2023届人教版选择性必修第三册考点汇编 ：热学+原子物理

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1、 人教版选人教版选择性必修第三册择性必修第三册考点汇编考点汇编 一、分子动理论 1.分子永不停息的做无规则的热运动（布朗运动 扩散现象） (1)扩散现象：不同物质能够彼此进入对方的现象，说明了物质分子在不停地运动，同时还说明分子间有空隙温度越高扩散越快。可以发生在固体、液体、气体任何两种物质之间。 (2)布朗运动：它是悬浮在液体（或气体）中的固体微粒的无规则运动，是在显微镜下观察到的。 布朗运动的三个主要特点：永不停息地无规则运动；颗粒越小，布朗运动越明显；温度越高，布朗运动越明显。 产生布朗运动的原因：它是由于液体分子无规则运动对固体微小颗粒各个方向撞击的不均匀性造成的。 布朗运动间接地反映

2、了液体分子的无规则运动，布朗运动、扩散现象都有力地说明物体内大量的分子都在永不停息地做无规则运动。 (3)热运动：分子的无规则运动与温度有关，简称热运动，温度越高，运动越剧烈。 2.分子间的相互作用力 (1)分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力又叫做分子力。 (2)分子之间的引力和斥力都随分子间距离增大而减小，随分子间距离的减小而增大。但总是斥力变化得较快。 (3)图像：两条虚线分别表示斥力和引力；实线曲线表示引力和斥力的合力(即分子力)随距离变化的情况。r0位置叫做平衡位置，r0的数量级为 10-10m。 (4)特点 当 r=r0时，F引=F斥，F=0； 当 rr0时，F引和 F斥都随距离

3、的减小而增大，但 F引r0时，F引和 F斥都随距离的增大而减小，但 F引F斥，F 表现为引力； 当 r10r0(10-9 m)时，F引和 F斥都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F=0)。 3.物质是由大量分子组成的 (1)单分子油膜法测量分子直径。 (2)1 mol 任何物质含有的微粒数相同 NA=6.02 1023 mol-1。 (3)对微观量的估算 分子的两种模型：球形和立方体（固体液体通常看成球形，空气分子占据的空间看成立方体） .球体模型直径36V0 .立方体模型边长 d=3V0 利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量 .微观量：分子体积 V0、分子直径 d、分子质量 m0

4、.宏观量：物体的体积 V、摩尔体积 Vm，物体的质量 m、摩尔质量 M、物体的密度 a.分子质量：m=MmolNA=VmolNA b.分子体积：V=VmolNA=M NA（气体分子除外） c.分子数量：n=MMmolNA=VMmolNA=M VmolNA=VVmolNA 【特别提醒】 1.固体和液体分子都可看成是紧密堆集在一起的。分子的体积 V0VmNA，仅适用于固体和液体，对气体不适用，仅估算了气体分子所占的空间。 2.对于气体分子，d=3V0的值并非气体分子的大小，而是两个相邻的气体分子之间的平均距离。 4.分子热运动速率的统计分布规律 (1)气体分子间距较大，分子力可以忽略，因此分子间除

5、碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能达到的整个空间。 (2)分子做无规则的运动， 速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布。 (3)温度升高时，速率小的分子数减少,速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大（并不是每个分子的速率都增大） ，但速率分布规律不变。 5.气体压强的微观解释 大量分子频繁的撞击器壁的结果。 影响气体压强的因素：气体的平均分子动能（宏观上即：温度） ；分子的密集程度即单位体积内的分子数（宏观上即：体积） 。 6.内能 分子势能 分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能。分子势能的大小与分子间距离有关

6、，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映（r=r0时分子势能最小） 。 当 rr0时，分子力为斥力，当 r 减少时，分子力做负功，分子是能增加； 当 r=r0时，分子势能最小，但不为零，为负值，因为选两分子相距无穷远时分子势能为零。 物体的内能 物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的（理想气体的内能只取决于温度） 。 改变内能的方式 做功与热传递都使物体的内能改变。 【特别提醒】 (1)物体的体积越大， 分子势能不一定就越大， 如 0 的水结成 0 的冰后体积变大， 但分子势能却减小了。

7、 (2)理想气体分子间相互作用力为零，故分子势能忽略不计，一定质量的理想气体内能只与温度有关。 (3)内能都是对宏观物体而言的,不存在某个分子的内能的说法。 二、气体、固体和液体 1.温度 宏观上的温度表示物体的冷热程度，微观上的温度是物体大量分子热运动平均动能的标志。热力学温度与摄氏温度的关系：T=t+273.15 K。 2.气体实验定律 玻意耳定律：pV=C（C 为常量）等温变化 微观解释：一定质量的理想气体，温度保持不变时，分子的平均动能是一定的，在这种情况下，体积减少时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。 适用条件：压强不太大，温度不太低 图象表达： 查理定律：PT=C（C 为常量

