高中物理新课标总复习专题课件 第10专题 选修模块.pdf

高中物理新课标总复习专题课件 第10专题选修模块第10专题选修模块（一）选修3-3份子动理怆I实验：用油膜法估流分子的大小热力学第；定律 绝对率度不可能达到分子动能温度是分了平均动能的神古I物体的状恋变化I I物体的内能I气体的状态酒量I I液体的性质I颐的性质I等温变化 玻意尔定律等温线等容变化 杏用定律 等容线等压变化箫吕萨克定律 等压线分子势能分了势能与体积有关_热力学第二定律一而力学第定律一-密的转化与守恒定律 _功I理想气体状态方程卜望商考命题展驾新课标高考对本模块的考查主要针对以下三部分:分子动理论、物体的内能、气体的状态参量和状态方程，特别是同时涉及其中两 部分（甚至三部分）内容的试题在高考中出现的可能性较大.知识要点归纳热学是研究与温度有关的热现象的学科,它从两个方面研究热现象所 遵循的规律:一是从微观角度以分子动理论揭示热现象的本质，建立 的实验基础是布朗运动、扩散现象、阿伏加德罗常数的测定等，通过 这些现象感受分子动理论不是凭空想象出来的;二是从宏观角度研究物体的压强、温度、体积的变化所遵循的规律，研究物质内部由分 子动能和分子势能所决定的内能，从而推广为包括热现象在内的能 量守恒定律.、微观量的估算1.固体、液体微观量的估算(1)分子数、分子质量的计算_ m jz分子数 7VA=kM1V1 0 v 0分子质量加=鲁其中跖为摩尔质量,人为摩尔体积,Na为阿伏加德罗 A常数.(2)分子体积(分子所占空间)的估算方法:由于固体(或液体)分子在某 一平衡位置附近振动，分子间隙很小，可以忽略,所以每个分子的体积V=丁点尹中夕为固体(或液体)的密度.(3)分子直径的估算方法:如果把固体或液体分子看成球体，则分子直径介得把固体或液体分子看成立方体，则介利用油酸在水面上形成的单层分子膜,可得分子直径=?,其中久S 分别为油酸的体积和油膜的面积.2.气体分子微观量的估算方法(1)物质的量/产为气体在标准状况下的体积.分子间距的估算方法:倘若气体分子均匀分布，每个分子占据一定 的空间，假设为立方体,分子位于每个立方体的中心，则每个小立方体 的边长就是分子间距;假设气体分子占有的体积为球体，分子位于球 体的球心,则分子间距等于每个球体的直径.二、对热力学定律的理解1.热力学第一定律内能的变化,可根据热力学第一定律来求，即AU=a0,要注意懵咚 的符号，若外界对物体做功，则用0,反之，则眸0；若物体从外界吸收 热量，则。0,反之，则。0.2.热力学第二定律(1)两种常见的表述热传导的方向性表述: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.机械能与内能变化过程的方向性表述: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，即第二类永动机不可能制 成.(2)微观意义:一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方 向进行的.3.热力学第一定律和热力学第二定律的区别根据热力学第一定律，当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内 能，而由热力学第二定律可知，这一内能不可能在不引起其他变化的 情况下完全转化为机械能.(2)热力学第一定律说明热量可以从高温物体自动传递给低温物体,而热力学第二定律说明热量不能自动地从低温物体传递给高温物 体.(3)热力学第一定律说明，在任何过程中能量一定守恒,而热力学第二 定律说明并非所有能量守恒过程均能实现.三、对理想气体状态方程的理解及应用1.理想气体:理想气体是指严格遵守气体实验定律的气体，是一种由 科学的抽象而建立的理想化模型，实际上并不存在.实际中的气体在 压强不太大、温度不太低时都可当做理想气体来处理.2.理想气体状态方程:毕=，乂2气体的三个实验定律都是理想气体状态方程的特例.当T1=72时/阳2匕.（玻意耳定律）（2）当“寸2时/丰.（盖吕萨克定律）1 1 1 2（3）当=%时,与.（查理定律）11 123.理想气体状态方程(含气体的三个实验定律)的应用(1)选取对象:根据题意，选出所研究的一定质量的气体.(2)找准参量:找出作为研究对象的这部分气体发生状态变化前后的 参量值伪、吸7),其中压强的确定是关键，常需结合力学知识(如力 的平衡或牛顿运动定律)来求解.(3)认清过程:认清变化过程，选准物理规律.(4)列出方程:根据研究对象状态变化的具体方式，选用理想气体状态 方程或某一实验定律，列出方程，然后代入状态参量的值求解.有时需 分析、讨论所得结果的合理性及物理意义.维热戌题型探究/一、阿伏加德罗常数及微观量的计算例1 2010年高考江苏物理卷已知潜水员在岸上和海底吸入空 气的密度分别为1.3 kg/n?和2.1 kg/n?,空气的摩尔质量为0.029 kg/m。1,阿伏力口德罗常数Na=6.02x1()2 3 若潜水员呼吸一次吸入2 L空气，试估算潜水员在海底比在岸上每呼吸一次多吸入空气的分子数.