2025届高考物理复习：选择性必修第三册全册必背知识点讲义

这是一份2025届高考物理复习：选择性必修第三册全册必背知识点讲义，共18页。学案主要包含了分子动理论，分子间的相互作用力，温度，内能，气体分子运动的特点，气体温度和气体压强的微观意义，重核裂变 核聚变 Ⅰ等内容，欢迎下载使用。
一、分子动理论
1、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）任何物质含有的微粒数相同
（3）对微观量的估算
= 1 \* GB3 ①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）
Ⅰ.球体模型直径d＝ eq \r(3,\f(6V0,π)). Ⅱ.立方体模型边长d＝ eq \r(3,V0).
= 2 \* GB3 ②利用阿伏伽德罗常数联系宏观量与微观量
Ⅰ．微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0.
Ⅱ．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ρ.
a.分子质量：＝
b.分子体积：＝eq \f(M,ρNA)（气体分子除外）
c.分子数量：
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V0＝eq \f(Vm,NA)，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＝eq \r(3,V0)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.
2、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。
= 1 \* GB3 ①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。
= 2 \* GB3 ②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。
= 3 \* GB3 ③布朗运动间接地反映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
二、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。位置叫做平衡位置，的数量级为m。
理解+记忆：
(1)当时，＝，F＝0；
(2)当时，和都随距离的减小而增大，但＜，F表现为斥力；
(3)当时，和都随距离的增大而减小，但＞，F表现为引力；
(4)当 ( m)时，和都已经十分微弱，可以认为分子间没有相互作用力(F＝0)．
三、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+273.15K 热力学温度的每一度大小与摄氏温度的每一度大小相等，
即ΔT=Δt
气体温度的微观意义:
(1)温度越高，分子的热运动越剧烈。(2)温度是分子平均动能的标志。
四、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，分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。（时分子势能最小）
当r>r0时，分子力为引力，当r增大时，分子力做负功，分子势能增加
当rT1
图1
适用条件：压强不太大，温度不太低
图象表达：
= 2 \* GB3 ②查理定律：（C为常量）→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。
V1>V2
-273℃
图2
适用条件：温度不太低，压强不太大
图象表达：
= 3 \* GB3 ③盖吕萨克定律：（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
P1>P2
P1>P2
-273℃
图3
图象表达：
2、理想气体状态方程
理想气体状态方程：，可包含气体的三个实验定律：
几个重要的推论
eq \f(p1,ρ1T1) = eq \f(p2,ρ2T2) PV=nRT(主要用来解决变质量问题)
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；
3、气体压强的微观解释
气体压强产生的原因：大量分子频繁的撞击器壁的结果
影响气体压强的微观因素： = 1 \* GB3 ①气体的平均分子动能） = 2 \* GB3 ②分子的密集程度即单位体积内的分子数
影响气体压强的宏观因素： = 1 \* GB3 ①温度 = 2 \* GB3 ②体积
固体与液体
1、单晶体： 有规则的几何外形，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向异性
多晶体： 无规则的几何外形，有确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性
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）。有些晶体沿不同的方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同的方向光学性质不同。
非晶体： 无规则的几何外形，无确定的熔点，一些物理性质表现为各向同性
晶体与非晶体并不是绝对的，同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，如天然水晶是晶体，而熔化后再凝固的水晶（玻璃）就是非晶体。有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体（石英→玻璃）见教材P34
有些物质在不同的条件下生成不同的晶体，如碳原子按层状结构排列生成石墨，碳原子按图9.1-7乙结构排列生成金刚石。石墨中碳原子间作用力较弱，所以可用来作润滑剂，金刚石中碳原子间作用力很强，可用来切割玻璃。
2、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．
4、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
= 1 \* GB3 ①热传递有三种不同的方式：热传导、热对流和热辐射
= 2 \* GB3 ②这两种方式改变系统的内能是等效的
= 3 \* GB3 ③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
第三章 热力学定律
1、热力学第一定律
表达式ΔU=W+Q
几种特殊情况
(1)若过程是绝热的,则Q＝0，W＝ΔU,外界对物体做的功等于物体内能的增加.
