对2014年全国高考“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，梅敏，刘祖萍，王志军

（1四川职业技术学院a.艺体系；b.网电教学部；c.电子电气工程系，四川遂宁629000；2遂宁市船山区教育科学研究所，四川遂宁629000）

对2014年全国高考“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1a，梅敏2，刘祖萍1b，王志军1c

（1四川职业技术学院a.艺体系；b.网电教学部；c.电子电气工程系，四川遂宁629000；2遂宁市船山区教育科学研究所，四川遂宁629000）

对2014年全国高考涉及“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详细的建议.

近代物理初步；2014年高考试题；解析；点评；教学建议.

2014年普通高等学校招生全国统一考试的13套试题中，考核“近代物理初步”这部分内容的试题共有15个，与2010─2013年相比，题量基本持平，但试题的难度略有降低，回避了复杂的数学运算，很多题都是一个大题中的一个小问，突出了“初步”二字.学生只要学懂了这部分内容的基本概念就容易得出正确答案.为了使学生进一步学好“近代物理初步”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2014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”的教学提出了详细的建议.

1 试题

1.1 试题1（全国新课标卷）一、14题

在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（）

A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化

B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化

C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化

D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化

解析：根据法拉第电磁感应定律，产生感应电流的条件是穿过闭合回路中的磁通量发生变化，选项A、B中穿过与电流表相连的回路磁通量不发生变化，故选项A、B错误；选项C、D中，虽然穿过与电流表相连的回路磁通量发生了变化，在回路中产生了感应电流.但在选项C中观察时感应电流早已消失，故选项C错误，只有选项D正确.

点评：该题考查物理学史及产生感应电流的条件，难度较小.

1.2 试题2（全国新课标卷）35题（1）［选修3—5］

关于天然放射性，下列说法正确的是（填正确答案标号，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A.所有元素都可能发生衰变

B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关

C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D.α、β和γ三种射线中，γ射性的穿透能力最强

E.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ射线

解析：在所有元素中只有具有放射性的元素才会发生核衰变，故选项A错误；因放射性元素的半衰期是由元素本身的性质决定的，与其所处的物理状态和化学状态都无关，所以选项B、C正确；α、β和γ这三种射线中，只有γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故选项D正确；一个原子核在一次衰变中不可能同时放出α和β两种射线，故选项E错误.

点评：该题考查考生对天然放射性、半衰期及三种射线特性的理解.

1.3 试题3（全国新课标卷）35题（1）［选修3—5］

在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用.下列说法中符合历史事实的是.（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值

B.贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核

C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（P o）和镭（R a）两种新元素

D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子

E.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷.

解析：根据物理学史等知识，该题选项A、C、E正确.

贝克勒尔主要从事电学、磁学、光学（发光、磷光、光谱学）方面的工作；卢瑟福通过α粒子散射实验发现了原子中存在原子核，提出了原子核式结构，所以选项B、D错误.

点评：该题考查物理学史等知识，只要熟记物理学史，就会选出正确答案.建议将题目选项B中的贝可勒尔改为贝克勒尔［1］，各种物理学家词典都写的贝克勒尔.将选项E中的“比荷”改为“荷质比”［1］.

1.4 试题4（山东卷）39题（1）［选修3—5］

氢原子能级如图1所示，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是___（双选，填正确答案标号）

A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nm

B.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级

C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃近时最多产生3种谱线

D.用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级

解析：根据玻尔氢原子理论，氢原子的核外电子从高能级En向低能级Em跃迁时，辐射光子的能量等于这两个能级的能量差，即由能级向某一低能级跃近时发出的光子的能量为

hν=En-Em

即辐射光子能量

由图1可知，氢原子从n=2到n=1的能级差大于从n=3到n=2的能级差，故由（1）式得知氢原子从n=2跃迁到n=1的能级辐射光子的波长小于从n=3跃迁到n=2的能级辐射光子的波长，即小于656nm，故选项A错；氢原子只有正好吸收等于两个能级差的能量的光子才能发生跃迁，因此只有吸收波长为656nm光子的能量才能从n=1的能级跃迁到n=2能级，选项B错误，D正确；一群处于n=3能级的氢原子在回到n=1能级时，由谱线条数为（条），可知共有三条跃迁路径.即从n=3到n=2，n=2到n=1，n=3到n=1，因此将发出三种不同频率的谱线，如图2所示，选项C正确.

点评：该题考查玻尔氢原子理论的应用，有一定的难度，应该注意（1）式及谱线条数计算公式的应用.

