對(duì)2012年高考“近代物理初步”試題的解析及這部分內(nèi)容的教學(xué)建議

許國梁，劉祖萍，王志軍

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川遂寧 629000）

對(duì)2012年高考“近代物理初步”試題的解析及這部分內(nèi)容的教學(xué)建議

許國梁，劉祖萍，王志軍

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川遂寧 629000）

對(duì)2012年高考有關(guān)“近代物理初步”的試題進(jìn)行了解析和點(diǎn)評(píng)；對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)提出了建議．

近代物理初步；2012年高考試題；解析；教學(xué)建議

2012年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試的13套物理試卷中，考查“近代物理初步”這部分內(nèi)容的試題共有11個(gè)（其中浙江卷、安徽卷無這部分內(nèi)容的試題，江蘇卷1個(gè)考題有3個(gè)小題，海南卷1個(gè)考題有兩個(gè)小題），與2010年相比，題量減少了9個(gè)試題，難度有所降低，與2011年相比，題量減少了2個(gè)試題，難度略有降低．為了使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好這部分內(nèi)容，對(duì)近代物理初步有一個(gè)較全面的、正確的認(rèn)識(shí)，本文對(duì)2012年高考“近代物理初步”這部分內(nèi)容的試題進(jìn)行了解析和點(diǎn)評(píng)，對(duì)“近代物理初步”的教學(xué)提出了建議．

1 試題

A．m=7，n=3 B．m=7，n=4

C．m=14，n=9 D．m=14，n=18

由原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒得

聯(lián)立解得m=7，n=4，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．

該題考查了α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)以及核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒．

1.2 試題2（課程標(biāo)準(zhǔn)卷）35題（1）

氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為中x是某種粒子．已知：的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u=931. M eV/c2，c是真空中的光速．由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是＿＿，該反應(yīng)釋放出的能量為＿＿M(jìn)eV（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）．

解析：根據(jù)題目所給核反應(yīng)方程，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得知粒子x是中子；由質(zhì)能方程△E=△mc2，代入題設(shè)數(shù)據(jù)得該反應(yīng)釋放出的能量為

該題考查了輕核聚變、核反應(yīng)方程的書寫、質(zhì)能方程的應(yīng)用以及有效數(shù)字的運(yùn)算，主要考查學(xué)生的理解能力和應(yīng)用能力．

1.3 試題3（廣東卷）18題

能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，下列釋放核能的反應(yīng)方程，表述正確的有（ ）

解析：選項(xiàng)A是輕核聚變反應(yīng)，選項(xiàng)C是重核裂變反應(yīng)，所以選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．

該題考查考生對(duì)核反應(yīng)方程類型的識(shí)別．題目指出能源是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一，巧妙地把科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)聯(lián)系了起來，在考查核反應(yīng)方程的同時(shí)進(jìn)行了S T S教育．1.4試題4（山東卷）38題（1）

解析：處于激發(fā)態(tài)的氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，以光子的形式向外輻射能量．

當(dāng)氫原子從第4能級(jí)躍遷到第2能級(jí)時(shí)，輻射光子能量為

1.5 試題5（江蘇卷）12題C

（1）如圖1所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是（ ）該題考查了玻爾氫原子理論中的能級(jí)公式

(2）一個(gè)中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng)，生成一個(gè)氘核，其核反應(yīng)方程式為＿＿．該反應(yīng)放出的能量為Q，則氘核的比結(jié)合能為＿＿．

（3）A、B兩種光子的能量之比為2：1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB，求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功．

設(shè)該金屬的逸出功為W，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK=hν-W=ε-W得光子A照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能EA=εA-W，光子B照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能EB=εB-W．聯(lián)立以上兩式解出該金屬的逸出功為W=EA-2EB．

該題的第（1）小題考查了玻爾的能級(jí)躍遷公式以及輻射光的波長與對(duì)應(yīng)能級(jí)間能量差的關(guān)系．第（2）小題考查了核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒以及原子核比結(jié)合能的計(jì)算．第（3）小題考查了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的應(yīng)用以及光子的能量、動(dòng)量的計(jì)算，還考查了波長、頻率與波速間的關(guān)系．該題考查了學(xué)生的理解能力、分析綜合推理能力，有一定的難度．

