對2014年全國高考“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，梅敏，劉祖萍，王志軍

（1四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.藝體系；b.網(wǎng)電教學(xué)部；c.電子電氣工程系，四川遂寧629000；2遂寧市船山區(qū)教育科學(xué)研究所，四川遂寧629000）

對2014年全國高考“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1a，梅敏2，劉祖萍1b，王志軍1c

（1四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院a.藝體系；b.網(wǎng)電教學(xué)部；c.電子電氣工程系，四川遂寧629000；2遂寧市船山區(qū)教育科學(xué)研究所，四川遂寧629000）

對2014年全國高考涉及“近代物理初步”的試題進(jìn)行了解析和點評；對這部分內(nèi)容的教學(xué)提出了詳細(xì)的建議.

近代物理初步；2014年高考試題；解析；點評；教學(xué)建議.

2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試的13套試題中，考核“近代物理初步”這部分內(nèi)容的試題共有15個，與2010─2013年相比，題量基本持平，但試題的難度略有降低，回避了復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，很多題都是一個大題中的一個小問，突出了“初步”二字.學(xué)生只要學(xué)懂了這部分內(nèi)容的基本概念就容易得出正確答案.為了使學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好“近代物理初步”這部分內(nèi)容，對近代物理初步有一個較全面的、正確的認(rèn)識，本文對2014年高考“近代物理初步”這部分內(nèi)容的試題進(jìn)行了解析和點評，對“近代物理初步”的教學(xué)提出了詳細(xì)的建議.

1 試題

1.1 試題1（全國新課標(biāo)卷）一、14題

在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實驗中，能觀察到感應(yīng)電流的是（）

A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化

C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化

D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，選項A、B中穿過與電流表相連的回路磁通量不發(fā)生變化，故選項A、B錯誤；選項C、D中，雖然穿過與電流表相連的回路磁通量發(fā)生了變化，在回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.但在選項C中觀察時感應(yīng)電流早已消失，故選項C錯誤，只有選項D正確.

點評：該題考查物理學(xué)史及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，難度較小.

1.2 試題2（全國新課標(biāo)卷）35題（1）［選修3—5］

關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是（填正確答案標(biāo)號，選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分）

A.所有元素都可能發(fā)生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān)

C.放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性

D.α、β和γ三種射線中，γ射性的穿透能力最強

E.一個原子核在一次衰變中可同時放出α、β和γ射線

解析：在所有元素中只有具有放射性的元素才會發(fā)生核衰變，故選項A錯誤；因放射性元素的半衰期是由元素本身的性質(zhì)決定的，與其所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)都無關(guān)，所以選項B、C正確；α、β和γ這三種射線中，只有γ射線的穿透能力最強，電離能力最弱，故選項D正確；一個原子核在一次衰變中不可能同時放出α和β兩種射線，故選項E錯誤.

點評：該題考查考生對天然放射性、半衰期及三種射線特性的理解.

1.3 試題3（全國新課標(biāo)卷）35題（1）［選修3—5］

在人類對微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實驗起到了非常重要的作用.下列說法中符合歷史事實的是.（填正確答案標(biāo)號.選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分.每選錯1個扣3分，最低得分為0分）

A.密立根通過油滴實驗測出了基本電荷的數(shù)值

B.貝可勒爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核

C.居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙（P o）和鐳（R a）兩種新元素

D.盧瑟福通過α粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子

E.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷.

解析：根據(jù)物理學(xué)史等知識，該題選項A、C、E正確.

貝克勒爾主要從事電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)（發(fā)光、磷光、光譜學(xué)）方面的工作；盧瑟福通過α粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子中存在原子核，提出了原子核式結(jié)構(gòu)，所以選項B、D錯誤.

點評：該題考查物理學(xué)史等知識，只要熟記物理學(xué)史，就會選出正確答案.建議將題目選項B中的貝可勒爾改為貝克勒爾［1］，各種物理學(xué)家詞典都寫的貝克勒爾.將選項E中的“比荷”改為“荷質(zhì)比”［1］.

