初升高物理衔接知识第4讲

茂名物理仙飒

初升高物理衔接知识第4讲 热学和光学综合

一. 教学目的：

1. 热学的综合归纳 2. 光学的综合归纳

二. 教学内容：

（一）热学中的基本概念和规律 1. 热学的八个概念：

温度；内能；热量；比热容；热值；晶体与非晶体；熔点与凝固点；沸点。 2. 热学的四个现象：

扩散现象；熔化、凝固现象；汽化、液化现象；升华、凝华现象。 3. 热学的两种装置： 温度计；热机

4. 热学的六条规律：

分子动理论的基本事实；热传递规律；物态变化的吸放热规律；使气体液化的规律；影响蒸发快慢的规律；改变物体内能的规律。 5. 热学的三个易混概念：

晶体与非晶体；蒸发与沸腾；液化与凝华。 6. 分子动理论的初步知识：

（1）分子动理论的基本内容（三条，略） （2）扩散现象

① 概念：不同物质在互相接触时，彼此进入对方的现象。 ② 范围：气体、液体、固体均能发生扩散现象。

③ 表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，一切物质的分子之间存在间隙。 （3）分子间相互作用情况

分子间同时存在着相互作用的引力和斥力：

① 当分子间距离等于r0（r0的数量级约为10?10m）时，引力和斥力大小相等，分子

间作用力表现为零，这个距离称为平衡距离。

② 当分子间距离小于平衡距离时，分子间作用力表现为斥力。 ③ 当分子间距离大于平衡距离时，分子间作用力表现为引力。

④ 当分子间距离大于10倍分子直径时，分子间作用力可以忽略不计。 7. 内能：

（1）概念：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。物体的温度越高，它的分子运动越剧烈，其内能就越大，自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能。

（2）改变方式：做功和热传递。

① 做功：实质是能量的转化过程，是内能和其他形式能的转化过程。

② 热传递：实质是能量的转移过程，是内能从一个物体转移到另一个物体的过程。 ③ 热量：热传递过程中传递能量的多少，单位：焦耳。 8. 比热容：

（1）概念：单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容。

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（2）单位：J/（kg·℃），读作：焦每千克摄氏度。

（3）特性：比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容，它不因物质的形状、质量等改变而改变；同种物质在不同状态下其比热容是不同的，例如水和冰的比热容不同。

9. 热量的计算：

?吸热：?t?t?t0（1）公式：Q?cm?t?

放热：?t?t?t0?（2）注意事项：

① 公式中各物理量单位的统一性（国际单位）。热量Q的单位是J，比热c的单位是

J/(kg??C)，质量m的单位是kg，温度变化?t的单位是℃。

② 适用范围：只适用于物体温度改变（升温或降温）时物体吸收或放出热量的计算，对有物态变化的过程不适用，比如求晶体熔化过程中吸收的热量。 10. 能量守恒定律：

（1）反映了自然界各种现象的普遍联系。 （2）是人类认识自然、利用自然的重要工具。 11. 燃料及热值：

（1）燃烧的特点：燃烧是一个化学变化，是化学能转化为内能的过程。

（2）热值的物理意义：热值反映了燃料的燃烧特性，指1kg某种燃料完全燃烧释放出的热量，特别注意三个关键词：1kg、某种燃料、完全燃烧，它的意义有：① 针对一定质量的燃料而言，特指1kg，质量不同燃料完全燃烧时放出的热量就不同；② 热值与燃料的种类有关，不同的燃料热值不同，与燃料的形状、体积、质量的多少等均无关，只由本身的性质决定；③ 完全燃烧指烧完、烧尽、如果没有完全燃烧，则放出的热量比同质量的燃料完全燃烧放出的热量少。