(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，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ΔU＝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．
2、热力学第二定律
（1）常见的两种表述
①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．
②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．
第四章节 原子结构与波粒二象性
一、普朗克量子假说 黑体和黑体辐射
1、量子论的发展
1900年普朗克在德国的《物理年刊》上发表《论正常光谱能量分布定律》论文，标志着量子论的诞生。
1905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光子论。
1913年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。
到1925年左右，量子力学最终建立。
3、黑体和黑体辐射
（1）．热辐射现象
任何物体在任何温度下都有热辐射，一般物体的热辐射除了与温度有关外，还与物体的材料和表面状况有关。
（2）.黑体：是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。
实验规律：
1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；
2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。
三、光电效应 Ⅰ
1、光电效应
⑴在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。
⑵光电效应的实验规律：装置：如图。
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发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。
EKm = hν- WO
③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。
④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。
注意点：
光电子最大初动能与入射光的频率有关，但不成正比，而与入射光强弱无关。
关系式为 EKm = hγ-w0= hγ- hγ0=hc/λ－hc/λ0，光电子最大初动能只随着入射光频率
的增大而增大；右图EK -γ图像：横轴的交点:金属的截止频率νc：纵轴的交点为: -E= -W0
图线的斜率k =普朗克常量h

【特别提醒】
(1)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关。
(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系。
光电管内被光照的金属为阴极K，当其与电源负极相连时，所接为正向电压。见图
若能发生光电效应，滑动头P在最左端时，U=0，电流≠0。滑动头右移，电流增大然后趋于某最大值（饱和）。
当入射光颜色不变时（即频率不变），入射光越强，单位时间内入射的光子数越多，则单位时间内射出的光电子数越多，饱和光电流越大（即光光电流大小与入射光强度有关，与入射光频率无关）
当阴极K与电源正极相连时，所接为反向电压。滑动头右移，电流逐渐减小到0.
光电流恰好为0时，对应的反向电压叫遏止电压(Uc)： eUc=EK
遏止电压Uc与入射光频率ν关系：e LINK G:\\物理选修3-5总结.dc OLE_LINK1 \a \r \* MERGEFORMAT Uc=hν-W Uc=( hν—hνc)/e
图像Uc—γ如右图：横轴交点：金属的截止频率，
纵轴交点= -W0/e 斜率为h/e
⑥右上图为光电流与电压关系：可见对同一光电管（即W0逸出功一样），入射光频率不变，遏止电压不变；入射光频率越大，遏止电压越大 （图中，UC1>UC2，是因为蓝光频率大于黄光频率）
⑦由I－U图象可以得到的信息
(1)遏止电压Uc：图线与横轴的交点的绝对值.
(2)饱和光电流Im：电流的最大值.
(3)最大初动能：Ekm＝eUc.