8、）等容变化 微观解释：一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变，在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。 适用条件：温度不太低，压强不太大 图像表达： 盖-吕萨克定律：VT=C（C 为常量）等压变化 微观解释：一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减少，才能保持压强不变 适用条件：压强不太大，温度不太低 图象表达： 3.理想气体 宏观上：严格遵守三个实验定律的气体，实际气体在常温常压下（压强不太大、温度不太低）实验气体可以看成理想气体。 微观上：理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所

9、占据的空间认为都是可以被压缩的空间故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关（即理想气体的内能只看所用分子动能，没有分子势能） 。 理想气体状态方程：pVT=C 几个重要的推论 (1)查理定律的推论：p=p1T1T (2)盖-吕萨克定律的推论：V=V1T1T (3)理想气体状态方程的推论：p0V0T0=p1V1T1+p2V2T2+ 应用状态方程或实验定律解题的一般步骤 (1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体； (2)确定气体在始末状态的参量 p1、V1、T1及 p2、V2、T2； (3)由状态方程或实验定律列式求解； (4)讨论结果的合理性。 4.晶体与非晶体 晶体：外观上有规则的

10、几何外形，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性。 非晶体：外观没有规则的几何外形，无确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性。 判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点。 晶体与非晶体并不是绝对的，有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体（石英玻璃） 。 5.单晶体 多晶体 如果一个物体就是一个完整的晶体，如食盐小颗粒，这样的晶体就是单晶体。单晶硅、单晶锗） 。 如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成， 这样的物体叫做多晶体， 多晶体没有规则的几何外形，但同单晶体一样，仍有确定的熔点。 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质

11、各向异性 各向同性 原子排列 有规则， 但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 6.晶体的微观结构 固体内部，微粒的排列非常紧密，微粒之间的引力较大，绝大多数微粒只能在各自的平衡位置附近做小范围的无规则振动。 晶体内部，微粒按照一定的规律在空间周期性地排列（即晶体的点阵结构） ，不同方向上微粒的排列情况不同，正由于这个原因，晶体在不同方向上会表现出不同的物理性质（即晶体的各向异性） 。 7.表面张力 当表面层的分子比液体内部稀疏时，分子间距比内部大，表面层的分子表现为引力。如露珠。 (1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。 (2)方

12、向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。 (3)大小：液体的温度越高，表面张力越小；液体中溶有杂质时，表面张力变小；液体的密度越大，表面张力越大。 8.浸润和不浸润 一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫作浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫作不浸润。当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强时，液体能够浸润固体。反之，液体则不浸润固体。 9.毛细现象 浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。 10.液晶 分子排列有序，光学各向异性，可自由移动，位置无序，具有液体的流动性。 各向异

13、性：分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的，从另一方向看去则是杂乱无章的。 三、热力学定律 1.改变系统内能的两种方式：做功和热传递 热传递有三种不同的方式：热传导、热对流和热辐射。 这两种方式改变系统的内能是等效的。 区别：做功是系统内能和其他形式能之间发生转化；热传递是不同物体（或物体的不同部分）之间内能的转移。 2.热力学第一定律 表达式 U=W+Q U、W、Q 符号代表的意义 符号 W Q U + 外界对系统做功 系统从外界吸热 系统内能增加 - 系统对外界做功 系统向外界放热 系统内能减少 几种特殊情况 (1)若过程是绝热的,则 Q=0，WU，外界对物体做的功等于物体内能的增加

14、。 (2)若过程中不做功，即 W=0，则 Q=U，物体吸收的热量等于物体内能的增加。 (3)若过程的始末状态物体的内能不变，即 U=0，则 W+Q=0 或 W=-Q，外界对物体做的功等于物体放出的热量。 3.热力学第二定律 (1)常见的两种表述 克劳修斯表述（按热传递的方向性来表述） ：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 开尔文表述 （按机械能与内能转化过程的方向性来表述） ： 不可能从单一热源吸收热量， 使之完全变成功，而不产生其他影响。 a.“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助 b.“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，

15、对周围环境不产生热力学方面的影响。如吸热、放热、做功等。 (2)热力学第二定律的实质 热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而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。 【特别提醒】热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程。 4.能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，在转化和转移的过程中其总量不变。 第一类永动机不可制成是因为其违背了热力学

