對2014年全國高考“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，梅敏，劉祖萍，王志軍

（1四川職業技術學院a.藝體系；b.網電教學部；c.電子電氣工程系，四川遂寧629000；2遂寧市船山區教育科學研究所，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容的教學建議

許國梁1a，梅敏2，劉祖萍1b，王志軍1c

（1四川職業技術學院a.藝體系；b.網電教學部；c.電子電氣工程系，四川遂寧629000；2遂寧市船山區教育科學研究所，四川遂寧629000）

對2014年全國高考涉及“近代物理初步”的試題進行了解析和點評；對這部分內容的教學提出了詳細的建議.

近代物理初步；2014年高考試題；解析；點評；教學建議.

2014年普通高等學校招生全國統一考試的13套試題中，考核“近代物理初步”這部分內容的試題共有15個，與2010─2013年相比，題量基本持平，但試題的難度略有降低，回避了復雜的數學運算，很多題都是一個大題中的一個小問，突出了“初步”二字.學生只要學懂了這部分內容的基本概念就容易得出正確答案.為了使學生進一步學好“近代物理初步”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2014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”的教學提出了詳細的建議.

1 試題

1.1 試題1（全國新課標卷）一、14題

在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是（）

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

點評：該題考查物理學史及產生感應電流的條件，難度較小.

1.2 試題2（全國新課標卷）35題（1）［選修3—5］

關于天然放射性，下列說法正確的是（填正確答案標號，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.所有元素都可能發生衰變

B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無關

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決定的，與其所處的物理狀態和化學狀態都無關，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（全國新課標卷）35題（1）［選修3—5］

在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學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值

B.貝可勒爾通過對天然放射現象的研究，發現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部存在質子

E.湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發現了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷.

解析：根據物理學史等知識，該題選項A、C、E正確.

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

點評：該題考查物理學史等知識，只要熟記物理學史，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］，各種物理學家詞典都寫的貝克勒爾.將選項E中的“比荷”改為“荷質比”［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用，有一定的難度，應該注意（1）式及譜線條數計算公式的應用.

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，帶負電；γ射線為波長極短的電磁波，不帶電，在電磁場中不發生偏轉.由于α射線，β射線都帶電，它們在電場中、磁場中都將發生偏轉.由電場力方向與電場強度、電性的關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，以及它們在電磁場中偏轉方向的判定，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致原子核式結構模型的建立

B.可利用某些物質在紫外線照射下發出熒光來設計防偽措施

C.天然放射現象中產生的射線都能在電場或磁場中發生偏轉

D.觀察者與波源互相遠離時接收到波的頻率與波源頻率不同

解析：是盧瑟福α粒子散射實驗導致原子核式結構模型的建立，選項A錯；熒光物質只能在紫外線照射下才能發出熒光，熒光物質可用來設計防偽措施，選項B正確；天然放射現象中產生的帶電射線α、β射線在電場或磁場中可發生偏轉，不帶電的γ射線在電場或磁場中不會發生偏轉，選項C錯；由多普勒效應可知，觀察者與波源相互遠離時，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構模型的建立，防偽裝置的設計，天然放射現象及射線在電場、磁場中運動引起的偏轉，以及多普勒效應.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，若某藥物含有質量為m的碘131，經過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，表示每經過8天當時衰變物質就有一半的碘131發生衰變，故經過32天，就經過了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，要求學生牢記半衰期的概念，它表示每經過一個半衰期，就有開始衰變時衰變物質的一半發生了衰變.

1.8 試題18（廣東卷）二、18題

在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發生了光電效應，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，光電效應現象消失

C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發生光電效應

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，發生了光電效應，即有光電子從光電管陰極逸出，這是前提條件.當入射光的強度增大，表示單位時間照射到金屬表面的光子數增加，從而產生的光電子數增加，因此光電流增大，選項A正確；因為光電效應產生的條件是由入射光的頻率決定的，所以減小光強，光電效應仍然會發生，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，光電效應還能發生，選項C錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程hν=w0+Ekm可知，選項D正確.所以該題選項A、D正確.