(结果保留一位有效数字)解析】设空气的摩尔质量为此在海底和岸上的密度分别为p海和 2岸，一次吸入空气的体积为匕则有片当寐箱人数据得:片3 X 1()22.答案3X1022【点评】阿伏加德罗常数是将宏观世界与微观世界联系起来的桥 梁.添二、对分子动理论的理解例2 2010年高考全国理综卷I图示为两分子系统的势能稣与两分子间距离r的关系曲线.下列说法 正确的是（）A.当尸大于小时，分子间的作用力表现为引力B.当小于右时,分子间的作用力表现为斥力C.当等于七时，分子间的作用力为零D.在由心变到的过程中，分子间的作用力做负功【解析】分子间距等于小时分子势能最小，即小=小.当川、于小时分子 力表现为斥力;当一大于小小于时分子力表现为斥力;当大于-2时分 子力表现为引力,A错,B、C对.在他心变到r2的过程中，分子斥力做 正功，分子势能减小,D错误.答案BC【点评】弄清如下两个关系是解题的关键:分子间的相互作用 力随分子间距离的变化而改变的关系;分子力做功与分子势能 变化之间的关系.年三、对热力学定律的理解例3 2010年高考广东理综卷图示是密闭的汽缸,外力推动活塞 尸压缩气体，对缸内气体做功800 J,同时气体向外界放热200 J,缸内气 体的（）A.温度升高，内能增加600 JB.温度升高，内能减少200 JC.温度降低，内能增加600JD.温度降低，内能减少200 J【解析】据热力学第二定律八。=语0,联系题意可知:800 J,Q=-200 J.所以AU=600 J,即内能增加600 J,温度必升高，选项A正确.答案A【点评】热力学第一定律阶0=此中，准确理解公式中每一个物 理量的正负值的含义是关键.例4下列说法正确的是（）A.热量不能由低温物体传递到高温物体B.热力学第二定律表明，所有的物理过程都具有方向性C.第二类永动机不可能制成是因为它违背了能量守恒定律D.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【解析】根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传递 到高温物体，而不引起其他变化，在发生其他变化的前提下,热量可 以由低温物体传递到高温物体，例如电冰箱制冷时，压缩机工作，消 耗了电能，同时热量由冰箱内的低温物体传递到冰箱外的高温物 体，所以A错误.第二类永动机的效率为100%,并不违反能量守恒定律，但它违反了 热力学第二定律中热机效率必小于1的表述，因此它不可能制成，所 以C错误，而D选项中的表述就是热力学第二定律的一种表述形式,所以D正确.热力学第二定律指出了所有与热现象有关的宏观物理过程都具有 方向性，并不是所有物理过程都具有方向性，因此选项B的说法错 误.答案D【点评】热力学第二定律反映了一个自然规律，即与热现象有关 的宏观物理过程具有方向性，主要是热传递的方向性和机械能转 化为内能的方向性.由于人们发现这样的规律是源于对热机的研究，所以定律的表述比较抽象，重要的是通过一些实例认识有哪 些现象表明了能量转化过程的方向性.澎四、状态参量及理想气体状态方程的应用1.被活塞封闭的气体，当活塞平衡时被封闭气体的压强往往为夕子。士 等（分开口向上和向下）.2.理想气体的状态方程对一定质量的理想气体有:恒量.例52010年高考上海物理卷如图所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放 置，截面积为5x10-3 n?.一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封 闭在汽缸内，其压强为 Pa(大气压强取p%g取10而 s2).若从初温27 开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m 缓慢地变为0.51 m.则此时气体的温度为.【解析】由活塞平衡可得压强pvo+*l.O5 xlO5Pa,由盖吕萨克 定律可知?与，解得T2=3 06 K,即%2=33.71 1 2答案L05xl()5 33【点评】本题中计算气体压强时要考虑大气压强,压强的计算本 质上是力的平衡的分析;气体参量中温度要注意摄氏温度与热力 学温度的转换.例6 2008年高考山东理综卷如图所示，喷雾器内有10 L水，上部 封闭有1 atm的空气2 L.关闭喷雾阀门，用打气筒向喷雾器内再充入1 atm的空气3 L（设外界环境温度一定，空气可看做理想气体）.（1）当水面上方气体温度与外界温度相等时，求气体压强，并从微观上 解释气体压强变化的原因.打开喷雾阀门，喷雾过程中封闭气体可以看成等温膨胀，此过程气 体是吸热还是放热?简要说明理由.【解析】（1）设气体初态压强为21,体积为-1；末态压强为22,体积为V2,由玻意耳定律得:PlK=P2-2代入数据得必=2.5 atm微观解释:温度不变，分子的平均动能不变，单位体积内分子数增加,所以压强增大.(2)吸热.