1.4 試題4（山東卷）39題（1）［選修3—5］

氫原子能級如圖1所示，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時，輻射光的波長為656nm.以下判斷正確的是___（雙選，填正確答案標(biāo)號）

A.氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時，輻射光的波長大于656nm

B.用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2的能級

C.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍近時最多產(chǎn)生3種譜線

D.用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級

解析：根據(jù)玻爾氫原子理論，氫原子的核外電子從高能級En向低能級Em躍遷時，輻射光子的能量等于這兩個能級的能量差，即由能級向某一低能級躍近時發(fā)出的光子的能量為

hν=En-Em

即輻射光子能量

由圖1可知，氫原子從n=2到n=1的能級差大于從n=3到n=2的能級差，故由（1）式得知氫原子從n=2躍遷到n=1的能級輻射光子的波長小于從n=3躍遷到n=2的能級輻射光子的波長，即小于656nm，故選項A錯；氫原子只有正好吸收等于兩個能級差的能量的光子才能發(fā)生躍遷，因此只有吸收波長為656nm光子的能量才能從n=1的能級躍遷到n=2能級，選項B錯誤，D正確；一群處于n=3能級的氫原子在回到n=1能級時，由譜線條數(shù)為（條），可知共有三條躍遷路徑.即從n=3到n=2，n=2到n=1，n=3到n=1，因此將發(fā)出三種不同頻率的譜線，如圖2所示，選項C正確.

點評：該題考查玻爾氫原子理論的應(yīng)用，有一定的難度，應(yīng)該注意（1）式及譜線條數(shù)計算公式的應(yīng)用.

1.5 試題5（福建卷）30題（1）［選修3—5］

如圖3所示，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是____（填選項前的字母）

A.①表示γ射線，③表示α射線

B.②表示β射線，③表示α射線

C.④表示α射線，⑤表示γ射線

D.⑤表示β射線，⑥表示α射線

解析：首先認(rèn)識α、β、γ三種射線的特性，α射線為氦核流，帶正電；β射線為高速電子流，帶負(fù)電；γ射線為波長極短的電磁波，不帶電，在電磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn).由于α射線，β射線都帶電，它們在電場中、磁場中都將發(fā)生偏轉(zhuǎn).由電場力方向與電場強度、電性的關(guān)系及左手定則或右手螺旋定則可知，軌跡③④表示α射線，軌跡①⑥表示β射線，軌跡②⑤表示γ射線，由此可知，選項A、B、D錯誤，選項C正確.

點評：該題考察α、β、γ三種射線的性質(zhì)，以及它們在電磁場中偏轉(zhuǎn)方向的判定，只要正確使用左手定則或右手螺旋定則，就不難得出正確選項.

1.6 試題6（天津卷）二、6題

下列說法正確的是

A.玻爾對氫原子光譜的研究導(dǎo)致原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立

B.可利用某些物質(zhì)在紫外線照射下發(fā)出熒光來設(shè)計防偽措施

C.天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的射線都能在電場或磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)

D.觀察者與波源互相遠(yuǎn)離時接收到波的頻率與波源頻率不同

解析：是盧瑟福α粒子散射實驗導(dǎo)致原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立，選項A錯；熒光物質(zhì)只能在紫外線照射下才能發(fā)出熒光，熒光物質(zhì)可用來設(shè)計防偽措施，選項B正確；天然放射現(xiàn)象中產(chǎn)生的帶電射線α、β射線在電場或磁場中可發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不帶電的γ射線在電場或磁場中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項C錯；由多普勒效應(yīng)可知，觀察者與波源相互遠(yuǎn)離時，接收到波的頻率變小，選項D正確.所以該題選項AC錯誤，選項B、D正確.

點評：該題考查了原子核式結(jié)構(gòu)模型的建立，防偽裝置的設(shè)計，天然放射現(xiàn)象及射線在電場、磁場中運動引起的偏轉(zhuǎn)，以及多普勒效應(yīng).考查的知識面較廣.

1.7 試題7（重慶卷）一、1題

碘131的半衰期為8天，若某藥物含有質(zhì)量為m的碘131，經(jīng)過32天后，該藥物中碘131的含量大約還有

解析：因為碘131的半衰期為8天，表示每經(jīng)過8天當(dāng)時衰變物質(zhì)就有一半的碘131發(fā)生衰變，故經(jīng)過32天，就經(jīng)過了4個半衰期，剩下還沒有衰變的碘131的含量就是原來含量的，選項C正確，A、B、D錯誤.