1.5 试题5（福建卷）30题（1）［选修3—5］

如图3所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是____（填选项前的字母）

A.①表示γ射线，③表示α射线

B.②表示β射线，③表示α射线

C.④表示α射线，⑤表示γ射线

D.⑤表示β射线，⑥表示α射线

解析：首先认识α、β、γ三种射线的特性，α射线为氦核流，带正电；β射线为高速电子流，带负电；γ射线为波长极短的电磁波，不带电，在电磁场中不发生偏转.由于α射线，β射线都带电，它们在电场中、磁场中都将发生偏转.由电场力方向与电场强度、电性的关系及左手定则或右手螺旋定则可知，轨迹③④表示α射线，轨迹①⑥表示β射线，轨迹②⑤表示γ射线，由此可知，选项A、B、D错误，选项C正确.

点评：该题考察α、β、γ三种射线的性质，以及它们在电磁场中偏转方向的判定，只要正确使用左手定则或右手螺旋定则，就不难得出正确选项.

1.6 试题6（天津卷）二、6题

下列说法正确的是

A.玻尔对氢原子光谱的研究导致原子核式结构模型的建立

B.可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施

C.天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转

D.观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同

解析：是卢瑟福α粒子散射实验导致原子核式结构模型的建立，选项A错；荧光物质只能在紫外线照射下才能发出荧光，荧光物质可用来设计防伪措施，选项B正确；天然放射现象中产生的带电射线α、β射线在电场或磁场中可发生偏转，不带电的γ射线在电场或磁场中不会发生偏转，选项C错；由多普勒效应可知，观察者与波源相互远离时，接收到波的频率变小，选项D正确.所以该题选项AC错误，选项B、D正确.

点评：该题考查了原子核式结构模型的建立，防伪装置的设计，天然放射现象及射线在电场、磁场中运动引起的偏转，以及多普勒效应.考查的知识面较广.

1.7 试题7（重庆卷）一、1题

碘131的半衰期为8天，若某药物含有质量为m的碘131，经过32天后，该药物中碘131的含量大约还有

解析：因为碘131的半衰期为8天，表示每经过8天当时衰变物质就有一半的碘131发生衰变，故经过32天，就经过了4个半衰期，剩下还没有衰变的碘131的含量就是原来含量的，选项C正确，A、B、D错误.

点评：该题考查天然放射性元素衰变的半衰期问题，要求学生牢记半衰期的概念，它表示每经过一个半衰期，就有开始衰变时衰变物质的一半发生了衰变.

1.8 试题18（广东卷）二、18题

在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（）

A.增大入射光的强度，光电流增大

B.减小入射光的强度，光电效应现象消失

C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大

解析：依题意，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，即有光电子从光电管阴极逸出，这是前提条件.当入射光的强度增大，表示单位时间照射到金属表面的光子数增加，从而产生的光电子数增加，因此光电流增大，选项A正确；因为光电效应产生的条件是由入射光的频率决定的，所以减小光强，光电效应仍然会发生，选项B错误；减少入射光的频率，只要入射光的频率仍然大于极限频率，光电效应还能发生，选项C错误；根据爱因斯坦光电效应方程hν=w0+Ekm可知，选项D正确.所以该题选项A、D正确.

点评：该题考查光电效应有关知识，关键是对光电效应方程的理解.要求学生熟记光电效应方程hν=w0+Ekm以及方程中每一项表示的物理意义.

1.9 试题9（江苏卷）13B（1）［选修3—4］

某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到题图4甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图4乙所示，他改变的实验条件可能是

A.减小光源到单缝的距离

B.减小双缝之间的距离

C.减小双缝到光屏之间的距离

D.换用频率更高的单色光源

1.10 试题10（江苏卷）13C（1）、（2）［选修3—5］

（1）已知钙和钾的截止频率分别为7.73× 1014HZ和5.44×1014HZ，在某种单色光的照射下，两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的____.

A.波长B.频率C.能量D.动量

（2）氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程是已知的半衰期约为3.8天，则约经过____天，16g的衰变后还剩1g.

解析：（1）因为金属的逸出功W=hν0，根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-w可知，从钾表面飞出的光电子初动能大，从钙表面飞出的光电子初动能小，此时光电子的能量E小，由得λ=.由此可知，从钙表面溢出的光电子具有较长的波长，选项A正确.

点评：该题考查核反应方程的书写以及半衰期的定义和相关计算，有一定的难度，特别是第（2）问的第2空，考生失分会较多.

1.11 试题11（海南卷）14B 17（模块3－5）

（1）（4分）在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是____.（填入正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分，有选错的得0分）

A.遏止电压B.饱和光电流

C.光电子的最大初动能D.逸出功

（2）（8分）一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核.α粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆.已知α粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为C.求衰变前原子核的质量.

