资源描述
专题定位 本专题主要解决的是分子动理论、气体性质、热力学定律和原子物理的基本内容，其要求都为Ⅰ级，高考对本部分内容的考查都为选择题．
高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①分子大小的估算；②分子动理论内容的理解；③物态变化中的能量问题；④气体试验定律的理解和简洁计算；⑤固、液、气三态的微观解释和理解；⑥热力学定律的理解和简洁计算；⑦油膜法估测分子大小等内容；⑧原子的能级跃迁和原子核的衰变规律；⑨核反应方程的书写、质量亏损和核能的计算；⑩原子物理部分的物理学史和α、β、γ三种射线的特点及应用等．
应考策略 由于本专题内容琐碎，考查点多，因此在复习中应留意抓好五大块学问：一是分子动理论；二是从微观角度分析固、液、气的性质；三是气体试验三定律；四是热力学定律；五是原子物理．以这五块学问为主干，梳理出学问点，进行理解性记忆．
1．分子动理论
(1)分子大小
①阿伏加德罗常数NA＝6.02×1023 mol－1.
②分子体积：V0＝(占有空间的体积)．
③分子质量：m0＝.
④油膜法估测分子的直径：d＝.
(2)分子热运动的试验基础：集中现象和布朗运动．
①集中现象特点：温度越高，集中越快．
②布朗运动特点：液体内固体小颗粒永不停息、无规章的运动，颗粒越小、温度越高，运动越猛烈．
(3)分子间的相互作用力和分子势能
①分子力：分子间引力与斥力的合力．分子间距离增大，引力和斥力均减小；分子间距离减小，引力和斥力均增大，但斥力总比引力变化得快．
②分子势能：分子力做正功，分子势能减小；分子力做负功，分子势能增大；当分子间距为r0时，分子势能最小．
2．固体和液体
(1)晶体和非晶体的分子结构不同，表现出的物理性质不同．晶体具有确定的熔点．单晶体表现出各向异性，多晶体和非晶体表现出各向同性．晶体和非晶体在适当的条件下可以相互转化．
(2)液晶是一种特殊的物质状态，所处的状态介于固态和液态之间．液晶具有流淌性，在光学、电学物理性质上表现出各向异性．
(3)液体的表面张力使液体表面具有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切．
3．气体试验定律
(1)等温变化：pV＝C或p1V1＝p2V2；
(2)等容变化：＝C或＝；
(3)等压变化：＝C或＝；
(4)抱负气体状态方程：＝C或＝.
4．热力学定律
(1)物体内能变化的判定：温度变化引起分子平均动能的变化；体积变化，分子间的分子力做功，引起分子势能的变化．
(2)热力学第确定律
①公式：ΔU＝W＋Q；
②符号规定：外界对系统做功，W>0；系统对外界做功，W<0.系统从外界吸取热量，Q>0；系统向外界放出热量，Q<0.系统内能增加，ΔU>0；系统内能削减，ΔU<0.
(3)热力学其次定律
热力学其次定律的表述：①热量不能自发地从低温物体传到高温物体(按热传递的方向性表述)．②不行能从单一热库吸取热量，使之完全变成功，而不产生其他影响(按机械能和内能转化的方向性表述)．③其次类永动机是不行能制成的．
5．能级和能级跃迁
(1)轨道量子化
核外电子只能在一些分立的轨道上运动
rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)
(2)能量量子化
原子只能处于一系列不连续的能量状态
En＝(n＝1,2,3，…)
(3)吸取或辐射能量量子化
原子在两个能级之间跃迁时只能吸取或放射确定频率的光子，该光子的能量由前后两个能级的能量差打算，即hν＝Em－En.
(4)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数N＝.
6．原子核的衰变
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变方程
X→Y＋He
X→Y＋e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一整体射出
1个中子转化为1个质子和1个电子
2H＋2n→He
n→H＋e
衰变规律
质量数守恒、电荷数守恒
7.α射线、β射线、γ射线之间的区分
名称
α射线
β射线
γ射线
实质
氦核流
电子流
光子
速度
约为光速的
约为光速的
99%
光速
电离作用
很强
较弱
很弱
贯穿力气
很弱
较强
最强
8.核反应、核能、裂变、轻核的聚变
(1)在物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒的规律．
(2)质能方程：确定的能量和确定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2或ΔE＝Δmc2.
(3)核物理中，把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变．
(4)核能的计算：①ΔE＝Δmc2，其中Δm为核反应方程中的质量亏损；②ΔE＝Δm×931.5 MeV，其中质量亏损Δm以原子质量单位u为单位．
(5)原子核的人工转变
卢瑟福发觉质子的核反应方程为：
N＋He→O＋H
查德威克发觉中子的核反应方程为：
Be＋He→6C＋n
约里奥·居里夫妇发觉放射性同位素和正电子的核反应方程为：Al＋He→P＋n，P→Si＋e
9．光电效应及其方程
(1)光电效应的规律：入射光的频率大于金属的极限频率才能产生光电效应；光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关；光电流的强度与入射光的强度成正比；光电子的放射几乎是瞬时的，一般不大于10－9 s.