點評：該題考查天然放射性元素衰變的半衰期問題，要求學(xué)生牢記半衰期的概念，它表示每經(jīng)過一個半衰期，就有開始衰變時衰變物質(zhì)的一半發(fā)生了衰變.

1.8 試題18（廣東卷）二、18題

在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是（）

A.增大入射光的強度，光電流增大

B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失

C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)

D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大

解析：依題意，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，即有光電子從光電管陰極逸出，這是前提條件.當(dāng)入射光的強度增大，表示單位時間照射到金屬表面的光子數(shù)增加，從而產(chǎn)生的光電子數(shù)增加，因此光電流增大，選項A正確；因為光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件是由入射光的頻率決定的，所以減小光強，光電效應(yīng)仍然會發(fā)生，選項B錯誤；減少入射光的頻率，只要入射光的頻率仍然大于極限頻率，光電效應(yīng)還能發(fā)生，選項C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν=w0+Ekm可知，選項D正確.所以該題選項A、D正確.

點評：該題考查光電效應(yīng)有關(guān)知識，關(guān)鍵是對光電效應(yīng)方程的理解.要求學(xué)生熟記光電效應(yīng)方程hν=w0+Ekm以及方程中每一項表示的物理意義.

1.9 試題9（江蘇卷）13B（1）［選修3—4］

某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到題圖4甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖4乙所示，他改變的實驗條件可能是

A.減小光源到單縫的距離

B.減小雙縫之間的距離

C.減小雙縫到光屏之間的距離

D.換用頻率更高的單色光源

1.10 試題10（江蘇卷）13C（1）、（2）［選修3—5］

（1）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73× 1014HZ和5.44×1014HZ，在某種單色光的照射下，兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的____.

A.波長B.頻率C.能量D.動量

（2）氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷，它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是已知的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過____天，16g的衰變后還剩1g.

解析：（1）因為金屬的逸出功W=hν0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-w可知，從鉀表面飛出的光電子初動能大，從鈣表面飛出的光電子初動能小，此時光電子的能量E小，由得λ=.由此可知，從鈣表面溢出的光電子具有較長的波長，選項A正確.

點評：該題考查核反應(yīng)方程的書寫以及半衰期的定義和相關(guān)計算，有一定的難度，特別是第（2）問的第2空，考生失分會較多.

1.11 試題11（海南卷）14B 17（模塊3－5）

（1）（4分）在光電效應(yīng)實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，對于這兩個過程，下列四個物理量中，一定不同的是____.（填入正確答案標(biāo)號，選對1個得2分，選對2個得3分，選對3個得4分，有選錯的得0分）

A.遏止電壓B.飽和光電流

C.光電子的最大初動能D.逸出功

（2）（8分）一靜止原子核發(fā)生α衰變，生成一α粒子及一新核.α粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，其運動軌跡是半徑為R的圓.已知α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q；新核的質(zhì)量為M；光在真空中的速度大小為C.求衰變前原子核的質(zhì)量.

解析（1）：逸出功由金屬本身決定，不同金屬的逸出功不同，選項D正確；同一單色光照射不同的金屬發(fā)生光電效應(yīng)，因不同的金屬對應(yīng)的逸出功不同，故光電子的最大初動能Ek=hν-w也不同，對應(yīng)的遏止電壓也不同，選項AC正確；飽和光電流由入射光的光電子數(shù)決定，因題目中沒有說明入射光的強度.故有可能飽和光電流相同，也有可能不相同，B錯誤.

點評（1）：本題考查光電效應(yīng)規(guī)律和光電效應(yīng)方程，由以上解析可知，該題只有A、C、D正確，選項B是錯誤的.建議把評分標(biāo)準(zhǔn)中“有選錯的得0分”改為“選錯1個扣2分”，這樣與“選對1個得2分”相對應(yīng)，顯得更公平些.