（3）燃料完全燃烧时放出热量的计算

用q表示燃料的热值，用m表示燃料的质量，Q表示燃料完全燃烧时放出的热量，则有：Q燃放?qm。

12. 内能的利用

（1）加热物体：是能量转移的过程，内能从一个物体上转移到另一个物体上。

（2）用来做功：是能量转化的过程，内能转化成其他形式能的过程。热机是把内能转化为机械能的机器。

13. 内燃机——热机的一种

（1）分类：汽油机、柴油机（根据气缸内燃料的不同）

（2）工作过程：一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复2次，曲轴转动2周，燃气对活塞做功1次，其余的靠飞轮的惯性来完成；压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能。

（3）汽油机和柴油机的区别（见下表） 区别 名称 汽油机 构造 火花塞 吸入气体 空气和汽油的混合压缩程度 达到汽油的燃点 点火方式 点燃式 应用 轻型 机械

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物 柴油机 喷油嘴 空气 超过柴油的燃点 压燃式 重型 机械 14. 炉子的效率和热机的效率 （1）炉子的效率

① 概念：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

② 计算公式：??Q利用Q燃放?100%

③ 提高途径：使燃料充分完全燃烧、加大受热面积、放出的热量得到充分有效利用。 （2）热机的效率

① 概念：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 ② 计算公式：??W有用Q燃放?100%

（二）光学中的基本概念和基本规律 1. 几个重要的光学概念：

光源，光的反射现象——镜面反射、漫反射、光的折射现象，实像与虚像。 2. 光传播的三个重要规律：

光的直线传播规律，光的反射定律，光的折射规律。 3. 两种透镜： 凸透镜，凹透镜

4. 两种镜的成像规律：

平面镜成像特点，凸透镜成像规律和应用。 5. 一个重要的光学实验： 研究凸透镜成像的实验。 6. 凸透镜的三条特殊光线：

平行于主光轴的光线，通过焦点的光线，通过光心的光线。 7. 光的反射：

这部分知识的考查重点和热点是：

（1）光在同一均匀介质中沿直线传播的现象； （2）光的反射定律、镜面反射和漫反射； （3）平面镜成像的特点和原理。 8. 光的折射：

这部分知识的考查重点和热点是： （1）光的折射现象及折射规律；

（2）凸透镜的焦点、焦距和主光轴，并能作出光路图；

（3）凸透镜的成像规律，照相机、幻灯机、放大镜的工作原理及应用。

【典型例题】

光沿直线传播

[例1] 不能用光的直线传播来解释的物理现象是（ ）

A. 日食和月食

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B. 影子的形成 C. 小孔成像

D. 发生雷电时，先看到闪电后才听到雷声

分析与解答：当太阳、月球、地球运行到同一直线时，由于光是沿直线传播的，月球挡住了太阳射向地球的光，便产生了日食现象；当地球挡住太阳光时，就会发生月食现象；影子的形成是由于光沿直线传播时遇到不透明的物体而留下的阴影区域；小孔成像也是由于光的直线传播，蜡烛的光通过小孔后在屏上形成倒立的烛焰像。因此A、B、C选项均能用光的直线传播来解释，D选项是说明光在空气中沿直线传播的速度比声音传播的速度快。

答案：D

说明：解答此类题目的关键是要会根据光的直线传播的原理解释有关的光现象。

光的反射定律

[例2] 一条光线垂直射向平面镜，若保持光的传播方向不变，而将平面镜沿逆时针方向转动20?，则反射光线与平面镜的夹角为 。

分析与解答：此题主要考查入射光线、反射光线与平面镜的位置，以及光线与法线、镜面的关系。由于光线是垂直射向平面镜，若入射光线不变，当平面镜逆时针方向转动20?时，此时反射角为20?，则反射光线与平面镜的夹角为90??20??70?。

答案：70?