(2)光电效应方程：Ek＝hν－W0.
考向1 对分子动理论的理解
例1 (双选)以下说法中正确的是( )
A．分子间距离为r0时，分子间不存在引力和斥力
B．悬浮在液体中的微粒足够小，来自各个方向的液体分子撞击的不平衡性使微粒的运动无规章
C．分子质量不同的两种气体温度相同，它们的分子平均动能确定相同
D．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
解析 分子间引力和斥力总是同时存在，故选项A错误；布朗运动就是液体分子对悬浮颗粒撞击的不平衡形成，故选项B正确；温度是分子平均动能的标志，故选项C正确；气体分子之间距离较大，这样计算出的分子体积远大于实际分子体积，故选项D错误．
答案 BC
以题说法 解答分子动理论相关问题时应留意：(1)娴熟把握阿伏加德罗常数的有关计算；(2)了解集中现象及布朗运动的实质；(3)把握分子力的特点及分子力做功与分子势能变化的关系；(4)知道物体内能变化的微观因素和宏观因素．
(双选)(2022·广东江门模拟)下列说法中正确的是( )
A．昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用
B．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动越明显
C．抱负气体等温膨胀过程确定向外界放出热量
D．温度上升1 ℃也即上升1 K
答案 AD
解析 昆虫水黾能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体表面张力在起作用，选项A正确；悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动越明显，选项B错误；依据ΔU＝W＋Q，抱负气体等温膨胀过程ΔU＝0，W<0，则Q>0，故确定从外界吸取热量，选项C错误；确定温标和摄氏温标只是起点不同，大小是相等的，所以温度上升1 ℃也即上升1 K，选项D正确．
考向2 热力学定律与气体性质的综合问题
例3 (双选)(2022·广东·17)用密封性好、布满气体的塑料袋包裹易碎品，如图1所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体( )
图1
A．体积减小，内能增大
B．体积减小，压强减小
C．对外界做负功，内能增大
D．对外界做正功，压强减小
解析 实际气体在温度不太低、压强不太大时可看作抱负气体．充气袋被挤压，气体体积减小，外界对气体做正功，则W>0，即气体对外界做负功，由于袋内气体与外界无热交换，即Q＝0，依据热力学第确定律ΔU＝W＋Q知，内能增大，温度上升，选项A、C正确；依据抱负气体状态方程＝C可推断压强确定增大，选项B、D错误．
答案 AC
以题说法 分析热力学第确定律的问题抓好以下两点：
(1)留意符号正负的规定．若争辩对象为气体，对气体做功的正负由气体体积的变化打算．气体体积增大，气体对外界做功，W<0；气体的体积减小，外界对气体做功，W>0.
(2)转变物体内能的两种方式：做功和热传递，不能认为物体吸热(或对物体做功)，物体的内能就确定增加．
(双选)用微波炉加热三个鸡蛋(此时餐盒盖子中间的阀门是打开的)，拿出微波炉后马上关闭阀门，如图2所示．设盖子和阀门不漏气、忽视餐盒的容积变化．在常温下放置一段时间后( )
图2
A．餐盒内气体压强将会减小
B．餐盒内气体将会放热
C．鸡蛋的内能将会增大
D．若再次打开阀门，餐盒内气体将会对外做功
答案 AB
解析 由于餐盒内的气体进行等容变化，所以加热后的餐盒在常温下放置一段时间后，温度降低，依据＝C可知，餐盒内气体压强将会减小，选项A正确；由ΔU＝W＋Q，由于W＝0，ΔU＜0，所以Q＜0，餐盒内气体将会放热，选项B正确；鸡蛋的温度降低，内能将会减小，选项C错误；若再次打开阀门，由于压强变大，餐盒内气体的体积将减小，故外界将会对气体做功，选项D错误．
考向3 对玻尔原子理论的理解
例3 (单选)下列说法正确的是( )
A．当大批氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，氢原子会产生3种频率的光子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型
C．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
D．玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的试验规律，和现代量子理论是全都的
解析 一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生6种不同频率的光子，A错；β衰变的实质是原子核中的中子转变成质子和电子，即电子来源于原子核，故C错误；玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点，成功地解释了原子光谱的试验规律，但和现代量子理论是不全都的，在现代量子力学中，玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子毁灭机会最多的地方，选项D错误．
答案 B
以题说法 关于原子跃迁要留意以下四方面：
(1)一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射的光谱条数N＝.