气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸执 八、答案KD2.5 atm微观察解释:温度不变，分子平均动能不变，单位体积内分子数增加，所以压强增大.(2)吸热.气体对外做功而内能不变，根据热力学第一定律可知，气体吸执/八八、【点评】本例题是实验定律的一个实际应用.题图似乎较复杂，建 立模型后就会发现物理过程和解析的方法都很简单.例7汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造 成耗油量上升.已知某型号轮胎能在-40。90 之间正常工作，为 使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5 atm,最低胎压 不低于1.6 atm,那么，在右20 时给该轮胎充气，充气后的胎压在什 么范围内比较合适?（设轮胎容积不变）【解析】由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化.设在To=293 K充气后的最小胎压为夕皿涧最大胎压为/W.依题意知，当储=233 K时胎压为“=1.6 atm.根据查理定律：夕 1 Jmin 即 1上=Pmin-T0 9 1 233 293解得 Rmin=2.01 atm当丁2=363 K时胎压为夕2=3.5 atm.根据查理定律：P2 _ Pma x 曰口 3,5 _ Pma xT2 To，即 363-293解得Rmax=2.83 atm.答案2.01 2.83 atm【点评】本例也是气体实验定律在现实中的具体应用，体现了课 程标准版大纲中“注意科学技术和社会、经济发展的联系，注意 物理知识在生产、生活等方面的广泛应用经典考题回顾1.2010年高考福建理综卷1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体 分子速率的分布规律.后来有许多实验验证了这一规律.若以横坐标 v表示分子速率，纵坐标/）表示各速率区间的分子数占总分子数的 百分比.下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规 律的是.【解析】气体分子的速率分布具有“中间多，两头少”的特点，并且速率不会等于零，更不会小于零.答案D【点评】麦克斯韦分子速率的分布规律在物理学思想史上有重大 意义.麦克斯韦的方法向人们指出，对于一个大量由微观粒子组成 的系统，利用统计方法一旦找出了某个微观量的分布函数,便可求 出这个微观量的平均值，而这个统计平均值正好等于该系统的相 应宏观量.2.2010年高考江苏物理卷在将空气压缩装入气瓶的过程中，温度 保持不变，外界做了 24 kJ的功.现潜水员背着该气瓶缓慢地潜入海 底,若在此过程中，瓶中空气的质量保持不变，且放出了5 kJ的热量.在 上述两个过程中，空气的内能共减小 kJ,空气（选填“吸收”或“放出”）kJ的热量.【解析】根据热力学第一定律:。二语。,第一阶段%=24 kJ,AL/i=0,所以0i=-24 kJ,放热;第二阶段%=0,AQ=-5 kJ,放热，所以AH f k J.又AU=AUi+AU2=-5 kJ,即内能减少5 kJ;0=0i+Q=-29 kJ,即放出热 量29 kJ.答案5放出29【点评】本题考查热力学第一定律的应用,强调物理量的正负含 义.3.2010年高考海南物理卷如图所示，体积为人内壁光滑的圆柱形 导热汽缸顶部有一质量和厚度均可忽略的活塞;汽缸内密封有温度 为2.4T。、压强为1.2的理想气体夕0和To分别为大气的压强和温度.已知气体内能。与温度T的关系为为正的常量溶器内气体 的所有变化过程都是缓慢的.求：汽缸内气体与大气达到平衡时的体积日在活塞下降过程中，汽缸内气体放出的热量Q.【解析1）在气体由压强Z2=1.2下降到的过程中，气体体积不变,温度由T=2.4T变为储,由查理定律得|=7在气体温度由方变为To的过程中，体积由匕咸小到九气体压强不变,由盖吕萨克定律得：v lv-T y i 1 o联立解得匕(2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为：吃0(1)在这一过程中，气体内能的减少为：AU=a(To)由热力学第一定律得:气缸内气体放出的热量。=/AU联立各式得:0=*o阡qTo.答案;V(2+p.V+aT.【点评】本题综合考查气体实验定律和热力学第一定律,要求学 生对气体的状态变化过程要有清晰的认识，对新知识能够有效地 应用.高考能力演练一、选择题（10 x4分）1.下列说法中，与分子热运动有关的是（）A.酒香不怕巷子深 B.天光云影共徘徊C.花香扑鼻 D.隔墙花影动，疑是玉人来【解析】A、C选项所述都为扩散现象，而B、D选项所述情境为光 学现象.答案AC2.2010年高考广东理综卷如图所示，某种自动洗衣机进水时，与洗 衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管 中的空气压力，从而控制进水量.