对2012年高考“近代物理初步”试题的解析及这部分内容的教学建议

许国梁，刘祖萍，王志军

（四川职业技术学院，四川遂宁 629000）

对2012年高考“近代物理初步”试题的解析及这部分内容的教学建议

许国梁，刘祖萍，王志军

（四川职业技术学院，四川遂宁 629000）

对2012年高考有关“近代物理初步”的试题进行了解析和点评；对这部分内容的教学提出了建议．

近代物理初步；2012年高考试题；解析；教学建议

2012年普通高等学校招生全国统一考试的13套物理试卷中，考查“近代物理初步”这部分内容的试题共有11个（其中浙江卷、安徽卷无这部分内容的试题，江苏卷1个考题有3个小题，海南卷1个考题有两个小题），与2010年相比，题量减少了9个试题，难度有所降低，与2011年相比，题量减少了2个试题，难度略有降低．为了使学生进一步学好这部分内容，对近代物理初步有一个较全面的、正确的认识，本文对2012年高考“近代物理初步”这部分内容的试题进行了解析和点评，对“近代物理初步”的教学提出了建议．

1 试题

A．m=7，n=3 B．m=7，n=4

C．m=14，n=9 D．m=14，n=18

由原子核衰变时电荷数和质量数都守恒得

联立解得m=7，n=4，选项B正确，选项A、C、D错误．

该题考查了α衰变和β衰变的实质以及核反应方程的质量数和电荷数守恒．

1.2 试题2（课程标准卷）35题（1）

氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为中x是某种粒子．已知：的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u，1u=931. M eV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是＿＿，该反应释放出的能量为＿＿MeV（结果保留3位有效数字）．

解析：根据题目所给核反应方程，由质量数守恒和电荷数守恒得知粒子x是中子；由质能方程△E=△mc2，代入题设数据得该反应释放出的能量为

该题考查了轻核聚变、核反应方程的书写、质能方程的应用以及有效数字的运算，主要考查学生的理解能力和应用能力．

1.3 试题3（广东卷）18题

能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（ ）

解析：选项A是轻核聚变反应，选项C是重核裂变反应，所以选项A、C正确，选项B、D错误．

该题考查考生对核反应方程类型的识别．题目指出能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，巧妙地把科学、技术、社会联系了起来，在考查核反应方程的同时进行了S T S教育．1.4试题4（山东卷）38题（1）

解析：处于激发态的氢原子从高能级向低能级跃迁时，以光子的形式向外辐射能量．

当氢原子从第4能级跃迁到第2能级时，辐射光子能量为

1.5 试题5（江苏卷）12题C

（1）如图1所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是（ ）该题考查了玻尔氢原子理论中的能级公式

(2）一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为＿＿．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为＿＿．

（3）A、B两种光子的能量之比为2：1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．

设该金属的逸出功为W，由爱因斯坦光电效应方程EK=hν-W=ε-W得光子A照射时，光电子的最大初动能EA=εA-W，光子B照射时，光电子的最大初动能EB=εB-W．联立以上两式解出该金属的逸出功为W=EA-2EB．

该题的第（1）小题考查了玻尔的能级跃迁公式以及辐射光的波长与对应能级间能量差的关系．第（2）小题考查了核反应方程的质量数和电荷数守恒以及原子核比结合能的计算．第（3）小题考查了爱因斯坦光电效应方程的应用以及光子的能量、动量的计算，还考查了波长、频率与波速间的关系．该题考查了学生的理解能力、分析综合推理能力，有一定的难度．

1.6 试题6（福建卷）29题（1）

关于近代物理，下列说法正确的是＿＿．（填选项前的字母）

A.α射线是高速运动的氦原子

C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比

D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征．

该题考查了α射线的实质，质子与中子的区别，爱因斯坦光电效应方程，玻尔的量子观念，较全面考查了考生对近代物理学的基础知识的记忆．

1.7 试题7（天津卷）一、1

下列说法正确的是（ ）

A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期

B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子

C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力

D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

解析：放射性元素的半衰期是由放射性元素本身的性质决定的，与外部影响没有关系，选项A错误；由玻尔氢原子理论可知氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，选项B正确；遥感摄影用的是红外线，因为红外线具有较长的波长，容易发生衍射现象，选项C错误；核子在结合成原子核时出现质量亏损，由爱因斯坦质能方程E=mc2可知，由于质量亏损，要放出能量，其大小为△E=△mc2，所以原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，选项D错误．

该题考查了放射性元素的半衰期、玻尔氢原子理论、遥感摄影技术和质量亏损与核能的知识，考查的知识面较广，并且把科学、技术与社会融为了一体，有效地进行了S T S教育．

1.8 试题8（北京卷）13题

一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）

A．放出光子，能量增加

B．放出光子，能量减少

C．吸收光子，能量增加

D．吸收光子，能量减少

解析：根据玻尔氢原子理论，氢原子从高能级（n=3）跃迁到低能级（n=2），氢原子的能量减少，发射出光子，选项B正确，选项A、C、D错误．

该题考查了玻尔氢原子理论能级跃迁的相关知识，考查知识点较单一．

1.9 试题9（四川卷）17题

如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（ ）

A．从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长

B．从n=5能级跃迁到n=1能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大

C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

解析：根据玻尔氢原子理论，氢原子从m能级跃迁到n能级辐射出的电磁波的能量为

由图2可知，

E4-E3＜E3-E2，则λ43＞λ32，选项A正确；光波是电磁波，电磁波在真空中传播的速度为c=3.0× 108m/s是一个常数，选项B错；由原子核外电子的概率分布可知，当原子处于不同的能级时，电子在各处出现的概率是不一样的，电子所处的能级越高出现的概率越低，选项C错；氢原子由高能级向低能级跃迁时，是氢原子向外释放能量，不是氢原子核向外放出能量，氢原子核不发生变化，选项错．