16、第一定律。 第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机，这类永动机不违背能量守恒定律，不可制成是因为其违背了热力学第二定律（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） 。 熵是分子热运动无序程度的定量量度，在绝热过程或孤立系统中，熵是增加的。 5.能量耗散 系统的内能流散到周围的环境中，没有办法把这些内能收集起来加以利用。 四、原子结构和波粒二象性 1.黑体与黑体辐射 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。 2.黑体辐射的规律 温度越高各种波长的

17、辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 3.能量子 普朗克提出：能量只能最小能量值 的整数倍，能量子 =h。h 为普朗克常数。 4.光电效应 (1)在光的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。光电效应表明光子具有能量。 (2)特点：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；饱和电流越大。 光电子的能量、遏止电压、最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。 发生光电效应的条件：当入射光的频率大于截止频率； （c或者 hW0） 。 效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过 10-9 s。 (3)爱因斯坦的光电效应方程：Ek=h-W0

18、。 5.康普顿效应 (1)在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应。康普顿效应表明光子具有动量 (2)光子的动量：p=h 光子的能量：=h，=c 6.光的波粒二象性 干涉、衍射和偏振表明光是一种波；光电效应和康普顿效应表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。 7.原子的核式结构模型 (1)英国物理学家汤姆孙发现

19、了电子，提出原子的西瓜模型或枣糕模型。 (2)英国物理学家卢瑟福做了 粒子散射实验：绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数 粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数 粒子偏转角超过了 90 ，有的甚至被弹回。 (3)卢瑟福提出原子的核式结构模型：原子的大部分地方是空的，在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。 粒子散射实验说明原子有复杂的结构，原子由原子核和电子组成。 (4) 粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为 10-15 m）和原子核的正电荷数。 8.氢原子光谱和玻尔的原子模型 (1)氢

20、原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线） ，即辐射波长是分立的。 (2)卢瑟福的原子核式结构跟经典的电磁理论发生矛盾 （矛盾为： 原子是不稳定的； 原子光谱是连续谱） ，玻尔在其基础上提出玻尔理论。 (3)玻尔理论的假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h=En-Em。 (4)玻尔计算公式：rn=n2r1，En=E1 n2(n=1，2，3)r1=0.5310-10 m，E1=-13.6 eV。 离核越近，半径越小，动能越大，电势能越小，总能越小，原子越稳定。 (5)从高能级向低

21、能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子； (6)电离的条件：h0-En。 (7)一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 N=C2n。 (8)玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念 （提出了能级和跃迁的概念， 能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱） ，局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等） ，无法解释复杂原子的光谱。现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。 9.物质波 1924 年德布罗意提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长 =h

22、p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。 汤姆孙和戴维孙利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性，也证实了物质波的存在。 五、原子核 1.天然放射现象的发现 1896 年法国物理学贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。天然放射现象表明原子核存在精细结构，是可以再分的。 2.三种射线 (1) 射线带正电，是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强； (2) 射线带负电，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板） ，电离作用较弱； (3) 射线中电中性的，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板） ，电离作用很小。 3.原子核的组成 原子核是由质子和中子组成，质

23、子和中子统称为核子。 在原子核中：质子数=电荷数 核子数=质量数 质量数=质子数+中子数。 4.原子核的衰变 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化。在衰变中电荷数和质量数守恒（注意：质量并不守恒。 ） 。射线是伴随 射线或 射线产生的，没有单独的 衰变。 衰变方程：AZXA-4Z-2Y+42He 衰变方程：AZXAZ+1Y+0-1e； 衰变的实质：10n0-1e+11H 5.半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。m余=m0(12)t/T。 6.放射性同位素的应用 具有相同的质子和不同中子数

24、的原子互称同位素 a.利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应） ； b.做示踪原子。 7.比结合能 比结合能等于结合能与核子数的比值，也叫平均结合能，比结合能越大，原子核越稳定。 8.求核能的方法 E=mc2，若 m 的单位为 kg，将 c=3.0108代入计算，E 的单位为 J。 若 m 的单位为 u，1 u 相当于 931.5 MeV，E=m931.5 MeV，E 的单位为 MeV。 9.重核裂变 重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，方程：23592U+10n8936Kr+14456Ba+310n。 发生链式反应的条件：裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用：原子弹、核反应堆。 10.聚变 轻核结合成质量较大的核，核反应方程：21H+31H42He+17.6 MeV。 发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上） ，因此聚变又叫热核反应。太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用：氢弹、可控热核反应。