设温度不变，洗衣缸内水位升高，则 细管中被封闭的空气（）A.体积不变，压强变小B.体积变小，压强变大C.体积不变，压强变大D.体积变小，压强变小【解析】洗衣缸内水位升高，则细管中被封闭的空气压强增大，体 积减小，故选项B正确.答案B3.下列说法中正确的是A.用打气筒的活塞压缩气体很费力，说明分子间有斥力B.在阳光照射下，可观察到教室空气中飞舞的尘埃做无规则运动，这种运动属于布朗运动C.用通过油膜法测出的油酸分子直径来计算阿伏加德罗常数时，还 需知道油滴的摩尔质量和密度D.用通过油膜法测出的油酸分子直径来计算阿伏加德罗常数时，还需知道油滴的密度，不需知道油滴的摩尔质量【解析】打气时费力是因为气压差的缘故,气压是因分子无规则 运动对器壁碰撞造成的，而气体分子之间的作用力是可忽略不计 的（且表现为引力），故A错误.空气中尘埃的运动是空气对流造成的,B错误.M 6M 一 IN麦不兀pd,C正确,D4日庆.答案C4.晶体具有各向异性是由于（）A.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B.晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C.晶体内部结构的无规则性D.晶体内部结构的有规则性【解析】各向异性的晶体内部结构有规则,并且不同方向上物质 微粒的排列情况不同.晶体内部结构是有规则性的,但不是各向异 性的原因,D错误.答案A5.2010年高考上海物理卷分子间的相互作用力由引力与斥力共同 产生，并随着分子间距离的变化而变化.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【解析】分子力与分子间距离的关系图象如图所示，故选项B正确.答案B6.热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象.所谓能量耗散是 指在能量转化的过程中无法把流散的能量重新收集，重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中，正确的是（）A.能量耗散说明能量不守恒B.能量耗散不符合热力学第二定律C.能量耗散过程中能量仍守恒D.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方 向性答案CD7.2010年高考江苏物理卷为了将空气装入气瓶内,现将一定质量 的空气等温压缩，空气可视为理想气体.下列图象能正确表示该过程 中空气的压强p和体积厂关系的是.【解析】由玻意耳定律夕片C,即2J；选项B正确.答案B8.2009年高考北京理综卷做布朗运动实验，得到某个观测记录如图 所示图中记录的是（）A.分子无规则运动的情况B.某个微粒做布朗运动的轨迹C.某个微粒做布朗运动的速度一时间图线D.按等时间间隔依次记录的某个运动微粒位置的连线【解析】布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,非分子的运动，故A错误;图中折线为每隔一定时间微粒位置的连 线，并非轨迹,B错误、D正确;对于某微粒而言，在不同的时刻速度 的大小和方向都是不确定的，故无法描绘其打图线,C错误.答案D9.下列关于分子运动和热现象的说法中，正确的是（）A.气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子间存 在斥力B.100 的水变成100 的水蒸气，分子之间的势能增加C.对于一定量的气体（分子间的作用力不计），如果压强不变,体积增 大，那么它一定从外界吸热D.如果气体分子总数不变,气体温度升高，则压强必然增大【解析】气体分子之间的引力大于斥力,但都小到可忽略不计，气 体失去了容器的约束时会散开是由于气体分子热运动的缘故，故A 错误;100。的水变成100 的水蒸气的过程吸收热量，内能增加，但 分子平均动能并没有增加,说明分子势能增加了，故B正确;气体的体积增大,分子密度度小，而压强保持不变，说明分子的平均动能增 大，内能增大了，由AU=a。、眸0,得。=AU+|町故C正确;气体的 温度升高,分子的平均动能增大，若体积膨胀较大,分子密度变小，则 气体压强也可能减小或不变,D错误.答案BC10.2010年高考上海物理卷一定量的理想气体的状态经历了如图 甲所示的仍、be、cd、da四个过甲程.其中加的延长线通过原点,cd垂直于/且与水平轴平行,而和庆平 行.则气体体积在（）A.仍过程中不断增加B力c过程中保持不变C.cd过程中不断增加D.da过程中保持不变【解析】乙仍是等温线，压强减小则体积增大,A正确;因为秘的延长线通过原点，所以税是等容线,即气体体积在左过程中保持不变,B正确;cd是 等压线，温度降低则体积减小,C错误;连接0交力于e,则四是等容 线，即匕=%因为匕%所以均兀,所以而过程中体积不断增大Q错误.