高考物理自由复习系列 10(解析版)

【步步高】2014年高考物理自由复习系列 10（解析版）
【课本内容再回顾——查缺补漏】
回顾一：选修3-3
1.物质是由大量分子组成的
2.分子在永不停息的做无规则热运动
（1）扩散现象：相互接触的物体的分子或原子彼此进入对方的现象。

温度越高，扩散越快。

一定注意是分子或者原子进入对方，而不是其他的小颗粒。

（2）布朗运动：在显微镜下看到的悬浮在液体中的小颗粒的永不停息地无规则运动。

布朗运动反映了液体分子的无规则运动。

布朗运动不是液体分子的运动。

3．分子间存在着相互作用力
（1）引力和斥力同时存在，都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，斥力比引力变化更快。

平衡位置，分子力表现为引力等于斥力合力等于0，分子距离超过平衡位置，分子引力大于斥力，分子力表现为引力，分子距离小于平衡位置时，斥力大于引力，分子力表现为斥力。

5.热力学定律
（1）热力学第一定律：一般情况下，如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程，外界对物体做的功W 与物体从外界吸收的热量Q之和等于物体的内能的增加量ΔU。

数学表达式为：ΔU＝W+Q
能量守恒定律：第一类永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。

（2）热力学第二定律的两种表述
①克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。

②开尔文表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。

第二类永动机不可能制成，虽然它没有违背了能量守恒定律，但其违背了热力学第二定律。

自然界中任何宏观过程均具有方向性。

回顾二：选修3-4
1.机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波。

机械波产生的条件有两个：一是要有做机械振动的物体作为波源，二是要有能够传播机械振动的介质。

牢记：（1）质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。

质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。

气体、液体、固体都能传播纵波，但气体和液体不能传播横波，声波在空气中是纵波，声波的频率从20到2万赫兹。

（2）每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动；后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。

（3）波只是传播运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波迁移。

（4）横波的图象：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。

简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波
（5）简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线，但他们的意义是不同的。

波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。

2.波的折射
（1）折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角．
（2）折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．
解得：入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比：当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线；当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线；当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例；在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。

注意：波发生折射的原因是波在不同介质中的速度不同。

3.衍射和干涉
（1）衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。

产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多.
（2）频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。

产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。

牢记：稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。

★★判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。

二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。

注意：干涉和衍射是波所特有的现象。

回顾三：选修3-5
1. 动量守恒定律
（1）动量具有以下性质：（1）矢量性；（2）瞬时性，是状态量；（3）相对性与参考系的选取有关。

（2）动量定理：合外力的冲量等于动量变化量。

（3）动量守恒定律的几种常见表述及表达式：① /p p =。

② 1p ∆= -2p ∆ ，③Δp 总=0
理解：矢量性、瞬时性、相对性、普适性。

★★动量守恒定律成立条件：①系统不受外力或所受外力和为零；②系统所受外力比所受内力小很多；③系统某一方向不受外力或所受外力的和为零，或所受外力比内力小很多，系统在该方向的动量守恒。

★★动量守恒定律的解题步骤
①确定研究对象（物体系）；②做好受力分析和过程分析；③判定动量是否守恒；④规定正方向、确定初末状态的动量；⑤列方程求解。

2.原子模型及原子核
（1）汤姆生发现电子→枣糕模型→ α粒子大角度散射→卢瑟福的核式结构模型→原子辐射的线状谱→波尔原子模型。

（2）波尔理论的两种假说：
“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由能级差_决定。

“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，电子虽做变速运动，但并不向外辐射能量,这样的相对稳定的状态称为定态
（3）原子核的衰变：
α衰变：A
A-4
4Z Z-22X Y+He →；
β衰变：A
A 0Z+1-1Z X Y+e →；
γ衰变是光子；衰变中的电荷数和质量数都是守恒的。

（4）卢瑟福发现质子的核反应方程为：1441717281N+He O+H →（人工转变） 查德威克发现中子的核反应方程为：941214260Be+He C+N →（人工转变）
（5）核子反应：
重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个（或多个）中等质量核的反应过程。

重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能，为了使铀235裂变时发生链式反应，铀块的体积大于它的临界体积。

