近代物理初步的命題趨勢分析

湖南

近代物理初步的主要考點包括：①氫原子光譜、氫原子能級結(jié)構(gòu)和能級公式；②原子核、核反應(yīng)方程和核能；③光電效應(yīng)、愛因斯坦光電效應(yīng)方程。高考命題的傳統(tǒng)方法是各小部分知識相對獨(dú)立，比較強(qiáng)調(diào)知識的識記，但從近年的高考命題來看，命題方向有了很大的變化，開始注重板塊內(nèi)的知識綜合，知識跨度大，所以，在2021年的高考復(fù)習(xí)中必須強(qiáng)調(diào)緊扣教材、有機(jī)拓展，才能做到有效復(fù)習(xí)。高考時才能從容不迫、應(yīng)對自如。

一、近代物理初步高考命題趨勢一：板塊內(nèi)知識大融合

從全國卷Ⅰ的“人造太陽”、核聚變發(fā)電、質(zhì)量虧損、核能的計算，到北京卷的氫原子能級、原子躍遷、能量變化，再到江蘇卷的原子躍遷結(jié)合物質(zhì)波，以及天津卷的物理學(xué)史、示意圖、核式結(jié)構(gòu)模型和浙江卷的物質(zhì)波、天然放射現(xiàn)象、光電效應(yīng)和波粒二象性的組合，都體現(xiàn)了近代物理知識的大融合特性，是近代物理初步命題的第一趨勢。

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A.該同位素原子核中的中子數(shù)為82，過剩中子的數(shù)量為40

B.采用物理和化學(xué)方法可以有效改變放射性元素的半衰期

D.該同位素發(fā)生α衰變和β衰變后有時還會發(fā)生γ衰變

【解析】該原子的中子數(shù)為128-46=82，原子核中的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)都是46，所以中子數(shù)與電子數(shù)之差為82-46=36，這即是過剩中子的數(shù)量，故A錯誤；原子核的半衰期不隨原子的物理狀態(tài)、化學(xué)狀態(tài)的改變而改變，所以不能采用物理和化學(xué)方法改變放射性元素的半衰期，B錯誤；因為發(fā)生β衰變質(zhì)量數(shù)不變，由于質(zhì)量數(shù)變化128-96=32，一次α衰變的質(zhì)量數(shù)減少4，故發(fā)生α衰變的次數(shù)為8次，則電荷數(shù)減少16，減少后電荷數(shù)為46-16=30，發(fā)生一次β衰變電荷數(shù)加1，由42-30=12可知，發(fā)生β衰變的次數(shù)為12次，C正確；在發(fā)生α衰變和β衰變的同時總是還伴隨著有γ衰變發(fā)生，γ衰變不能單獨(dú)發(fā)生，D錯誤。

【點評】本題考查的物理學(xué)科素養(yǎng)是物理觀念中的物質(zhì)觀念和科學(xué)思維中的科學(xué)推理，即在核反應(yīng)方程中注重物質(zhì)性，利用質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒進(jìn)行相關(guān)推理得出結(jié)論。

二、近代物理初步高考命題趨勢二：考查知識點的輪動

從前些年的高考命題來看，特別是把選修3—5由選考改為必考的最初兩三年，難度和能力要求都比較低，故近代物理大多考查的都是原子核和波粒二象性，且綜合性不強(qiáng)，而2020年的北京卷和江蘇卷都開始考查難度較大的原子能級躍遷的知識點，能力要求也相對較高。

【例2】如圖所示為氫原子的能級示意圖。一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的光子再照射到逸出功為1.90 eV的金屬銫上，則下列說法中正確的是

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A.總共有4種光子可以使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)

B.金屬銫表面溢出的所有光電子中初動能的值為10.19 eV

C.根據(jù)物質(zhì)波的知識可判斷出，從n=4躍遷到n=1發(fā)出的光子能量最大，從n=4躍遷到n=3發(fā)出的光子動量最大

D.氫原子躍遷發(fā)出的光子使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)，既顯示了光的粒子性，又顯示了光的波動性

【點撥】在計算原子躍遷過程中發(fā)出光子的種類和數(shù)量的問題時，最好能夠作出原子躍遷示意圖，光子種類按照排列、組合，可以根據(jù)組合公式計算，數(shù)量比較小時也可以直接計算，計算光子數(shù)量時可以結(jié)合統(tǒng)計規(guī)律及題目給出條件按照一定的分配規(guī)律進(jìn)行計算。

三、近代物理初步命題趨勢三：與實際相聯(lián)系及向板塊外的遷移和延伸

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A.5.0×1014B.1.0×1016

C.2.0×1016D.1.0×1018

【點悟】本題巧妙地將衰變反應(yīng)產(chǎn)生的電子結(jié)合電流的概念聯(lián)系在一起，創(chuàng)意新，能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，讓學(xué)生學(xué)會將所學(xué)知識遷移到新的情景中來。

四、近代物理初步的新題賞析

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A.鉺153原子核內(nèi)的中子數(shù)一定少于質(zhì)子數(shù)

B.鉺153的半衰期一定比鉺167的半衰期更長

C.鉺153的結(jié)合能一定比鉺167的結(jié)合能更大

D.鉺153的比結(jié)合能一定比鉺167的比結(jié)合能更大

【解析】鉺153原子核內(nèi)的中子數(shù)為153-68=85，而質(zhì)子數(shù)為68，故中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多，A錯誤；鉺153是短壽命缺中子核，半衰期比鉺167更短，中子數(shù)更少，故B錯誤；原子核的核子數(shù)越多結(jié)合能越大，故C錯誤；原子核的結(jié)合能除以核子數(shù)等于比結(jié)合能，同種元素的原子核中核子個數(shù)相對較少的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，比結(jié)合能也較大，故D正確。

【點睛】原子核的比較和計算過程都具有相對性，并不是絕對的，比如說鉺153是短壽命缺中子核是相對鉺167，原子核中核子個數(shù)相對較少的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，比結(jié)合能也較大，大多數(shù)原子核也是如此，但也有特殊的，但原子核的核子數(shù)越多結(jié)合能越大卻是絕對的，把握好原子核有關(guān)的相對性可以精準(zhǔn)解題。