答案AB二、非选择题（共60分）11.（6分）2010年高考海南物理卷下列说法正确的是（填入 正确选项前的字母,每选错一个扣2分，最低得分为0分）.A.当一定量气体吸热时，其内能可能减小B.玻璃、石墨和金刚石都是晶体,木炭是非晶体C.单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点D.当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力总是指向液体内部E.气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内 气体的分子数和气体温度有关【解析】一定质量的气体吸热时，如果同时对做功，且做的功大于吸收的热量，则内能减小，选项A正确;玻璃是非晶体，选项B错误;多晶体也有固定的熔点，选项C错误;液体表面层内的分子，其液体 内部分子间距离较小，液体间的作用力大于大气的作用力,因此分 子力的合力指向液体内部，选项D正确;气体分子单位时间内与单 位面积器壁碰撞的次数，决定气体的压强，因此与单位体积内分子 数和气体的温度有关，选项E正确.答案ADE12.(9分)热力学第二定律常见的表述有两种.第一种表述:不可能使 热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他的变化.第二种表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他的 变化.图甲是根据热力学第二定律的第一种表述画出来的示意图，外 界对制冷机做功，使热量从低温物体传递到高温物体.(1)请根据第二种表述完成示意图乙.(2)根据你的理解，热力学第二定律的实质是:答案KD如图丙所示（4分）高温物体丙（2）自然界中进行的与热现象有关的宏观物理过程都有方向性（513.（10分）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验吐已经准备的 器材有:油酸酒精溶液、滴管、浅盘和水、玻璃板、彩笔和坐标纸.要完成本实验，还欠缺的器材有.已知油酸酒精溶液中油酸的体积比浓度为0.05%,1mL这样的溶液 合80滴.现将1滴该溶液滴在水面上，这滴溶液中纯油酸的体积是n?.用彩笔描绘出油膜轮廓线后,印在坐标纸上，如图所示.已 知坐标纸每一小格的边长为1 cm,则油膜的面积为 n?.根据上面的数据，估算油酸分子的直径是 m.（结果保留一位有效数字）答案量筒、琲子粉（2分）6.25xl（yi2 Q分）1.25xl（y2 分）5xlO10（3 分）14.(10分)一定质量的气体从外界吸收了4.2xl()5 j的热量，同时气体对 外做了 6xl()5j的功，问：物体的内能是增加了还是减少了?变化量是多少？(2)分子势能是增加了还是减少了？(3)分子的平均动能是增加了还是减少了？【解析】(1)因为气体从外界吸热，所以0=+4.2xl()5 J.又因气体对外做功，所以g-6xl()5 j(1分)由热力学第一定律有：Ag码0=1.8xl()5 j(2分)AU为负，说明气体的内能减少了1.8xl()5 j(1分)因为气体对外做功，所以气体的体积膨胀，分子间的距离增大了,分子力做负功，气体分子势能增加.（3分）因为气体的内能减少，同时气体分子势能增加，说明气体分子的 平均动能一定减少了.（3分）答案（1）减少1.8xl（）5 j增加（3）减少15.（12分）2010年高考山东理综卷一太阳能空气集热器，底面及侧 面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为打，开始时内部封闭 气体的压强为经过太阳曝晒，气体温度由To=3 OO K升至7350 K.求此时气体的压强.（2）保持4=350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到求 集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.判断在抽气过程中 剩余气体是吸热还是放热,并简述原因.【解析】设升温后气体的压强为“，由查理定律得：台年（2分）,代入数据得:p.（2分）0 21 0（2）抽气过程可等效为等温膨胀过程,设膨胀后气体的总体积为匕由玻意耳定律得：“为Y（）/（2分）7联立得%z%（1分）设剩余气体的质量与原来总质量的比值为匕由题意得:（2分），联立得仁之（1分）吸热.因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩余气体 膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸热.（2分）答案（1*P。湾 吸热,原因略16.