重核的裂变：如235
190
136192038540U+n Sr+Xe+10n →裂变
轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核合成氦核，必须到几百万度以上的高温，因此聚变反应又叫热核反应。

（6）核能：质量亏损、质能方程
①方程：E ＝mc 2
，m 是物体的质量，c 是真空中的光速。

②物理意义：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比，当物体的能量增加或减小ΔE ，它的质量也会相应地增加可减少Δm ，E ∆与m ∆的关系是ΔE =Δmc 2 。

【热点知识再梳理——胸有成竹】
热点一：热学基础知识综合
【典例】 下列说法正确的是（ ）（仅有一个正确选项）
A ．两个接触在一起的固体间不可能发生扩散现象
B ．布朗运动指的是悬浮在液体里的花粉中的分子运动
C ．温度相同的物体的分子平均速率相同
D ．无论今后科技发展到什么程度，都不可能达到绝对零度
【题型概述】 选修3-3的知识点考察主要集中于分子动理论这块，本题涉及到扩散，布朗运动的实质以及分子动能热力学零度等，考察比较全面，要对基础知识有比较扎实的掌握才可从容应对。

【跟踪练习1】根据分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是
A．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
B．固体被压缩撤力后恢复原状，是由于分子间存在着斥力
C．使密闭气球内气体的体积减小，气体的内能可能增加
D．可以利用高科技手段，将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
【跟踪练习2】下列各种说法中正确的是
A．温度低的物体内能小
B．分子运动的平均速度可能为零，瞬时速度不可能为零
C．液体与大气相接触，表面层内分子所受其它分子的作用表现为相互吸引
D．0 ℃的铁和0 ℃的冰，它们的分子平均动能相同
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的分子数和温度有关
热点二：波
【典例】一列简谐横波，某时刻的图象如图甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是
A．这列波沿x轴正向传播
B．这列波的波速是25m/s
C．质点P将比质点Q先回到平衡位置
D．经过△t=0.4s，A质点通过的路程为4m
E．经过△t=0.8s，A质点通过的位移为0
【题型概述】机械振动机械波多结合波动图像和振动图像，确定周期波长，传播方向等，从而揭示波的传播规律，是多年来命题的方向。

【跟踪练习1】下列说法正确的是
A．简谐运动为匀变速直线运动
B．物体做受迫振动的周期取决于驱动力的周期
C．未见其人先闻其声，是因为声波波长较长，容易发生衍射现象
D．在同一种均匀介质中，声波的频率越高传播速度越大
【跟踪练习2】水中某一深处有一点光源S，可以发出a、b两种单色光，其由水中射出水面的光路如图1所示。

关于这两种单色光性质的比较，下列判断正确的是（）
A．a光的频率比b光的小 B．a光的折射率比b光的大
C．a光在水中的传播速度比b光的小 D．a光在水中的波长比b光的小
热点三：原子物理综合
【典例】下列说法正确的是
A．光的波长越长，光子的能量越小
B ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C ．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
D ．在核反应方程式kX Xe Sr n U ++→+136
54903810235
92中X 是中子，k=10
E ．一个氢原子中的电子从半径为r a 的轨道自发地直接跃迁至半径为r b 的轨道，已知r a >r b ，则在此过程中原子要辐射某一频率的光子
【题型概述】选修3-5的小题考察主要集中于原子结构其中以波尔的结构为重点，原子核结构主要是三中衰变和粒子以及光电效应为主，几乎所有的试卷命题中都有所反应，知识点比较集中，大家复习时只要认真复习不易丢分。