1.6 試題6（福建卷）29題（1）

關(guān)于近代物理，下列說法正確的是＿＿．（填選項(xiàng)前的字母）

A.α射線是高速運(yùn)動(dòng)的氦原子

C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能與照射光的頻率成正比

D．玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征．

該題考查了α射線的實(shí)質(zhì)，質(zhì)子與中子的區(qū)別，愛因斯坦光電效應(yīng)方程，玻爾的量子觀念，較全面考查了考生對(duì)近代物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)的記憶．

1.7 試題7（天津卷）一、1

下列說法正確的是（ ）

A.采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期

B.由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子

C.從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力

D.原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量

解析：放射性元素的半衰期是由放射性元素本身的性質(zhì)決定的，與外部影響沒有關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由玻爾氫原子理論可知?dú)湓訌募ぐl(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子，選項(xiàng)B正確；遙感攝影用的是紅外線，因?yàn)榧t外線具有較長的波長，容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，由愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2可知，由于質(zhì)量虧損，要放出能量，其大小為△E=△mc2，所以原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．

該題考查了放射性元素的半衰期、玻爾氫原子理論、遙感攝影技術(shù)和質(zhì)量虧損與核能的知識(shí)，考查的知識(shí)面較廣，并且把科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)融為了一體，有效地進(jìn)行了S T S教育．

1.8 試題8（北京卷）13題

一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)，該氫原子（ ）

A．放出光子，能量增加

B．放出光子，能量減少

C．吸收光子，能量增加

D．吸收光子，能量減少

解析：根據(jù)玻爾氫原子理論，氫原子從高能級(jí)（n=3）躍遷到低能級(jí)（n=2），氫原子的能量減少，發(fā)射出光子，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．

該題考查了玻爾氫原子理論能級(jí)躍遷的相關(guān)知識(shí)，考查知識(shí)點(diǎn)較單一．

1.9 試題9（四川卷）17題

如圖2為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子（ ）

A．從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出電磁波的波長長

B．從n=5能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)比從n=5能級(jí)躍遷到n=4能級(jí)輻射出電磁波的速度大

C．處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的

D．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子核一定向外放出能量

解析：根據(jù)玻爾氫原子理論，氫原子從m能級(jí)躍遷到n能級(jí)輻射出的電磁波的能量為

由圖2可知，

E4-E3＜E3-E2，則λ43＞λ32，選項(xiàng)A正確；光波是電磁波，電磁波在真空中傳播的速度為c=3.0× 108m/s是一個(gè)常數(shù)，選項(xiàng)B錯(cuò)；由原子核外電子的概率分布可知，當(dāng)原子處于不同的能級(jí)時(shí)，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的，電子所處的能級(jí)越高出現(xiàn)的概率越低，選項(xiàng)C錯(cuò)；氫原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，是氫原子向外釋放能量，不是氫原子核向外放出能量，氫原子核不發(fā)生變化，選項(xiàng)錯(cuò)．

該題考查了玻爾氫原子理論的相關(guān)知識(shí)，要求考生認(rèn)識(shí)到圖2是氫原子能級(jí)圖，而不是氫原子核能級(jí)圖，明確了這一點(diǎn)就不會(huì)誤選D.考生對(duì)選項(xiàng)C無從下手選擇，主要原因是學(xué)生沒有記住原子處于不同能級(jí)時(shí)，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的.如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，可形象地稱做電子云．

1.10 試題10（重慶卷）19題以下是物理學(xué)史上3個(gè)著名的核反應(yīng)方程：和z是三種不同的粒子，其中z是（ ）

A．α粒子B．質(zhì)子C.中子D．電子

解析：根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，聯(lián)立方程組求得x為，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)．

該題考查了核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的問題．解答過程要聯(lián)立6個(gè)二元一次方程組求解，解方程過程需仔細(xì)．

1.11 試題11（海南卷）19題

（1）產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能EK，下列說法正確的是＿＿（填入正確的選項(xiàng)前的字母．選對(duì)一個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)給3分，選對(duì)3個(gè)給4分，每選錯(cuò)一個(gè)扣2分，最低得分為0分）．

A．對(duì)于同種金屬，EK與照射光的強(qiáng)度無關(guān)