（13分）2010年高考宁夏理综卷如图所示,一开口汽缸内盛有密 度为的某种液体;一长为/的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中,平衡时小瓶露出液面的部分和进入小瓶中液体的长度均为:现用 活塞将汽缸封闭（图中未画出），使活塞缓慢向下运动,各部分气体的 温度均保持不变当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入瓶中的液柱 长度为g求此时汽缸内气体的压强.已知大气压强为“，重力加速度 为乡【解析】设当小瓶内气体的长度为7时，压强为”;当小瓶的底部 恰好与液面相平吐瓶内气体的压强为.，气缸内气体的压强为仍.依题意有：“寸0+；pgl（3分）4%由玻意耳定律s=n（4）s（3分）式中S为小瓶的横截面积,联立解得:r2=：3）+；意/）（3分），又有P23+9 pgl（2 分）可解得：23=%）+，.（2分）答案E”号（二）选修34I电磁场理论I 光是_种I-Ml,函海法湖电磁，波两光速不变法理|“光的色散_ 被破-折mlffl。网日 土折射定律_ 佃I光的折射IT电磁振荡建义相对性原理I国-汾高考命题展望在新课标考试大纲中，机械振动和机械波有9个知识点.其中，“简谐运动的公式和位移一时间图象”、“横波的图象”、“波 速、波长和频率（周期）的关系”这3个知识点属于要求较高的，其 余都属于要求较低的.这部分内容是历年高考的必考内容之一，其 中命题频率最高的知识点是“波的图象”及“波速、波长和频率（周期）的关系”，其次是“单摆的周期”.题型多以选择题的形式出 现,试题的信息容量大、综合性强，一道题往往考查多个概念和规 律，特别是通过波的图象综合考查考生对波的理解能力、推理能 力和考生的空间想象能力.光学部分有4个知识点，其中折射定律属于较高要求,是每年考查的 热点问题.光的干涉、衍射、偏振等知识点属于要求较低的，要准 确理解概念.能够根据干涉条件通过实验测量、计算光的波长，光 的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性.近些年高考题中的“S TS”题目也是考查的热点之一.几何光学中 的“全反射棱镜”、“平行玻璃砖”、“光导纤维”，与光的折 射、干涉、衍射、偏振有关的科技方面，自然光现象等都可以涉 及此类题目.例如自行车的尾灯、门镜等.对于此类题目要把所涉 及的问题物理模型化，即要把考查的问题与基本的知识联系起来，学会用所学的知识分析解决实际问题.相对论有3个知识点:相对论的基本假设,质速、质能关系,相对论 质能关系式.这些知识点属于新增知识，要求较低,只要了解即可.知 道狭义相对论的实验基础、基本原理和主要结论，了解经典时空 观与相对论时空观的主要区别，体会相对论的建立对人类认识世 界的影响.，知识要点归纳一、机械振动和机械波1.简谐运动简谐运动的表达式:x=/sin(什外).(2)简谐运动的特征:回复力厂二息，加速度=%.m(3)振幅4振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅.(4)周期存口频却振动物体完成一次全振动所需的时间称为周期，用 符号7表示,单位是秒;单位时间内完成的全振动的次数称为频率,用符号/表示，单位是赫兹(H z).T与/的关系是T=1.2.单摆(1)特点:单摆是理想模型;具有等时性;单摆的回复力由重力 沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角QV10。时,单摆的振动可看做简 谐运动，其振动周期丁=2兀旧应用:计时器;测定重力加速度g,g=不3.受迫振动和共振(1)受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率等于驱 动力的频率，与物体的固有频率无关.(2)共振:在受迫振动中，当驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振.产生共振的条件是危.共振的应用 主要有转速计、共振筛等.4.波的形成(1)机械振动在介质中的传播形成机械波，介质中有机械波时，介质中 各质点在各自平衡位置附近振动,质点并不随波迁移.(2)波向外传播的是振动的形式和能量.5.波速、波长、周期(或频率)及其关系1)波长2:在波动中，相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点 之间的距离.(2)周期T:波在介质中传播一个波长所用的时间.波的周期与传播的 介质无关，取决于波源，波从一种介质进入另一种介质，周期不会改 变.频率单位时间内所传播的完整波的个数.波的频率就是质点的 振动频率.(4)波速v:波在单位时间内传播的距离.机械波的波速取决于介质，一 般与频率无关.(5)波速和波长、周期(或频率)的关系:v=/T6.