【跟踪练习1】 如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。

欲使光电子 从阴极逸出时的初动能增大，应该
A.改用红光照射
B.改用紫光照射
C.增大光电管上的加速电压
D.增大绿光的强度
【跟踪练习2】下列说法正确的是
A．卢瑟福α粒子散射实验中，产生大角度散射的主要原因是：原子核外的电子对α粒子的吸引力较大B．处于激发态的氢原子，从高能级向低能级跃迁时，能够向外释放光子，能级差越大，释放光子的频率越大
C．重核的裂变反应和轻核的聚变反应过程中，都有质量亏损
D．若某次核反应中，质量亏损为△m则本次核反应中释放的能量△mc（c为光速）
【综合模拟练兵——保持手感】
1．【2014·湖北七市（州）高三联考】（6分）下列有关热学的叙述中，正确的是（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动
B．随着分子间距离的增大，若分子间的相互作用力先增大后减小，此时分子间的作用力一定是引力
C．热力学第一定律和热力学第二定律是相互矛盾的
D．一定质量的理想气体在等温变化时，其内能一定不改变
E．热量可以从低温物体传到高温物体而不引起其它变化
2．【2014·江西省抚州五校高三5月联考】（6分）下列说法正确的是（填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）（）
A．温度低的物体内能小
B．外界对物体做功时，物体的内能一定增加
C．温度低的物体分子运动的平均动能小
D．一定质量的100 ℃的水吸收热量后变成100 ℃的水蒸气，则吸收的热量大于增加的内能
E．物体吸收热量后，内能不一定增加
3．【天津市七校2014届高三4月联考物理学科试卷】如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。

一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。

若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。

在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（）
A.减弱，紫光
B.减弱，红光
C.增强，紫光
D.增强, 红光
考点：折射全反射
4．【2014·甘肃天水一中高三下期五模】（6分）关于振动和波动，下列说法正确的是（）（选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．单摆做简谐运动的周期与摆球的质量有关
B．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象
C．在波的干涉中，振动加强的点位移不一定始终最大
D．各种波均会发生偏振现象
E．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在离我们远去
5．【2014·湖北七市（州）高三联考】（6分）有关近代物理知识，下列叙述中正确的是（选对一个给3分，选对两个给4 分，选对3个给6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．碘－131的半衰期大约为8天，三个月后，碘－131就只剩下约为原来的1/2000
B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。

前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量
C．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定
D．铀235裂变的方程可能为：235 92U → 137 55Cs＋8837Rb＋10 10n
E．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率
【解析】
B．卢瑟福用α粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型
C．任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒
D．光子除了具有能量外还具有动量
E．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实验规律，和现代量子理论是一致的
考点：玻尔理论；α粒子散射实验；
7．【2014·吉林长春市吉大附中高三下期三模】（10分）如图所示，一圆柱形绝热气缸竖直放置，通过绝热活塞封闭着一定质量的理想气体。

活塞的质量为m，横截面积为S，与容器底部相距h，此时封闭气体的温度为T1。

现通过电热丝缓慢加热气体，当气体吸收热量Q时，气体温度上升到T2。

已知大气压强为p0，重力加速度为g，不计活塞与气缸的摩擦，求：
①活塞上升的高度；
②加热过程中气体的内能增加量。

8.【2014·湖南长沙市高三二模】某同学研究一定质量理想气体的状态变化，得出如下的P-t图象。

已知在状态B时气体的体积V B =3L，求
①气体在状态A的压强；
②气体在状态C的体积。

9.【2014·湖南师大附中高考模拟二】（9分）如图所示，△ABC为一直角三棱镜的截面，其顶角。

P 为垂直于直线BCD的光屏，现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，在屏P上形成一条宽度等于的光带，试作出光路图并求棱镜的折射率。

（其中AC的右方存在有折射率为在的透明介质）
考点：本题考查光的折射定律。

10.【2014·河北邯郸市高三二模】（9分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为
υ=0.4m/s，波源的振幅均为A=2cm。

如图所示为t=0时刻两列波的图象，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m 的P、Q两质点恰好开始振动。

质点M的平衡位置位于x=0.5m处。

求：
（ⅰ）两列波相遇的时刻t为多少？
（ⅱ）当t=1.875s时质点M的位移为多少？
11.【2014·河北衡水中学高三下期一模】（11分）在光滑的水平面上，一质量为m A=0.1kg的小球A，以8 m/s 的初速度向右运动，与质量为m B=0.2kg的静止小球B发生弹性正碰。

碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出。

g=10m/s2。

求：
（1）碰撞后小球B的速度大小；
（2）小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量；
（3）碰撞过程中系统的机械能损失。

12.【2014·湖北天门市高三四月调研】（9分）如图所示，有n个相同的质点静止在光滑水平面上的同一直线上，相邻的两个质点间的距离都是1m，在某时刻给第一个质点一个初速度υ，依次与第二个、第三个…
质点相碰，且每次碰后相碰的质点都粘在一起运动，求从第一个质点开始运动到与第n个质点相碰所经历的时间．。