说明：解答此类题目的关键是应懂得入射角是指入射光线与法线的夹角而不是与镜面的夹角，然后根据光的反射定律中的等角关系进行求解。

平面镜成像

[例3] 小红在平面镜中看到自己的像是 像（填“实”或“虚”）。当小红远离镜子的过程中，它在镜子中像的大小变化的情况是 。（填“变大”“变小”或“不变”）

分析与解答：本题主要是考查对平面镜成像特点的理解。根据平面镜成像的特点可知，物体通过平面镜所成的是虚像，像与物大小相等，可见像的大小决定于物体的大小，与物体离镜的距离的大小无关。

答案：虚，不变。

说明：解答此类题目的关键是正确理解平面镜成像的特点，小红在远离镜子的过程中，它所看到的像，是由于视角度的变小而变小，这是“近大远小”的感觉，而不是镜中像在变小。

凸透镜成像规律及应用

[例4] 用照相机给人照相，人与照相机镜头的距离和底片到照相机镜头间的距离分别是（ ）

A. 大于2f，小于f

B. 大于2f，小于2f、大于f C. 小于2f、大于f，大于2f D. 大于f，大于2f

分析与解答：此题主要是考查凸透镜成像规律的应用以及物距、像距概念的理解。照

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相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理制成的，所以人到镜头的距离即物距大于2f，底片到镜头的距离即像距大于f、小于2f。

答案：B

说明：解答此类题的关键是知道照相机的原理和记住凸透镜成倒立缩小的实像的条件。凸透镜成像规律可以用画图的方法加以理解，这种方法可以避免或减少死记硬背。

【模拟试题】

一. 单选题：

1. 日常生活中，下列估测中最接近实际的是（ ） A. 一般洗澡水的温度约为70℃ B. 写字台台面的面积约为200cm2 C. 家用白炽灯的功率约为1000W D. 一个鸡蛋的质量约为50g

2. 下列关于声音的说法中，正确的是（ ） A. 声音在真空中传播的速度为340m/s B. 声音只能在透明介质中传播 C. 有声音的发生一定有物体的振动

D. 在相同的条件下，声音在空气中传播得最快

3. 下列事例中，能说明分子在不停地做无规则运动的是（ ） A. 秋风吹拂，树叶纷纷落下 B. 街道上车水马龙，人来人往 C. 室内扫地时，空气中灰尘飞扬

D. 箱子里有樟脑丸，一开箱樟脑气味扑鼻而来 4. 在图1所示的四个光路图中，正确的是（ ）

图1

5. 下列物态变化现象中，属于液化现象的是（ ） A. 湿衣服变干

B. 夏天的早晨，草地上出现露珠

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C. 冬天，水结成冰

D. 放在衣橱里的樟脑丸越来越小

6. 水是一种重要资源，与人类生物存在、工业生产等息息相关，对以下有关水的认识或观点，你认为不正确的是（ ）

A. 水的比热容比沙石、干泥土大的多，这是沿海地区昼夜温差比内陆地区低的主要原因

B. 在淡水缺乏的海岛上，可考虑用蒸馏法从海水中提取淡水 C. 水分子可通过光学显微镜观察到

D. 水能载舟是因为舟在水中受到水对它的浮力

7. 在图2所指出的四个力中，使受力物体运动状态发生改变的是（ ）

图2

8. 李文同学在体育课上练习“引体向上”，当他双臂竖直向上用手握住单杠，身体保持静止时，双手对单杠的压强最接近于（ ）

A. 5?10Pa B. 5?10Pa C. 5?10Pa D.5?10Pa

9. “曹冲称象”运用了等效的方法，巧妙地测出了大象的体重。下面是初中物理学习过程中遇到的几个研究实例：① 在研究物体受力时，引入了合力的概念；② 在研究光时，引入“光线”的概念；③ 在研究多个电阻的串联或并联时，引入了总电阻的概念；④ 在研究磁现象时，引入了“磁感线”的概念。在上述几个实例中，采用了等效法的是（ ） A. ①和② B. ①和③ C. ②和③ D. ③和④

10. 根据图3中车内乘客的反应可以判断，这辆汽车现在的运动状态可能是（ ） A. 静止 B. 突然开动 C. 突然刹车 D. 匀速行驶

2468

图3

11. 如图4所示，放在水平地面上的物体所受重力为G，系着它的一根竖直轻绳绕过光滑滑轮，它的另一端受的拉力为F，地面对物体的支持力为FN，下面关于这三个力大小的关系正确的是（ ）