振动图象与波动图象的区别与联系振动图象波动图象图象一玲研究对象一个质点所有质点物理意义横轴上各点表示各个时 刻,图象表三个质点 各个时刻的位移情况横轴上各点表木质点的 平衡位置，图象表示某 一时刻各个质点的位移 情况图象形成的物理过程相当于顺序“扫描”的 结果相当一次“拍照”的结 果所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长可以算出频率据波速、波长和频率（周期）的关系求其中一 个量可以判断出位移、加速 度、回复力间的变化关 系振动方向和传播方向的 关系7.波的干涉、衍射和多普勒效应(1)波的干涉产生条件:两列波波源的频率相同、振动情况相同.现象:在叠加区域内振动加强区与振动减弱区相间地、稳定地排 列.解释:振动加强点是波峰与波峰、波谷与波谷的相遇点;振动减弱 点是波峰与波谷的相遇点.a.振动加强点:该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即垓=加(=0,1,2).b.振动减弱点:该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即As=(2n+1)(=0,1,2.).(2)波的衍射定义:波绕过障碍物继续传播的现象，波的波长越长,障碍物或孔的 尺寸越小而射现象越明显.发生明显的衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小，或者 跟波长相差不多.(3)多普勒效应产生条件:波源与观察者之间有相对运动.成因分析：a.接收频率的实质:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数.当波以速度V通过接收者时，时间，内通过的 完全波的个数，单位时间内通过接收者的完全波的个数，即接收A频度.b.波源不动:观察者朝向波源以某一速度运动,由于相对速度增大而 使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，接收频率增大了.同理可知，当观察者背离波源运动时，接收频率将减小.C.观察者不动:波源朝向观察者以某一速度运动，由于波长变短，而使 得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，接收频率亦增大，同 理可知，当波源背离观察者运动时，接收频率将减小.二、光的折射及全反射的分析与计算1.光的折射(1)折射定律(如图所示)内容:折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入 射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比.表达式:号式中 12是比例常数.3III Cz2光的折射现象中，光路是可逆的.折射率 物理意义:折射率反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射 入到该介质时，偏折程度大，反之偏折程度小.折射率由介质本身的光 学性质和光的频率决定.、r、sin 0.定乂式:片丽与光速的关系:片V2.全反射(1)条件:光从光密介质射向光疏介质;入射角大于等于临界角.(2)临界角:折射角等于90。时的入射角，用C表示,sin C=.三、光的本性的认识1.光的干涉两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区 域总减弱，从而出现明暗相间的条纹的现象叫做光的干涉.双缝干涉 条纹是等间距的，相邻明纹（或暗纹涧的距离与波长成正比，即Ax=5 尢利用双缝干涉可以测光的波长，利用薄膜干涉可检查精密元件的 平整度.2.光的衍射光在遇到障碍物时，偏离直线传播的方向而照射到阴影区域的现象 叫做光的衍射.光发生明显衍射现象的条件是孔或障碍物的尺寸比 光波波长小，或者跟波长相差不多.3附射与干涉的比较两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不 同 占 八、条纹宽度条纹宽度小等，中 央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距 不等各相邻条纹间距 相等亮度情况中央条纹最亮，两 边明显变暗清晰条纹,亮度基 本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于 波的叠加;干涉、衍射都有明暗相间 的条纹4.干涉与衍射的本质:光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结 果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理.在衍射现象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它 们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.5.光的偏振 在跟光的传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一 些方向振动较弱的光即为偏振光.