员的影响，则此过程中 )时引导学生关注科技 A.气体膨胀做功，内能减小 发展，培养学生热爱 B.气体向外界放出热量 物理、学习物理的积 C.气体分子对A舱壁的压强减小 极性. 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 动向2原子物理知识在生活、科技中的应用 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 Ele 0 我们生活中用到的电器基本 -0.54 用主要是让光源发出的光通过物镜把设计好的电路 5 -0.85 上都会使用到半导体芯片，因 图样打在涂抹了光刻胶的硅晶圆上，将电路雕刻在上 -1.51 此半导体芯片对我们的生活 面.光的波长越小，能雕刻的尺寸越小，制造的芯片就 -3.40 意义深远.制作精密半导体芯 越精密.目前世界上生产的光刻机主要是利用紫外线 片的关键机器是光刻机，虽然 作为光源，紫外线的光子能量范围为3~124eV.如图 我国光刻机技术相对国际先 所示为氢原子的能级图.现有一群处于n=4能级的 -13.6 进水平仍有一定距离，但近期 氢原子，下列说法正确的是 () 我国光刻机研发取得重大进 A.这群氢原子辐射的光中，有四种频率的光为紫外线 步，正在逐渐缩小与国际先进 B.这群氢原子辐射的光中，波长最长的光子能量为0.66eV 水平的距离.本题以光刻机为 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背景设置题目，旨在鼓励学生 12.75eV 关注我国科技发展，树立科技 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 强国的观念 2.(核动力航母)2026年4月23日是人民海 比结合能MeV 本题通过对原子核的比结合 军的77岁生日.近年来，我国海军航母事 能与质量数之间关系的图像 业高歌猛进，继“辽宁舰”“山东舰”构成双 分析考查物理规律在科技中 航母编队，我国的核动力航母也将在不远 的应用，体现了学科素养中的 的将来实现列装，这也是我国海军航母的 物理观念，要求学生学以致 “终极”目标.如图所示，图线表示原子核的 用，鼓励学生关注我国科技发 比结合能与质量数A的关系，据此下列说 展，树立科技强国的观念 20 00 法中正确的是 ( 140160180220240质量数 A.重的原子核，例如，铀核23U,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 113[对点集训] 1.C2.C 考点三 [例3][解析]a衰变放出的a粒子为He,衰变过程电 荷数守恒，因此母核电荷数减少2，而非增大，故A错误； α粒子质量数为4，衰变过程质量数守恒，因此母核质量 数减少4，而非增大，故B错误；α粒子电离能力强、穿透 能力极弱，一张白纸即可将其挡住，穿透能力弱、不可能 穿透几厘米厚的铅板，故C错误；衰变方程满足电荷数 守恒和质量数守恒：左边电荷数为86，右边2×2十82= 86;左边质量数为216，右边2×4十208=216，守恒关系 成立，故D正确 [答案]D [对点集训] 1.B2.D 考点四 [例4][解析]氘核聚变反应的质量亏损为△m= 2×2.0136u一(3.0150u+1.0087u)=0.0035u,释 放的核能为△E=△mc2=0.0035×931MeV/c2×c2≈ 3.3MeV,选项B正确. [答案]B [对点集训门 1.A 2.AC 课堂评价·高考预测 1.C2.B 高考新动向（六）热学及原子物理知识在生产、生活、 科技中的应用 动向1 1.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。g To =g,解得T=-gT. po一Pgxo 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；根据盖一吕萨克定律有气白 =5,解得T=T[1-] T (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)0T=二g2T。 p0一Pgx ②T=T[1-v, (x-xo)S] (2)见解析 2.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△U=W十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；根据炳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.] 动向2 1.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3eV,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3eV且小于124eV,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 39 讲解册参考答案 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-E=-0.85eV-(-1.51)eV= 0.66eV,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=E4一E, -0.85eV-(-13.6)eV=12.75eV,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.门 2.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.] 第一部分专题七实验技能与创新 第17讲力学实验 核心素养·助学提能 考点一 [例1][解析](1)使用打点计时器时，为了使打点稳定 并有效利用纸带，应先接通电源开始打点，待打点稳定 后再释放纸带拉动其运动.若先拉动纸带再打点，可能 导致纸带上打出的点很少甚至没有点，且初始阶段打点 不稳定. (2)由图可知，P,点左侧相邻，点对应的刻度为x1=2.40cm, 右侧相邻点对应的刻度为x2=3.62cm. P点左右相邻两点间的距离△x=x2一x1, 打点计时器电源频率为50Hz,打点周期T=0.02s,根 据用某点左右相邻点间的平均速度代表该，点的瞬时速 度，可得P点的除时连度0p=7=0.308m/ (3)根据加速度定义式，P、Q两，点间的平均加速度a= g--0.560-0.308m/s2≈1.26m/s. 10T 0.2 [答案](1)B(2)0.308(3)1.26 [对点集训] 1.解析：(1)步骤ⅱ操作的主要目的是平衡小车受到的阻 力（或平衡摩擦力、补偿阻力、补偿摩擦力）. (2)由牛顿第二定律得2nmg=(20m,+m)a,则a 2nmog -20mto+m (3)遮光条经过两个光电门时的速度大小分别为⑦1= 西=号，则小车的知速度大小。一蓝透 d 1-1 (4)由a= 。o名n可得，a-n图像的斜率k= n由子2千n ,2m8是定值，则小车的加速度与所 受合外力成正比. (5)步骤ⅷ中小车没有从静止释放，不影响小车加速度a - 2mo8为定 （得一）的测量，A错误滋实腔中n 值，所以不需要满足钩码质量远小于小车和遮光条的总 质量的条件，C错误；如果步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节 不恰当，会导致不移动钩码小车就会滑动或移动少量钩 码后小车不动，B正确， 答案：(1)平衡阻力(2)20m,干m 2nmog (4)正比(5)B 5