解析（2）：設(shè)衰變產(chǎn)生的粒子的速度大小為，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得

設(shè)衰變后新核的速度大小為，衰變前后動量守恒，則有

設(shè)衰變前原子核質(zhì)量為MO，因衰變前后能量守恒，則有

聯(lián)立（1）、（2）、（3）式得

點評（2）：該題以原子核的衰變?yōu)楸尘?，考查了帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，還考查了核反應(yīng)的動量守恒定律和愛因斯坦的質(zhì)能方程，該題考查的知識面較廣，有一定的難度，建議學(xué)生認(rèn)真讀題，獨立思考，正確求解，收獲會大一些.

1.12 試題12（上海卷）15A.5

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進(jìn)行下去的粒子是

A.質(zhì)子B.中子C.β粒子D.α粒子

解析：根據(jù)重核裂變的核反應(yīng)方程，使裂變不斷進(jìn)行下去而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的粒子是中子，故選項B正確.

點評：該題考查了重核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而使原子能的大規(guī)模利用成為可能，難度較小.

1.13 試題13（上海卷）15A.6

在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是

A.光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的

B.所有金屬都存在極限頻率

C.光電流隨著入射光增強而變大

D.入射光頻率越大，光電子最大初動能越大

解析：光電效應(yīng)說明光具有粒子性，從而提示了光的波粒二象性.與光的波動理論不矛盾的只有選項C正確.

點評：光在傳播過程中表現(xiàn)出波動性，光與物質(zhì)的相互作用表現(xiàn)出粒子性，所以光具有波粒二象性.該題考查了光電效應(yīng)和光的波動理論.

2 教學(xué)建議

針對教材中“近代物理初步”的知識體系，結(jié)合2014年高考這部分內(nèi)容的15個考題分布及試題的難易程度，為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，對“近代物理初步”的教學(xué)建議如下.

2.1 全面掌握

2014年高考物理試卷中涉及近代物理知識的考題共有15個，其中涉及到選修3—5中內(nèi)容的試題有8個，選修3—3的有1個，選修3—4的有1個；涉及光電效應(yīng)內(nèi)容的試題有5個；涉及放射性相關(guān)內(nèi)容的試題有8個.顯然，選修3—5模塊及光電效應(yīng)、放射性衰變是這次考試的重點內(nèi)容，無論是教材中的必修，還是選修內(nèi)容都不能掉以輕心.例如密立根油滴實驗，是選修3—1（P.27—29）發(fā)展空間課外閱覽內(nèi)容，前面1.3題中就涉及到密立根油滴實驗的內(nèi)容.

雖然全國各省市對選修教材的要求各不相同，但作為學(xué)生來說，把教材中的內(nèi)容都學(xué)一學(xué)，一定是有利無弊的.

2.2 突出重點

從1中對2014年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試的15個物理試題的解析及點評可以看出，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、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程、光子的能量與其頻率和波長的關(guān)系、德布羅意物質(zhì)波、質(zhì)能方程、α射線與質(zhì)子和中子的區(qū)別等，這些知識必須牢固掌握.

2.3 知識交叉

從1中的15個有關(guān)近代物理學(xué)知識的考題可知，很多考題考查的知識點都不是單一的，如1.3題，共5個選項涉及6個知識點.在教學(xué)中要把有關(guān)近代物理學(xué)的各知識點可能涉及到的相關(guān)知識盡力融會貫通，努力提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，真正學(xué)好“近代物理初步”的全部知識.

2.4 關(guān)注近代物理學(xué)方面的新信息

在新知識暴漲的時代，隨著人類對自然界的認(rèn)識不斷深化，自然科學(xué)方面的新信息不斷涌現(xiàn)，需要人類不斷學(xué)習(xí)新知識，掌握新信息.例如，強激光的出現(xiàn)豐富了人們對光電效應(yīng)的認(rèn)識，由傳統(tǒng)的單光子光電效應(yīng)發(fā)展為多光子光電效應(yīng)已成為可能，且已被實驗證實.

［1］（蘇）50.A赫拉莫夫.世界物理學(xué)家詞典［M］.梁寶洪，譯.長沙：湖南教育出版社，1987：35—36，334—335.

［2］教育科學(xué)出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理必修2［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2005：90—92.

［3］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

G623

A

1672-2094（2015）03-0081-05

2015-03-14

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

梅敏（1964-），男，四川遂寧人，中學(xué)高級教師.研究方向：基礎(chǔ)教育教學(xué)研究與指導(dǎo).