只有横波才具有偏振现象.由自然 光获得偏振光的方法是：(1)让自然光通过偏振片；(2)让自然光在介质表面以适当的角度入射，相互垂直的反射光和折 射光都是偏振光.立体电影、消除车灯眩光等都利用了偏振的原理.四、电磁场与电磁波1.麦克斯韦的电磁场理论(1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场.(2)振荡磁场产生同频率的振荡电场，振荡电场产生同频率的振荡磁 场.(3)电磁场:变化的电场和磁场相互联系,形成一个不可分割的统一体 称为电磁场.2.电磁波德国物理学家赫兹根据麦克斯韦提出的电磁场理论用实验证实 T电磁波的存在.(2)电磁波:电磁场由发生的区域向远处传播形成电磁波.(3)电磁波的特点：电磁波本身是一种物质.电磁波的传播不需要介质，可以在真空中 传播.电磁波是横波，电场方向和磁场方向都与传播方向垂直.电磁波具有波的共性,能发生反射、折射、干涉、衍射等现象.电磁波在真空中传播的速率等于光速,在真空中的传播速度最大.传播速度、波长、频率的关系是v心电磁波传播的是能量.3.电磁波的发射和接收无线电波的发射发射电磁波的条件:第一，要有足够高的频率;第二,电路必须是开 放电路，使振荡电路的电场和磁场尽可能地分散到周围空间中.发射电磁波是利用它来传递某种信号.把要传播的信号加在电磁 波上的过程叫调制.调制有调频和调幅两种方式.无线电波的接收无线电波的接收过程是:调谐电路利用电谐振的原理接收所需的电 磁波，再通过检波电路得到电磁波所携带的信号.机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周 期性变化电场E和磁场B随时间 和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与 介质有关,与频率无关，分横波和纵波两种，传 播机械能传播不需要介质，在真 空中波速总是C,在介质 中传播时,波速与介质 及频率都有关系.电磁 波都是横波，传播电磁 能产生由质点（波源）的振动产 生无线电波由振荡电路产 生4.电磁波谱及其应用按电磁波的波长或频率的大小顺序把它们排列成谱，叫做电磁波谱.广播、电视、雷达、无线通信等都是电磁波的具体应用.红外线紫外线伦琴射线发现者（英）赫歇耳（1800 年）（德）里特（1801年）（德）伦琴（1895年）来源一切物体都辐射一切高温物体发 出的光中均含有则寸线管约770IO,nm约5400 nm比紫外线更短特点及 作用热作用，温度越 高,辐射红外线越 强化学作用,杀菌；消毒，荧光效应穿透本领很强应用红外线遥感;勘测地热;寻 找水源;估计农 作物长势;红外 摄影;红外线遥 控;加热物体；烘干油漆、谷 物;烤制食品照射荧光物质 发光;防伪;促进人体合成维 生素。;杀菌消 毒检查金属部件 的砂眼、裂纹;透视人体五、狭义相对论的认识1.狭义相对性原理:在不同的惯性系中,一切物理定律都是相同的.2.光速不变原理:真空中的光速在不同惯性系中都是相同的.Af3.时间、空间的相对性:(l)A/=日。子.4.相对论质量关系:加=L(r)2.5.质能方程:=加(?.维热点题型探究 赞-、简谐运动的特征及过程分析 简谐运动是指物体在与位移大小成正比、方向相反的回复力作用 下的振动.回复力厂跟位移X的关系可以表示为下二去，此式一方面向 我们描述了简谐运动的动力学特征，另一方面也向我们提供了判断 物体是否做简谐运动的依据.例1 一弹簧振子做简谐运动，。点为平衡位置，当它经过0点时开 始计时.经过0.3 s第一次到达M点,再经过0.2 s第二次到达M点，则弹 簧振子的周期可能为（）1.6A.-s B.1.4 s C.1.6 s D.3 s【解析】如图甲所示。表示振子振动的平衡位置.（必或OC表示振 幅,振子由O向。运动，从O到。所需时间为；周期.由于简谐运动具有 对称性，故振子从到。所用时间与从。到M所用时间相等.故；T=0.3 s+0.1 s=0.4 s,所以T=L6 s,故选项C正确.甲 乙如图乙所示,振子由。向5运动，由于对称性，在05间必存在一点拉 与M点关于。对称.故振子从M经5到拉所需时间与振子从M经。到M所需时间相等，即0.2 s.振子从。到M和从加到。及从。到所 需时间相等,为专史s盘周期T=0.5s+选项A正答案AC【点评】简谐运动有周期性和对称性两个特点.周期性:振动质点的位置、位移、速度、回复力、加速度等做 周期性变化，即经过这一个周期时各量都与前一个周期相同，但若 有两个时刻某一物理量相同，并不能代表所有的量都相同,因此不 能判定时间间隔为一个周期.对称性:在振动过程中关于平衡位置对称的两点,位移、回复力、加速度均等大且反向;速度、动量等大,方向可以相同，也可以相 反;动能相等;振动质点通过关于平衡位置对称的两段位移所用的 时间相同.泽二、单摆的周期公式及应用单摆的周期公式T=2兀，从公式中可以看出,单摆的周期与振幅和 摆球的质量无关,只与摆长和当地的重力加速度有关