點評：該題考查光電效應有關知識，關鍵是對光電效應方程的理解.要求學生熟記光電效應方程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］

某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，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，兩種金屬均發生光電效應，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，會對人的呼吸系統造成輻射損傷，它是世界衛生組織公布的主要環境致癌物質之一.其衰變方程是已知的半衰期約為3.8天，則約經過____天，16g的衰變后還剩1g.

解析：（1）因為金屬的逸出功W=hν0，根據愛因斯坦光電效應方程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：該題考查核反應方程的書寫以及半衰期的定義和相關計算，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）在光電效應實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產生光電效應，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）一靜止原子核發生α衰變，生成一α粒子及一新核.α粒子垂直進入磁感應強度大小為B的勻強磁場，其運動軌跡是半徑為R的圓.已知α粒子的質量為m，電荷量為q；新核的質量為M；光在真空中的速度大小為C.求衰變前原子核的質量.

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生光電效應，因不同的金屬對應的逸出功不同，故光電子的最大初動能Ek=hν-w也不同，對應的遏止電壓也不同，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）：本題考查光電效應規律和光電效應方程，由以上解析可知，該題只有A、C、D正確，選項B是錯誤的.建議把評分標準中“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，顯得更公平些.

解析（2）：設衰變產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

設衰變后新核的速度大小為，衰變前后動量守恒，則有

設衰變前原子核質量為MO，因衰變前后能量守恒，則有

聯立（1）、（2）、（3）式得

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

1.12 試題12（上海卷）15A.5

鏈式反應中，重核裂變時放出的可以使裂變不斷進行下去的粒子是

A.質子B.中子C.β粒子D.α粒子

解析：根據重核裂變的核反應方程，使裂變不斷進行下去而形成鏈式反應的粒子是中子，故選項B正確.

點評：該題考查了重核裂變的鏈式反應，從而使原子能的大規模利用成為可能，難度較小.

1.13 試題13（上海卷）15A.6

在光電效應的實驗結果中，與光的波動理論不矛盾的是

A.光電效應是瞬時發生的

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出波動性，光與物質的相互作用表現出粒子性，所以光具有波粒二象性.該題考查了光電效應和光的波動理論.

2 教學建議

針對教材中“近代物理初步”的知識體系，結合2014年高考這部分內容的15個考題分布及試題的難易程度，為了進一步提高教學質量，對“近代物理初步”的教學建議如下.

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；涉及光電效應內容的試題有5個；涉及放射性相關內容的試題有8個.顯然，選修3—5模塊及光電效應、放射性衰變是這次考試的重點內容，無論是教材中的必修，還是選修內容都不能掉以輕心.例如密立根油滴實驗，是選修3—1（P.27—29）發展空間課外閱覽內容，前面1.3題中就涉及到密立根油滴實驗的內容.

雖然全國各省市對選修教材的要求各不相同，但作為學生來說，把教材中的內容都學一學，一定是有利無弊的.

2.2 突出重點

從1中對2014年普通高等學校招生全國統一考試的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、核反應方程及核反應中的守恒定律、玻爾氫原子理論、光電效應的實驗規律、愛因斯坦的光電效應方程、光子的能量與其頻率和波長的關系、德布羅意物質波、質能方程、α射線與質子和中子的區別等，這些知識必須牢固掌握.

2.3 知識交叉

從1中的15個有關近代物理學知識的考題可知，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.在教學中要把有關近代物理學的各知識點可能涉及到的相關知識盡力融會貫通，努力提高學生分析問題和解決問題的能力，真正學好“近代物理初步”的全部知識.

2.4 關注近代物理學方面的新信息

在新知識暴漲的時代，隨著人類對自然界的認識不斷深化，自然科學方面的新信息不斷涌現，需要人類不斷學習新知識，掌握新信息.例如，強激光的出現豐富了人們對光電效應的認識，由傳統的單光子光電效應發展為多光子光電效應已成為可能，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］教育科學出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理必修2［M］.北京：教育科學出版社，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，四川職業技術學院藝術系講師.

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