(2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν＝Em－En)时，光子才能被吸取．
(3)“直接跃迁”只能对应一个能级差，放射一种频率的光子．“间接跃迁”能对应多个能级差，放射多种频率的光子．
(4)入射光子能量大于电离能(hν＝E∞－En)时，光子确定能被原子吸取并使之电离，剩余能量为自由电子的动能．
(双选)下列说法正确的是( )
A．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸取光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大
B．在衰变过程释放的三种射线中，α射线的穿透力最弱
C．汤姆生发觉电子，揭示了原子的核式结构
D．如图3为氢原子的能级图，n为量子数．当氢原子核外电子由n＝2的轨道跃迁到n＝3的轨道的过程中，吸取光子的能量是1.89 eV
图3
答案 BD
解析 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸取光子，克服电场力做功，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大，所以A错误；衰变过程释放的三种射线中，α射线的穿透力最弱，电离力气最强，γ射线的穿透力最强，电离力气最弱，β射线的穿透力和电离力气介于两者之间，所以B正确；汤姆生发觉电子，提出枣糕式模型，卢瑟福的α散射试验揭示了原子的核式结构，所以C错误；当氢原子核外电子由n＝2的轨道跃迁到n＝3的轨道的过程中，吸取光子的能量ΔE＝[－1.51－(－3.4)] eV＝1.89 eV，所以D正确．
考向4 对原子和原子核学问的综合考查
例4 (双选)下列说法正确的是( )
A．温度越高，放射性元素的半衰期越长
B．自然 放射现象说明原子核内部具有简洁结构
C．卢瑟福首先发觉中子
D．重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能
解析 放射性元素的半衰期由原子核本身打算，与外界因素无关，选项A错误；自然 放射现象说明原子核内部具有简洁结构，选项B正确；中子由查德威克首先发觉，选项C错误；重核的裂变和轻核的聚变过程都有质量亏损，都向外界放出核能，选项D正确．
答案 BD
(双选)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若产生的核能全部被γ光子带走．下列说法正确的是( )
A．核反应方程是H＋n→H＋γ
B．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3
C．辐射出γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c
D．γ光子的波长λ＝
答案 BD
解析 核反应方程应是H＋n→H＋γ，所以A错；聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，B正确；辐射出γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，C错；由＝(m1＋m2－m3)c2可知，光子的波长λ＝，D正确．
(限时：30分钟)
题组1 对分子动理论及固体、液体的考查
1．(双选)(2022·新课标Ⅱ·33改编)(1)下列说法正确的是( )
A．悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动
B．空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
C．彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
D．高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘由
答案 BC
解析 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规章热运动，选项A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，故水的沸点也较低，选项D错误．
2．(双选)下列说法正确的是( )
A．晶体都具有确定的熔点
B．布朗运动就是物质分子的无规章热运动
C．确定质量的抱负气体压强增大，其分子的平均动能可能减小
D．气体假如失去了容器的约束就会散开，这是由于气体分子间斥力大于引力的缘由
答案 AC
解析 晶体具有确定的熔点，选项A正确；布朗运动是悬浮在液体(气体)中的固体颗粒受到液体(气体)分子撞击的不平衡造成的，不是物体分子的无规章运动，选项B错误；分子的平均动能是温度的标志，气体的压强增大，温度可能减小，选项C正确；气体分子间距大于10r0，分子间无作用力，打开容器，气体散开是由于气体的分子运动的无规章造成的，选项D错误．
3．(双选)下列说法正确的是( )
A．单晶体和多晶体在物理性质上均表现为各向异性
B．墨水滴入水中毁灭集中现象，这是分子无规章运动的结果
C．不行能从单一热源吸取的热量全部用来做功
D．缝衣针漂移在水面上是表面张力作用的结果
答案 BD
题组2 对热力学定律和气体性质的考查
4．(双选)(2022·山东·36改编)如图1所示，内壁光滑、导热良好的气缸中用活塞封闭有确定质量的抱负气体．当环境温度上升时，缸内气体( )
图1
A．内能增加
B．对外做功
C．压强增大
D．分子间的引力和斥力都增大
答案 AB
解析 当环境温度上升时，压强不变，缸内气体膨胀对外做功，抱负气体内能仅由物质的量和温度打算，温度上升，气体的内能增加，正确选项为A、B.