茂名物理仙飒 A. F=G B. G=FN C. F=FN D. F+FN=G .FFN.G 图4 12. 在我国一些民间俗语常蕴涵着丰富的物理知识，下列俗语中对应的物理知识不正确的是（ ） A. 四两拨千斤——杠杆原理 B. 磨刀不误砍柴工——减小受力面积，增大压强 C. 坐井观天——光的反射

D. 一个巴掌拍不响——力是物体对物体的作用。

13. 在中央电视台发布的重点城市空气质量日报可看到，造成空气污染的首要污染物是可吸入颗粒物和二氧化硫。下列对其形成的主要原因分析不合理的是（ ）

A. 工业生产排放废水 B. 生活和生产中燃烧煤炭

C. 环境绿化不好，粉尘随风飘扬 D. 机动车排放尾气

14. 下列生活实例中，与连通器有关的是（ ）

A. 抽水机 B. 注射器 C. 离心式水泵 D. 三峡船闸

15. 某同学在复习过程中，对质量、速度、密度、功率、比热容、电阻和电功率等物理量按一定特征进行分类，并得出了表1，他使用的科学方法是（ ）

表1 物理量 速度、功率、电功率 质量、电阻 密度、比热容 A. 分析和归纳方法 C. 理想模型法

分类理由 都与快慢有关 都与物体本身有关 都与物质本身有关 B. 控制变量法 D. 类比法

16. 如图5所示的电路中，电阻R1?2?，R2?1?，电压U保持不变，当开关S断开时，电流表A的示数为I；当开关S闭合时，电流表A的示数为I?，则I与I?的比值为（ ） A. 1:2 B. 2:1 C. 2:3 D. 3:2 R1AUR2S 图5 17. 将一个可调温的电热器接在电源电压不变的电路中，电热器内部有两根阻值不相等的

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电热丝。当两根电热丝串联使用时，电热器消耗的总功率为220W；当只使用其中一根阻值较大的电热丝时，电热器消耗的功率为275W；若将两根电热丝并联使用，则电热器消耗的总功率为（ ）

A. 495W B. 990W C. 1100W D. 1375W

二. 多项选择题：

18. 竖直向上抛出的篮球，离开手后继续向上运动，若不考虑空气阻力，则在上升的过程中，篮球的（ ）

A. 动能增大，重力势能增大 B. 动能减小，重力势能增大

C. 动能保持不变，重力势能保持不变 D. 机械能保持不变 19. 已知两条电阻丝的阻值R1?R2，分别用P1和P2表示它们的电功率，下列说法中正确的是（ ）

A. 当电阻丝R1和R2串联接入电路中时，电功率为P1?P2 B. 当电阻丝R1和R2并联接入电路中时，电功率为P1?P2 C. 电功率P1一定大于P2

D. 电功率P1可能大于P2也可能小于P2

三. 填空题：

20. 热机是把内能转化为 能的装置，若汽油的热值是4.6?10J/kg，则燃烧2kg汽油放出的热量是 J。

21. 炎热的夏天，小红将买来的饮料放进冰箱中冷藏，饮料放进冰箱后温度降低，这是用 方法减少了饮料的内能；用钢锯锯铁棒，铁棒和锯条的温度都升高，这是用 的方法增加了它们的内能。

22. 摄影师给某班同学照毕业合影时，在取景窗中发现旁边有一位同学不在取景窗内，他应向 （填“前”或“后”）移动照相机，同时应将暗箱长度变 （填“长”或“短”）

23. 如图6所示，取一支大注射器，拉动活塞使注射器内吸进一些乙醚，取下针头，用橡皮帽把注射器的小孔堵住，向外拉动活塞到一定程度时，注射器里的液态乙醚消失，这是一个 现象，然后推活塞，可观察到又有液态乙醚出现，这表明用 方法可以使气体液化。