3．光电效应的实验结果：
**（1）在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如下图所示．曲线表明，
当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im。这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A。若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im＝ne，式中e为电子电荷量；当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没有降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能，尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A，形成微弱的光电流，但是当反向电压等于Uc时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A。我们就能根据遏止电压Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能，即eq \f(1,2)mvm2=eUc（动能定理）
（2）在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的I－U曲线如图所示。
它显示出对于不同强度的光，Uc是相同的。这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的
（光电子的最大初动能与入射光的强度无关）。
（3）用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率越高，从阴极射出光电子的最大初动能越大，Uc越大（遏止电压越大），如图所示，频率低于νc的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此νc称为截止频率。对于不同的材料，截止频率不同。
实验结果三幅图：
W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功，Ek为光电子的最大初动能。
四、康普顿效应
1．光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射。
2．康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。只有当入射波长λ0与λc可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。
3．光子理论对康普顿效应的解释：若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。或光子的动量p=mc。当入射光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，因此有些光子散射后波长变长。
4．康普顿散射实验的意义
康普顿效应表明：光子除了具有能量之外还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面，有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
5、光电效应与康普顿效应的对比
①光电效应与康普顿效应都说明了光具有粒子性。
②波长较短的X射线或γ射线产生康普顿效应，波长较长的可见光或紫外光产生光电效应。
6．光子的能量和动量：因为E=mc2，E=hγ， ，。
7、光的波粒二象性 物质波
①德布罗意提出，任何一个运动的物体都有一种波与之对应，宏观物体也存在波动性，波长很小。这种波叫物质波，也叫德布罗意波。其波长λ=h/p；，P=mv(实物粒子质量*速度)
例：动能相同的电子和质子，各自对应的德布罗意波长不相等；电子波长大。
②电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子（或粒子）具有波动性。（实验中电子流波长比原子尺寸大，才能明显衍射）。
③入射光或入射实物粒子流波长越小（波长比障碍物尺寸小），显微镜的分辨本领越高，因为衍射现象不明显。
④物质波、电磁波、光波均是概率波
第五章 原子核
一、原子核式结构模型
1、电子的发现
1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列研究，从而发现了电子。
2、粒子散射实验和原子核结构模型
⑴粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成的.
①装置：如右图。
②现象：
a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。
b. 有少数粒子发生较大角度的偏转
c. 有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。
③核式结构模型内容：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。
α粒子散射实验的用途三个：发现原子核式结构模型；原子核带电量（正电荷数）；估计原子核半径（数量级为10-15m）。
3、光谱
①各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光。
②我们可以利用线状谱、吸收光谱中的特征谱线来鉴别物质，进行光谱分析，确定这是何种元素。
③太阳光谱是吸收光谱，从太阳光谱中的暗线可知太阳大气层中含有什么元素。
④氢原子光谱 氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的14条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示： n=3，4，5，…式中R叫做里德伯常量，这个公式成为巴尔末公式。
二、原子的能级
玻尔理论
轨道量子化： 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
原子核外电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态，n=1，原子能量最低。
n=2处于第一激发态，n=3处于第二激发态；n=∞,处于电离态，电子脱离原子核束缚
③能级量子化：电子沿不同的轨道绕核运动时，原子的定态是不连续的，因此能级也是不连续的。
④ 原子总能量（能级）=电子的动能+原子核及电子共同具有的电势能。
当电子吸收一个光子后，n变大，电子离原子核变远，轨道半径变大，电势能增大，动能变小，总能量变大 。