B．對(duì)于同種金屬，EK與照射光的波長成反比

C．對(duì)于同種金屬，EK與照射光的時(shí)間成正比

D對(duì)于同種金屬，EK與照射光的頻率成線性關(guān)系

E．對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，EK與金屬的逸出功成線性關(guān)系

解析：（1）根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK=hν-W，對(duì)于同種金屬，逸出功W為定值，光電子的最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，與入射光照射的時(shí)間長短無關(guān)，故選項(xiàng)A、D對(duì)，選項(xiàng)C錯(cuò)；入射光的頻率選項(xiàng)B錯(cuò)；由公式EK=hν-W可知，對(duì)于不同的金屬，如果照射光的頻率不變，光電子的最大初動(dòng)能與金屬的逸出功W成線性關(guān)系，選項(xiàng)E對(duì)．

該題考查了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電效應(yīng)發(fā)生的條件，光電子的最大初動(dòng)能和金屬的逸出功的關(guān)系，光電效應(yīng)的瞬時(shí)性等光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．另外，該題共有5個(gè)選項(xiàng)，給分為4分，指出選對(duì)1個(gè)給2分，選對(duì)2個(gè)給3分，選對(duì)3個(gè)給4分.學(xué)生很容易想到該題5個(gè)選項(xiàng)中有3個(gè)是對(duì)的．建議今后命題不要出現(xiàn)這種暗示．

（2）由題意及核反應(yīng)過程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，此α衰變的衰變方程為用ma和mTh分別表示α粒子和Th核的質(zhì)量，Va和VTh分別表示α粒子和Th核的速度大小，由動(dòng)量守恒定律和題設(shè)條件得

（2）式中的Ek=4.27MeV是α粒子與Th核的總動(dòng)能．聯(lián)立（1）、（2）、（3）式得此衰變后核的動(dòng)能為

該題考查了核衰變方程、動(dòng)量守恒定律、能量關(guān)系以及有效數(shù)字的計(jì)算．該題還考查了應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力，有一定的綜合性和難度．

2 對(duì)“近代物理初步”的教學(xué)建議

2.1 考題分布

11個(gè)考題按考查知識(shí)點(diǎn)的分布如下表所示

考查知識(shí)點(diǎn)考題核衰變1.11.31.71.11核裂變、核聚變1.21.3核反應(yīng)方程1.11.21.3 1.51.101.11玻爾氫原子理論1.41.51.6 1.71.81.9光電效應(yīng)1.51.61.11質(zhì)能方程1.21.7比結(jié)合能1.5 α射線、質(zhì)子、中子1.6動(dòng)量守恒1.11

2.2 教學(xué)建議

針對(duì)教材中“近代物理初步”的知識(shí)體系，結(jié)合2012年高考這部分內(nèi)容的考題分布，為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)“近代物理初步”的教學(xué)作如下建議．

2.2.1 全面掌握

“近代物理初步”共有3章[1、2]，教學(xué)中不能顧此失彼，應(yīng)要求學(xué)生全面掌握“近代物理初步”的知識(shí)．

2.2.2 重點(diǎn)突出

從2.1的試題分布表和前文對(duì)各試題的解析和點(diǎn)評(píng)可以看出，原子核衰變，半衰期、重核裂變、輕核聚變、核反應(yīng)方程及核反應(yīng)中的守恒定律，玻爾氫原子理論、原子在各能級(jí)間的輻射躍遷、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律、愛因斯坦光電效應(yīng)方程、光子的能量與頻率和波長的關(guān)系、質(zhì)能方程、α射線與質(zhì)子和中子的區(qū)別，這些知識(shí)必須牢固掌握．

2.2.3 知識(shí)交叉

很多考題考查的知識(shí)點(diǎn)都不是單一的，如考題1.3、1.5、1.6、1.7、1.11等，近代物理知識(shí)與電磁波譜，化學(xué)知識(shí)和攝影技術(shù)的交叉，近代物理知識(shí)之間的交叉，在考查物理知識(shí)的同時(shí)還進(jìn)行了S T S教育，教學(xué)時(shí)要把各知識(shí)點(diǎn)可能涉及到的相關(guān)知識(shí)融會(huì)貫通，努力提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力．

[1]人民教育出版社物理室．全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修加選修）物理（第三冊(cè)）[M]．第2版.北京：人民教育出版社，2006：38—85．

[2]王后雄，汪建軍．教材完全解讀高中物理選修3-5[M]．第4版．南寧：接力出版社，2011：57—155．

責(zé)任編輯：張隆輝

G622.479

A

1672-2094(2013)03-0123-05

2013-02-25

許國梁（1977-），男，四川遂寧人，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝體系講師。

劉祖萍（1967-），女，四川瀘州人，四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)電教學(xué)部副教授。