7

图6

24. 如图7所示，电源电压为9V并保持不变，定值电阻R为5?，滑动电阻器R0的最大

茂名物理仙飒 阻值为4?，当滑片由滑动变阻器的a端滑向b端的过程中，电压表的示数变化为 。 RaR0Vb 图7 25. 一个凸透镜的焦距是10cm，将物体放在距透镜40cm处，可以在凸透镜另一侧的光屏上得到 、 的实像， 机就是利用这个原理做成的。

26. 有“世界第三极”之称的珠穆朗玛峰的海拔高度大约是8848m。表2给出了大气压随海拔高度的变化情况。由此可知，珠穆朗玛峰顶处的大气压大约是 Pa。（表中的“mmHg”表示毫米高水银柱：?水银?13.6?103kg/m3）

表2 海拔高度h/km 大气压值p/mmHg 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 760 677 602 527 467 406 354 309 271 233 196 27. 三峡工程2003年10月完成第一期蓄水、通航和发电。水库蓄水后，水深为125m。则坝底受到水的压强是 Pa（g取10N/kg）。三峡水电站建成后，其发电功率为

1.82?1010kW，如果不计各种能量损失，三峡水电站发生10h产生 J的能量，这些

能量相当于完全燃烧 kg标准煤所产生的能量。（已知标准煤的热值为2.73×107J/kg）。 28. 小张用ADSL宽带上网搜集资料，他所用电脑的额定功率与电费标准如表3所示，若他平均每天上网约4h，则他每天上网耗电 度。同时他又申请了分时电能表，这样他每月（30天）为上网至少需支付电费 元。

表3 组件 显示器 主机 打印机 额定电压（V） 220 220 额定功率（W） 100 100 电费标准（部分） 6:00~22:00 0.61元/度 0.30元/度 220 30 22:00~6:00 29. 在图8所示的电路中，电源电压不变，灯的电阻不随温度变化。当开关S1、S2都闭合时，灯L正常发光，R1消耗的功率为36W；当开关S1、S2都断开时，灯L的功率为其额定功率的1，R2消耗的功率为2W；已知R1?R2，灯L的额定功率是 W。 4S1R1R2S2L 图8 30. 如图9所示，一个底面积为S的圆柱形容器直立漂浮于水中，这时它浸入水中部分的长度为h0。当往圆柱形容器内注入适量的水后它仍能直立漂浮于水中，这时它浸入水中部 茂名物理仙飒 分的长度变为h1。将圆柱形容器内的水换成同体积的某种液体后它仍能直立漂浮于水中，这时它浸入水中部分的长度变为h2，已知水的密度为?水，则容器内液体的密度?? 。 h0 图9 请做完之后再看答案！

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【试题答案】

一.

1. D 2. C 3. D 4. A 5. B 6. C 7. D 8. B 9. B 10. C 11. D 12. C 13. A 14. D 15. A 16. C 17. D 二.

18. BD 19. ABD 三.

20. 机械；9.2?10 22. 后；短 24. 0~4V 26. 3?10

27. 1.25?10；6.552?10；2.4?10 28. 0.8；7.2 30.

29. 24

6171047

21. 热传递；做功 23. 汽化压缩气体体积 25. 倒立；缩小；照相

h2?h0??水

h1?h0

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【试题答案】

一.

1. D 2. C 3. D 4. A 5. B 6. C 7. D 8. B 9. B 10. C 11. D 12. C 13. A 14. D 15. A 16. C 17. D 二.

18. BD 19. ABD 三.

20. 机械；9.2?10 22. 后；短 24. 0~4V 26. 3?10

27. 1.25?10；6.552?10；2.4?10 28. 0.8；7.2 30.

29. 24

6171047

21. 热传递；做功 23. 汽化压缩气体体积 25. 倒立；缩小；照相

h2?h0??水

h1?h0

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