电子向高能级跃迁时，半径变大，库仑力做负功，电势能Ep增加,动能减小，电子向高能级跃迁需要吸收光子，所以原子能量变大
⑤ 原子从高能级向低能级跃迁时只能放出（辐射）光子，且光子能量hν=E高-E低
⑥一群氢原子处于量子数为n的激发态时，能辐射出的光谱线条数为N= n(n-1)/2 。这些就是原子光谱的特征谱线。要会画跃迁图，并会计算这些光子能量。
一个氢原子处于量子数为n的激发态时，最多能辐射出n-1条谱线。
⑦原子从低能级向高能级跃迁时可能是光照，也可能是由于实物粒子碰撞。
光照情况下：若原子不能被电离，则只能吸收满足能级差的光子。 hν= E高-E低。
若原子能被电离，则可吸收大于等于电离能的所有光子。
一个电子俘获一个光子，用掉电离能，剩下的能量是自由电子的动能。
电离能W：使某一定态的电子逃到n=∞所需要吸收的能量。W=E∞-En=0-En=-En
（2）实物粒子撞击时，只要实物粒子的动能大于等于能级差均可。
⑧已知氢原子：rn =n2 r1 , En = E1/n2 (n=1,2,3) E1 = -13.6eV 根据En=-13.6/n2, n变大， En变大
三、原子核的组成 Ⅰ
原子核
天然放射现象
（1）贝可勒尔发现天然放射现象，揭示原子核有复杂结构，原子核可以再分。
原子序数大于等于83的元素，都能自发地发出射线。原子序数小于83的元素，有的也能放出射线
⑵放射线的成份和性质：用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线，在电场中轨迹，如：图1
射线来源实质：
α射线衰变时，反应物原子核内2个质子和2个中子十分紧密结合在一起，抛射出来；
β射线衰变时，反应物原子核内一个中子变成质子和电子，电子发射出来
γ射线实质是当放射性物质发生衰变和β衰变时，产生的新原子核（生成物）处于高能级（激发态），在向低能级跃迁的过程中放出的。 γ射线伴随着衰变和β衰变同时发生
四、原子核的衰变 半衰期
⑴衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒
⑵半衰期：
①放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间. 半衰期是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态（如压力温度）或化学状态（如单质形式还是化合物形式）无关。
②
五、放射性的应用与防护 放射性同位素
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素
同位素：具有相同的质子和不同中子数的原子互称同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。
正电子的发现：用粒子轰击铝时，发生核反应。
1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷，
即：
放射性同位素的应用
生活中用的射线来源几乎都源自产生的射线，因为半衰期短，核废料干净，便于处理。
应用：工业上射线测厚仪、农业上培优保鲜、医学上放射治疗、农业医学上示踪原子
六、核反应方程
原子核四种核反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变
②任一种核反应均遵循质量数守恒，电荷数守恒，动量守恒，能量守恒
③.熟记一些粒子的符号
α粒子（）、质子（）、中子（）、电子（）、氘核（）、氚核（）
核力是强相互作用力，短程力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多
在大于0.8×10－15 m时表现为吸引力，超过1.5×10－15 m时，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10－15 m时，核力表现为斥力．只有相邻的核子间才有核力。具有饱和性。
④ 自然界中较轻的原子核中，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核中，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多。
自由核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为自由核子时需吸收的最小的能量, 称为结合能，亦称核能。
结合能△E=△mC2 (质量亏损=自由核子的质量之和-原子核的质量) 1uC2==931.5MeV
⑥ 比结合能==结合能/核子数
例：已知质子、中子、He的质量分别为mP、mn、m3，则当2个质子2个中子结合成He，释放能量，氦核的结合能为（2mp+2mn-m3）C2 , 氦核的比结合能为（2m1+2m2-m3）C2/4
比结合能越大，平均每个核子的质量亏损最大，核子平均质量越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定.中等质量的核比结合能最大，最稳定。
⑦ 比结合能小的变成比结合能大的核反应，因为质量亏损，所以释放核能 。
因为释放核能，反应物的结合能之和均小于生成物的结合能之和。
特别说明：原子核发生衰变的过程比结合能不一定增大，比如发生β衰变，原子的核子数并没有变化，所以比结合能也没有增大。
七、重核裂变 核聚变 Ⅰ
释放核能的途径——裂变和聚变
⑴裂变反应：
①裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。
例如：
②链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。
链式反应的条件： 临界体积，极高的温度.
③裂变时平均每个核子放能约200Mev能量
1kg全部裂变放出的能量相当于2800吨煤完全燃烧放出能量！
⑵聚变反应：
①聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。
例如：
②一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出17.6MeV的能量，平均每个核子放出的能量3MeV以上。比列变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍。
③聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。
符号
△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
射 线 种 类
射 线 组 成
性 质
电 离 作 用
贯 穿 能 力
射线
氦核组成的粒子流
很 强
很 弱
射线
高速电子流
较 强
较 强
射线
高频光子
很 弱
很 强
衰 变 类 型
衰 变 方 程
衰 变 规 律
衰 变
新 核
衰 变
新 核