對2012年高考“近代物理初步”試題的解析及這部分內容的教學建議

許國梁，劉祖萍，王志軍

（四川職業技術學院，四川遂寧 629000）

對2012年高考“近代物理初步”試題的解析及這部分內容的教學建議

許國梁，劉祖萍，王志軍

（四川職業技術學院，四川遂寧 629000）

對2012年高考有關“近代物理初步”的試題進行了解析和點評；對這部分內容的教學提出了建議．

近代物理初步；2012年高考試題；解析；教學建議

2012年普通高等學校招生全國統一考試的13套物理試卷中，考查“近代物理初步”這部分內容的試題共有11個（其中浙江卷、安徽卷無這部分內容的試題，江蘇卷1個考題有3個小題，海南卷1個考題有兩個小題），與2010年相比，題量減少了9個試題，難度有所降低，與2011年相比，題量減少了2個試題，難度略有降低．為了使學生進一步學好這部分內容，對近代物理初步有一個較全面的、正確的認識，本文對2012年高考“近代物理初步”這部分內容的試題進行了解析和點評，對“近代物理初步”的教學提出了建議．

1 試題

A．m=7，n=3 B．m=7，n=4

C．m=14，n=9 D．m=14，n=18

由原子核衰變時電荷數和質量數都守恒得

聯立解得m=7，n=4，選項B正確，選項A、C、D錯誤．

該題考查了α衰變和β衰變的實質以及核反應方程的質量數和電荷數守恒．

1.2 試題2（課程標準卷）35題（1）

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

解析：根據題目所給核反應方程，由質量數守恒和電荷數守恒得知粒子x是中子；由質能方程△E=△mc2，代入題設數據得該反應釋放出的能量為

該題考查了輕核聚變、核反應方程的書寫、質能方程的應用以及有效數字的運算，主要考查學生的理解能力和應用能力．

1.3 試題3（廣東卷）18題

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

解析：選項A是輕核聚變反應，選項C是重核裂變反應，所以選項A、C正確，選項B、D錯誤．

該題考查考生對核反應方程類型的識別．題目指出能源是社會發展的基礎，發展核能是解決能源問題的途徑之一，巧妙地把科學、技術、社會聯系了起來，在考查核反應方程的同時進行了S T S教育．1.4試題4（山東卷）38題（1）

解析：處于激發態的氫原子從高能級向低能級躍遷時，以光子的形式向外輻射能量．

當氫原子從第4能級躍遷到第2能級時，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圖，a、b、c為原子躍遷發出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，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公式

(2）一個中子與某原子核發生核反應，生成一個氘核，其核反應方程式為＿＿．該反應放出的能量為Q，則氘核的比結合能為＿＿．

（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生光電效應，且所產生的光電子最大初動能分別為EA、EB，求A、B兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功．

設該金屬的逸出功為W，由愛因斯坦光電效應方程EK=hν-W=ε-W得光子A照射時，光電子的最大初動能EA=εA-W，光子B照射時，光電子的最大初動能EB=εB-W．聯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躍遷公式以及輻射光的波長與對應能級間能量差的關系．第（2）小題考查了核反應方程的質量數和電荷數守恒以及原子核比結合能的計算．第（3）小題考查了愛因斯坦光電效應方程的應用以及光子的能量、動量的計算，還考查了波長、頻率與波速間的關系．該題考查了學生的理解能力、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）

關于近代物理，下列說法正確的是＿＿．（填選項前的字母）

A.α射線是高速運動的氦原子

C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與照射光的頻率成正比

D．玻爾將量子觀念引入原子領域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征．

該題考查了α射線的實質，質子與中子的區別，愛因斯坦光電效應方程，玻爾的量子觀念，較全面考查了考生對近代物理學的基礎知識的記憶．

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態躍遷到基態時會放出光子

C.從高空對地面進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存在時的總質量小于該原子核的質量

解析：放射性元素的半衰期是由放射性元素本身的性質決定的，與外部影響沒有關系，選項A錯誤；由玻爾氫原子理論可知氫原子從激發態躍遷到基態時會放出光子，選項B正確；遙感攝影用的是紅外線，因為紅外線具有較長的波長，容易發生衍射現象，選項C錯誤；核子在結合成原子核時出現質量虧損，由愛因斯坦質能方程E=mc2可知，由于質量虧損，要放出能量，其大小為△E=△mc2，所以原子核所含核子單獨存在時的總質量大于該原子核的質量，選項D錯誤．

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

1.8 試題8（北京卷）13題

一個氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級，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：根據玻爾氫原子理論，氫原子從高能級（n=3）躍遷到低能級（n=2），氫原子的能量減少，發射出光子，選項B正確，選項A、C、D錯誤．