5．(单选)(2022·重庆·10改编)重庆出租车常以自然 气作为燃料，加气站储气罐中自然 气的温度随气温上升的过程中，若储气罐内气体体积及质量均不变，则罐内气体(可视为抱负气体)( )
A．压强增大，内能减小
B．吸取热量，内能增大
C．压强减小，分子平均动能增大
D．对外做功，分子平均动能减小
答案 B
解析 储气罐内气体体积及质量均不变，温度上升，气体从外界吸取热量，分子平均动能增大，内能增大，压强变大．因气体体积不变，故外界对气体不做功，只有B正确．
6．(双选)如图2所示，确定质量的抱负气体从状态a变化到状态b，在这一过程中，下列表述正确的是( )
图2
A．气体从外界吸取热量
B．气体分子的平均动能削减
C．外界对气体做正功
D．气体分子撞击器壁的作用力增大
答案 AD
解析 由p－V图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，气体对外做功，W＜0；依据抱负气体状态方程：＝C可知，气体温度上升，抱负气体内能由温度打算，故内能增加，即ΔU＞0，依据热力学第确定律：ΔU＝W＋Q可知，Q＞0，气体从外界吸取热量，故A正确；由p－V图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，由抱负气体状态方程：＝C可知，气体温度上升，温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的平均动能增大，故B错误；由p－V图象可知，由a到b气体的体积增大，气体对外做功，故C错误；由p－V图象可知，由a到b气体的压强和体积均增大，单位体积内分子数削减，又压强增大，故气体分子撞击器壁的作用力增大，故D正确．
7．(单选)现将确定质量的空气等温压缩，空气可视为抱负气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是( )
答案 B
解析 依据气体定律，空气等温压缩过程中pV＝C，即压强与体积成反比，压强与体积的倒数成正比，B正确．
题组3 对玻尔原子理论的理解
8．(单选)一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中( )
A．原子要吸取一系列频率的光子
B．原子要吸取某一种频率的光子
C．原子要发出一系列频率的光子
D．原子要发出某一种频率的光子
答案 C
解析 依据玻尔理论，一群氢原子中的电子从较高能级自发地跃迁到较低能级的过程中，原子也由高能态向低能态跃迁，辐射出一系列频率的光子，选项C正确．
9．(双选)下列说法正确的是( )
A．普朗克通过争辩黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的试验规律
C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射试验证明白他的猜想
D．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是由于这束光的光强太小
答案 AC
解析 普朗克通过争辩黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项A正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但它只能成功地解释氢原子光谱的试验规律，选项B错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射试验证明白他的猜想，选项C正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是由于这束光的频率太小，选项D错误．
10．(双选)(2022·山东·39改编)氢原子能级如图3所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下推断正确的是( )
图3
A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm
B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级
C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
答案 CD
解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；由Em－En＝hν可知，B错误，D正确；依据C＝3可知，辐射的光子频率最多3种，C正确．
11．(双选)如图4所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，镁板的电子逸出功为5.9 eV，以下说法正确的是( )
图4
A．用氢原子从高能级向基态跃迁时放射的光照射镁板确定不能产生光电效应现象
B．用能量为11.0 eV的自由电子轰击处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态
C．处于n＝2能级的氢原子可以吸取任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
D．处于n＝4能级的氢原子可以吸取任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
答案 BD
题组4 对原子及原子核学问的综合考查
12．(双选)以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中不正确的是( )
A.Bi的半衰期是5天，12 g Bi经过15天后还有1.5 g未衰变
B．结合能越大，原子核越稳定
C．放射性元素放射出的α射线、β射线和γ射线，电离力气最强的是γ射线
D．关于原子核内部的信息，最早来自自然 放射现象
答案 BC
解析 Bi的半衰期是5天，经过15天是3个半衰期，剩下Bi的质量为：m＝()nm0＝()3×12 g＝1.5 g，故选项A正确；平均结合能越大，原子核越稳定，故选项B错误；三种射线中α射线电离力气最强，故选项C错误；关于原子核内部的信息，最早来自自然 放射现象，故选项D正确．
13．(双选)下列说法正确的是( )
A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的试验规律
B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量
C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量削减
D．在原子核中，平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
答案 AC
解析 玻尔的原子结构假说第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的试验规律，故A正确；原子核发生α衰变时，有质量亏损，故新核与α粒子的总质量小于原来的原子核的质量，所以B错误；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时向外辐射能量，所以氢原子的能量削减，故C正确；在原子核中，平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，所以D错误．
14．(双选)下列说法正确的是( )
A．一个氢原子从n＝3的能级发生跃迁，可能只辐射一种频率的光子
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应
C．平均结合能越小，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．铀核(U)衰变为铅核(Pb)，要经过8次α衰变和10次β衰变
答案 AB
解析 一个氢原子从n＝3能级发生跃迁，可能只辐射出一种频率的光子，最多能射出3种不同频率的光子，选项A正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，选项B正确；平均结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定，选项C错误；铀核(U)衰变为铅核(Pb)，要经过(238－206)÷4＝8次α衰变和82－(92－2×8)＝6次β衰变，选项D错误．
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