该题考查了玻尔氢原子理论的相关知识，要求考生认识到图2是氢原子能级图，而不是氢原子核能级图，明确了这一点就不会误选D.考生对选项C无从下手选择，主要原因是学生没有记住原子处于不同能级时，电子在各处出现的概率是不一样的.如果用疏密不同的点子表示电子在各位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可形象地称做电子云．

1.10 试题10（重庆卷）19题以下是物理学史上3个著名的核反应方程：和z是三种不同的粒子，其中z是（ ）

A．α粒子B．质子C.中子D．电子

解析：根据核反应过程中质量数和电荷数守恒，联立方程组求得x为，所以选项C正确，选项A、B、D错．

该题考查了核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒的问题．解答过程要联立6个二元一次方程组求解，解方程过程需仔细．

1.11 试题11（海南卷）19题

（1）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能EK，下列说法正确的是＿＿（填入正确的选项前的字母．选对一个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分，每选错一个扣2分，最低得分为0分）．

A．对于同种金属，EK与照射光的强度无关

B．对于同种金属，EK与照射光的波长成反比

C．对于同种金属，EK与照射光的时间成正比

D对于同种金属，EK与照射光的频率成线性关系

E．对于不同种金属，若照射光频率不变，EK与金属的逸出功成线性关系

解析：（1）根据爱因斯坦光电效应方程EK=hν-W，对于同种金属，逸出功W为定值，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，与入射光照射的时间长短无关，故选项A、D对，选项C错；入射光的频率选项B错；由公式EK=hν-W可知，对于不同的金属，如果照射光的频率不变，光电子的最大初动能与金属的逸出功W成线性关系，选项E对．

该题考查了爱因斯坦光电效应方程，光电效应发生的条件，光电子的最大初动能和金属的逸出功的关系，光电效应的瞬时性等光电效应的实验规律．另外，该题共有5个选项，给分为4分，指出选对1个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分.学生很容易想到该题5个选项中有3个是对的．建议今后命题不要出现这种暗示．

（2）由题意及核反应过程的质量数和电荷数守恒可知，此α衰变的衰变方程为用ma和mTh分别表示α粒子和Th核的质量，Va和VTh分别表示α粒子和Th核的速度大小，由动量守恒定律和题设条件得

（2）式中的Ek=4.27MeV是α粒子与Th核的总动能．联立（1）、（2）、（3）式得此衰变后核的动能为

该题考查了核衰变方程、动量守恒定律、能量关系以及有效数字的计算．该题还考查了应用数学知识解决物理问题的能力，有一定的综合性和难度．

2 对“近代物理初步”的教学建议

2.1 考题分布

11个考题按考查知识点的分布如下表所示

考查知识点考题核衰变1.11.31.71.11核裂变、核聚变1.21.3核反应方程1.11.21.3 1.51.101.11玻尔氢原子理论1.41.51.6 1.71.81.9光电效应1.51.61.11质能方程1.21.7比结合能1.5 α射线、质子、中子1.6动量守恒1.11

2.2 教学建议

针对教材中“近代物理初步”的知识体系，结合2012年高考这部分内容的考题分布，为了进一步提高教学质量，对“近代物理初步”的教学作如下建议．

2.2.1 全面掌握

“近代物理初步”共有3章[1、2]，教学中不能顾此失彼，应要求学生全面掌握“近代物理初步”的知识．

2.2.2 重点突出

从2.1的试题分布表和前文对各试题的解析和点评可以看出，原子核衰变，半衰期、重核裂变、轻核聚变、核反应方程及核反应中的守恒定律，玻尔氢原子理论、原子在各能级间的辐射跃迁、光电效应的实验规律、爱因斯坦光电效应方程、光子的能量与频率和波长的关系、质能方程、α射线与质子和中子的区别，这些知识必须牢固掌握．

2.2.3 知识交叉

很多考题考查的知识点都不是单一的，如考题1.3、1.5、1.6、1.7、1.11等，近代物理知识与电磁波谱，化学知识和摄影技术的交叉，近代物理知识之间的交叉，在考查物理知识的同时还进行了S T S教育，教学时要把各知识点可能涉及到的相关知识融会贯通，努力提高学生分析问题和解决问题的能力．

[1]人民教育出版社物理室．全日制普通高级中学教科书（必修加选修）物理（第三册）[M]．第2版.北京：人民教育出版社，2006：38—85．

[2]王后雄，汪建军．教材完全解读高中物理选修3-5[M]．第4版．南宁：接力出版社，2011：57—155．

责任编辑：张隆辉

G622.479

A

1672-2094(2013)03-0123-05

2013-02-25

许国梁（1977-），男，四川遂宁人，四川职业技术学院艺体系讲师。

刘祖萍（1967-），女，四川泸州人，四川职业技术学院网电教学部副教授。