高考物理第二轮专题讲解及考点详析专题(十)热学、光学、近代物理初步

专题（十）热学、光学、近代物理初步一、大纲解读本专题高考考查的知识点共35个。

其中涉及30个Ⅰ级要求知识点，5个Ⅱ级要求知识点，Ⅱ级要求的知识点有：1.光的反射，反射定律，平面镜成像作图法 2.光的折射，折射击定律，折射率3.光电效应，光子，受因斯坦光电效应方程，全反射和临界角4.氢原子的能级结构，光子的发射和吸收5.核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程。

从近三年的高考对本专题考查情况看,Ⅱ要求知识点出现的概率比Ⅰ级要求知识点大的多，特别是质能方程、氢原子的能级结构与光的折射三个知识点在最近三年的高考出现的尤为频繁。

在近三年各地高考中这三十个知识点多以与联系实际问题以及与科技前沿相关的问题作为载体进行考察，在复习过程中不能忽视，现行高考对本专题知识点的考查趋于灵活往往在一道选择题中渗透对多个知识点的考查。

这种小范围综合性选择题为高考下一步对本专题考查的一个重要模式。

二、重点剖析（一）热学部分1．分子动理论：⑴．物体是由大量分子组成的（分子直径的数量级为10－10m ），⑵．物体里的分子永不停息地做无规则运动。

⑶．分子间存在着相互作用力。

友情提醒：阿伏伽德罗常数是联系微观与宏观数量的桥梁。

2．两个基本模型：固体和液体分子间距离很小，可近似看作分子是紧密排列着的球体。

⑴．球体模型：，若分子直径为d ，则1个分子的体积：330634d R v ππ== ⑵．正方体模型：若正立方体的边长L ，则一个分子的体积就是30L v =。

友情提醒：对气体来说，在一般情况下分子不是紧密排列，所以上述模型无法求分子的直径，但能通过上述模型求一个分子所占的空间或分子间距。

3．热力学三个定律（1）热力学第一定律的表达式：W Q U +=∆注意：外界对系统做功，W 取正；系统对外界做功， W 取负．系统从外界吸热，Q 取正；系统向外界散热，Q 取负．系统内能增加，U ∆取正；系统内能减少，U ∆取负．（2）热力学第二定律两种表述：A.不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化．这是按照热传导的方向性来表述的．①两个温度不同的物体相互接触时，热量总是自发的从高温物体传给低温物体，所谓“自发”就是不受外来干扰；②在自发状态，热量不可能从低温物体传给高温物体．③受到外来干扰（引起其他变化）的情况下，热量可以从低温物体传递给高温物体的，例如正常工作的电冰箱；④自然界所有的自发过程都是有方向性的（单向、不可逆），例如河水的下流、山体的滑坡、生物的进化、个人从婴儿到成年到老年的一生．B.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．由于第二类永动机就是设想，能从单一热源吸收热量全部用来做功而不引起其他变化的机械．所以，热力学第二定律也可表述为：第二类永动机不可能制成．C.两种表述是等效的 热力学第二定律的两种表述看上去似乎没有什么联系，但实际上它们是等效的，即由其中一个，可以推导出另一个．D.热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，揭示了大量分子参与的宏观过程的方向性，使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．（3）热力学第三定律：热力学零度不可达到．说明：第三定律告诉我们，低温是有极限的，只能接近极限，不能到达这个极限．4．三个气体状态参量（1）温度：温度在宏观上表示物体的冷热程度；在微观上是分子平均动能的标志。

热力学温度是国际单位制中的基本量之一，符号T ，单位K （开尔文）；摄氏温度是导出单位，符号t ，单位℃（摄氏度），关系是t =T -T 0，其中T 0=273.15K 。

两种温度间的关系可以表示为：T = t +273.15K ，0K 是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。

可以无限接近，但永远不能达到。

（2）体积：气体的体积总是等于盛装气体的容器的容积。

（3）压强：气体的压强是由于气体分子频繁碰撞器壁而产生的。

一般情况下不考虑气体本身的重力，所以同一容器内气体的压强处处相等。

但大气压在宏观上可以看成是大气受地球吸引而产生的重力而引起的。

（二）光学1. 光的直线传播、光的反射与平面镜成像⑴光的直线传播：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，在真空中传播的速度最大，其速度大小为5310/km s ⨯。

在不均匀的介质传播时，光线会发生弯折。

⑵光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居在线的两侧，反射角等于入射角。

⑶平面镜成像：平面镜所成的像和物是大小相等、关于镜面对称，与平面镜的大小无关，是正立的虚像。

平面镜只改变光束的传播方向，不改变光束的性质。

2.光的折射与全反射⑴光的折射定律：光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫光的折射。

光的折射遵守光的折射定律，其内容是：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分居在法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，用公式表示为：sin sin i n γ= ⑵全反射：光从光密介质入射到光疏介质，光全部反射返回光密介质的现象叫光的全反射。