該題考查了玻爾氫原子理論能級躍遷的相關知識，考查知識點較單一．

1.9 試題9（四川卷）17題

如圖2為氫原子能級示意圖的一部分，則氫原子（ ）

A．從n=4能級躍遷到n=3能級比從n=3能級躍遷到n=2能級輻射出電磁波的波長長

B．從n=5能級躍遷到n=1能級比從n=5能級躍遷到n=4能級輻射出電磁波的速度大

C．處于不同能級時，核外電子在各處出現的概率是一樣的

D．從高能級向低能級躍遷時，氫原子核一定向外放出能量

解析：根據玻爾氫原子理論，氫原子從m能級躍遷到n能級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是一個常數，選項B錯；由原子核外電子的概率分布可知，當原子處于不同的能級時，電子在各處出現的概率是不一樣的，電子所處的能級越高出現的概率越低，選項C錯；氫原子由高能級向低能級躍遷時，是氫原子向外釋放能量，不是氫原子核向外放出能量，氫原子核不發生變化，選項錯．

該題考查了玻爾氫原子理論的相關知識，要求考生認識到圖2是氫原子能級圖，而不是氫原子核能級圖，明確了這一點就不會誤選D.考生對選項C無從下手選擇，主要原因是學生沒有記住原子處于不同能級時，電子在各處出現的概率是不一樣的.如果用疏密不同的點子表示電子在各位置出現的概率，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題以下是物理學史上3個著名的核反應方程：和z是三種不同的粒子，其中z是（ ）

A．α粒子B．質子C.中子D．電子

解析：根據核反應過程中質量數和電荷數守恒，聯立方程組求得x為，所以選項C正確，選項A、B、D錯．

該題考查了核反應過程中質量數守恒和電荷數守恒的問題．解答過程要聯立6個二元一次方程組求解，解方程過程需仔細．

1.11 試題11（海南卷）19題

（1）產生光電效應時，關于逸出光電子的最大初動能EK，下列說法正確的是＿＿（填入正確的選項前的字母．選對一個給2分，選對2個給3分，選對3個給4分，每選錯一個扣2分，最低得分為0分）．

A．對于同種金屬，EK與照射光的強度無關

B．對于同種金屬，EK與照射光的波長成反比

C．對于同種金屬，EK與照射光的時間成正比

D對于同種金屬，EK與照射光的頻率成線性關系

E．對于不同種金屬，若照射光頻率不變，EK與金屬的逸出功成線性關系

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

該題考查了愛因斯坦光電效應方程，光電效應發生的條件，光電子的最大初動能和金屬的逸出功的關系，光電效應的瞬時性等光電效應的實驗規律．另外，該題共有5個選項，給分為4分，指出選對1個給2分，選對2個給3分，選對3個給4分.學生很容易想到該題5個選項中有3個是對的．建議今后命題不要出現這種暗示．

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

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

該題考查了核衰變方程、動量守恒定律、能量關系以及有效數字的計算．該題還考查了應用數學知識解決物理問題的能力，有一定的綜合性和難度．

2 對“近代物理初步”的教學建議

2.1 考題分布

11個考題按考查知識點的分布如下表所示

考查知識點考題核衰變1.11.31.71.11核裂變、核聚變1.21.3核反應方程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1.51.61.11質能方程1.21.7比結合能1.5 α射線、質子、中子1.6動量守恒1.11

2.2 教學建議

針對教材中“近代物理初步”的知識體系，結合2012年高考這部分內容的考題分布，為了進一步提高教學質量，對“近代物理初步”的教學作如下建議．

2.2.1 全面掌握

“近代物理初步”共有3章[1、2]，教學中不能顧此失彼，應要求學生全面掌握“近代物理初步”的知識．

2.2.2 重點突出

從2.1的試題分布表和前文對各試題的解析和點評可以看出，原子核衰變，半衰期、重核裂變、輕核聚變、核反應方程及核反應中的守恒定律，玻爾氫原子理論、原子在各能級間的輻射躍遷、光電效應的實驗規律、愛因斯坦光電效應方程、光子的能量與頻率和波長的關系、質能方程、α射線與質子和中子的區別，這些知識必須牢固掌握．

2.2.3 知識交叉

很多考題考查的知識點都不是單一的，如考題1.3、1.5、1.6、1.7、1.11等，近代物理知識與電磁波譜，化學知識和攝影技術的交叉，近代物理知識之間的交叉，在考查物理知識的同時還進行了S T S教育，教學時要把各知識點可能涉及到的相關知識融會貫通，努力提高學生分析問題和解決問題的能力．

[1]人民教育出版社物理室．全日制普通高級中學教科書（必修加選修）物理（第三冊）[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，四川職業技術學院藝體系講師。

劉祖萍（1967-），女，四川瀘州人，四川職業技術學院網電教學部副教授。