解析（1）：逸出功由金属本身决定，不同金属的逸出功不同，选项D正确；同一单色光照射不同的金属发生光电效应，因不同的金属对应的逸出功不同，故光电子的最大初动能Ek=hν-w也不同，对应的遏止电压也不同，选项AC正确；饱和光电流由入射光的光电子数决定，因题目中没有说明入射光的强度.故有可能饱和光电流相同，也有可能不相同，B错误.

点评（1）：本题考查光电效应规律和光电效应方程，由以上解析可知，该题只有A、C、D正确，选项B是错误的.建议把评分标准中“有选错的得0分”改为“选错1个扣2分”，这样与“选对1个得2分”相对应，显得更公平些.

解析（2）：设衰变产生的粒子的速度大小为，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得

设衰变后新核的速度大小为，衰变前后动量守恒，则有

设衰变前原子核质量为MO，因衰变前后能量守恒，则有

联立（1）、（2）、（3）式得

点评（2）：该题以原子核的衰变为背景，考查了带电粒子在磁场中的运动规律，还考查了核反应的动量守恒定律和爱因斯坦的质能方程，该题考查的知识面较广，有一定的难度，建议学生认真读题，独立思考，正确求解，收获会大一些.

1.12 试题12（上海卷）15A.5

链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是

A.质子B.中子C.β粒子D.α粒子

解析：根据重核裂变的核反应方程，使裂变不断进行下去而形成链式反应的粒子是中子，故选项B正确.

点评：该题考查了重核裂变的链式反应，从而使原子能的大规模利用成为可能，难度较小.

1.13 试题13（上海卷）15A.6

在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是

A.光电效应是瞬时发生的

B.所有金属都存在极限频率

C.光电流随着入射光增强而变大

D.入射光频率越大，光电子最大初动能越大

解析：光电效应说明光具有粒子性，从而提示了光的波粒二象性.与光的波动理论不矛盾的只有选项C正确.

点评：光在传播过程中表现出波动性，光与物质的相互作用表现出粒子性，所以光具有波粒二象性.该题考查了光电效应和光的波动理论.

2 教学建议

针对教材中“近代物理初步”的知识体系，结合2014年高考这部分内容的15个考题分布及试题的难易程度，为了进一步提高教学质量，对“近代物理初步”的教学建议如下.

2.1 全面掌握

2014年高考物理试卷中涉及近代物理知识的考题共有15个，其中涉及到选修3—5中内容的试题有8个，选修3—3的有1个，选修3—4的有1个；涉及光电效应内容的试题有5个；涉及放射性相关内容的试题有8个.显然，选修3—5模块及光电效应、放射性衰变是这次考试的重点内容，无论是教材中的必修，还是选修内容都不能掉以轻心.例如密立根油滴实验，是选修3—1（P.27—29）发展空间课外阅览内容，前面1.3题中就涉及到密立根油滴实验的内容.

虽然全国各省市对选修教材的要求各不相同，但作为学生来说，把教材中的内容都学一学，一定是有利无弊的.

2.2 突出重点

从1中对2014年普通高等学校招生全国统一考试的15个物理试题的解析及点评可以看出，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、光电效应的实验规律、爱因斯坦的光电效应方程、光子的能量与其频率和波长的关系、德布罗意物质波、质能方程、α射线与质子和中子的区别等，这些知识必须牢固掌握.

2.3 知识交叉

从1中的15个有关近代物理学知识的考题可知，很多考题考查的知识点都不是单一的，如1.3题，共5个选项涉及6个知识点.在教学中要把有关近代物理学的各知识点可能涉及到的相关知识尽力融会贯通，努力提高学生分析问题和解决问题的能力，真正学好“近代物理初步”的全部知识.

2.4 关注近代物理学方面的新信息

在新知识暴涨的时代，随着人类对自然界的认识不断深化，自然科学方面的新信息不断涌现，需要人类不断学习新知识，掌握新信息.例如，强激光的出现丰富了人们对光电效应的认识，由传统的单光子光电效应发展为多光子光电效应已成为可能，且已被实验证实.

［1］（苏）50.A赫拉莫夫.世界物理学家词典［M］.梁宝洪，译.长沙：湖南教育出版社，1987：35—36，334—335.

［2］教育科学出版社.普通高中课程标准实验教科书物理必修2［M］.北京：教育科学出版社，2005：90—92.

［3］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

G623

A

1672-2094（2015）03-0081-05

2015-03-14

许国梁（1977-），男，四川遂宁人，四川职业技术学院艺术系讲师.

梅敏（1964-），男，四川遂宁人，中学高级教师.研究方向：基础教育教学研究与指导.