产生全反射的条件是光由光密介质入射到光疏介质，且入射角大于临界角。

⑶三棱镜、光导纤维：光线通过三棱镜后向底面偏折是由于介质对不同色光的折射率不同，发生色散的结果。

三棱镜是控制光路的光学器件，我们通过三棱镜看到的是物体的虚像。

光导纤维是利用全反射原理传播光信号的介质。

3.光的本性⑴了解光的本性学说的发展简史： 17世纪牛顿支持的微粒说和惠更斯提出波动说，麦克斯韦的光的电磁说，爱因斯坦的光量子假说。

⑵光的波动性：光的干涉和光的衍射是光具有波动性的实验证明。

①光的干涉：两束频率相同的光才有可能是相干光，托马斯·杨巧妙地用双缝把一束光分解成两束相干光，成功完成了光的干涉实验。

在用单色光做双缝干涉实验得到稳定的干涉图样，在光屏上距双缝的路程差是光波波长整数倍的地方出现明条纹，在光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹；②光的衍射：光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象叫做光的衍射现象；只有在障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多的条件下，才能发生明显的衍射现象；③光的偏振：光在某一方向上振动最强，说明光是横波。

⑶光的电磁说：麦克斯韦提出，赫兹用实验验证了光的电磁说是正确的。

无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、γ射线是频率从小到大排列的电磁波谱，频率不同的电磁波有不同的作用，波长长的电磁波波动性显著，不同频率的电磁波产生的机理不同。

⑷光的粒子性：光电效应是光的粒子性——光量子说的实验基础，光是一份份地传播的，每一份的能量是E h γ=，用光量子说可解释光电效应，光电效应的基本规律可用四个结论(①任何一种金属，都有一个极限频率 ，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；②光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，随入射光的频率的增大而增大，用公式表示为K E h W γ=-；③光电子的发射具有瞬时性；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比)表述。

⑸光的波粒二象性：光具有波动性，又具有粒子性，大量光子产生的效果显示出波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，既不能理解为宏观概念中的波，也不能把光子看作宏观概念中的粒子。

（三）近代物理初步1.原子的核式结构α粒子散射实验观察到的实验现象：⑴绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向运动；⑵极少数α粒子则发生了较大的偏转甚至返回。

从而推断了原子的核式结构。

说明：核式结构并没有指出原子核的组成。

2. 原子核的衰变及三种射线⑴原子核的衰变 ：α衰变和β衰变。

①α衰变：4422MM Z Z X Y He --→+②β衰变：011M M Z Z X Y e +-→+⑵α和β衰变次数的确定：先由质量数守恒确定α衰变的次数，再由核电荷数确定β衰变的次数。

⑶半衰期T ：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间叫半衰期，衰变规律是01()2t T N N =。

说明：原子核的衰变只由原子核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关。

3. 玻尔理论主要内容：⑴“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样相对稳定的状态称为定态。

⑵“跃迁假设”：电子绕核运动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波(光子)，其频率由两个定态的能量差决定m n h E E γ=-。

⑶“能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核运动的轨道半径是不连续，只能取某些确定的值。

4.核能⑴爱因斯坦技能方程：2E mc =；⑵核能的计算：①若m ∆以千克为单位，则2E mc ∆=∆；②若m ∆以原子的质量单位u 为单位，则931.5E m MeV ∆=∆⨯；⑶核能的获取途径：①重核的裂变，如：23511369019205438010U n Xe Sr n +→++；②轻核的聚变，如：23411120H H He n +→+ 。

说明：聚变反应是热核反应，物质的温度达到超高温状态（几百万摄氏度以上）才以发生。

三、考点透视例题：（2008年全国卷Ⅱ）对一定量的气体， 下列说法正确的是（ ）A ．气体的体积是所有气体分子的体积之和B ．气体分子的热运动越剧烈， 气体温度就越高C ．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的D ．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少解析：因气体分子之间的距离远大于气体分子的大小，故气体的体积并不等于气体分子的体积之和，而是等于容器的容积，A 错；气体分子热运动的剧烈程度与气体的温度有关，气体温度越高，分子热运动越剧烈，B 正确；气体的压强是由于气体分子对器壁的碰撞作用而产生的，C 正确；气体的内能是气体分子的动能与势能总和，当气体膨胀时，由于气体分子间的作用力表现为引力，故气体分子的势能随分子间的距离增大而增大，D 错。

答案：BC点拨：理解气体分子的体积，掌握气体压强的产生原因及气体内能变化的分析是正确解答本题的关键。

例1.下列说法正确的是( )A ．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B ．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C ．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D ．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的解析：用三棱镜观察太阳光谱是利用光的色散现象，在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的。

答案：B点拨：本专题知识点非常多，Ⅰ级要求达30个之多，应对这种多知识点综合问题只有全面复习。