專題5 原子物理學與物理學史、物理圖象高考研究(十九) 聚焦選擇題考法原子物理學1多選(2017·全國卷T19)在光電效應實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A若a>b，則一定有Ua<UbB若a>b，則一定有Eka>EkbC若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD若a>b，則一定有haEka>hbEkb解析：選BC設該金屬的逸出功為W，根據愛因斯坦光電效應方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨的增大而增大，B項正確；又EkeU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項錯誤；又有hEkW，W相同，D項錯誤。2多選(2016·全國卷T35(1)現用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。下列說法正確的是()A保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大 B入射光的頻率變高，飽和光電流變大C入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生E遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與入射光的光強無關解析：選ACE產生光電效應時，光的強度越大，單位時間內逸出的光電子數越多，飽和光電流越大，說法A正確；飽和光電流大小與入射光的頻率無關，說法B錯誤；光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加，與入射光的強度無關，說法C正確；減小入射光的頻率，如低于極限頻率，則不能發(fā)生光電效應，沒有光電流產生，說法D錯誤；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關，與光的強度無關，說法E正確。3多選(2015·全國卷T35(1)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現波動性的是()A電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構D人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構E光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關解析：選ACD電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確；射線在云室中高速運動時，徑跡又細又直，表現出粒子性，選項B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，體現出波動性，選項C正確；電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現了波動性，選項D正確；光電效應實驗，體現的是波的粒子性，選項E錯誤。4(2017·全國卷T15)一靜止的鈾核放出一個粒子衰變成釷核，衰變方程為UThHe。下列說法正確的是()A衰變后釷核的動能等于粒子的動能B衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小C鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經歷的時間D衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量解析：選B靜止的鈾核在衰變過程中遵循動量守恒，由于系統(tǒng)的總動量為零，因此衰變后產生的釷核和粒子的動量等大反向，即pThp，B項正確；因此有，由于釷核和粒子的質量不等，因此衰變后釷核和粒子的動能不等，A項錯誤；根據半衰期的定義可知，C項錯誤；由于衰變過程釋放能量，根據愛因斯坦質能方程可知，衰變過程有質量虧損，D項錯誤。5多選(2016·全國卷T35(1)一靜止的鋁原子核 Al俘獲一速度為1.0×107 m/s的質子p后，變?yōu)樘幱诩ぐl(fā)態(tài)的硅原子核 Si*。下列說法正確的是()A核反應方程為pAlSi*B核反應過程中系統(tǒng)動量守恒C核反應過程中系統(tǒng)能量不守恒D核反應前后核子數相等，所以生成物的質量等于反應物的質量之和E硅原子核速度的數量級為105 m/s，方向與質子初速度的方向一致解析：選ABE核反應過程中遵循質量數守恒和電荷數守恒，核反應方程為pAlSi*，A正確；核反應過程中遵從動量守恒和能量守恒，B正確，C錯誤；核反應中發(fā)生質量虧損，生成物的質量小于反應物的質量之和，D錯誤；根據動量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的數量級為105 m/s，方向與質子初速度方向一致，E正確。6(2017·全國卷T17)大科學工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應方程是：HHHen。已知H的質量為2.013 6 u，He的質量為3.015 0 u，n的質量為1.008 7 u,1 u931 MeV/c2。氘核聚變反應中釋放的核能約為()A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析：選B氘核聚變反應的質量虧損為m(2×2.013 63.015 01.008 7)u0.003 5 u，釋放的核能為Emc20.003 5×931 MeV/c2×c23.3 MeV，選項B正確。高考題型典型試題難度1.光電效應、波粒二象性2017·全國卷T192016·全國卷T35(1)2015·全國卷T35(1)2.核反應方程2017·全國卷T152016·全國卷T35(1)3.核能的計算2017·全國卷T17題型(一) 光電效應、波粒二象性高考定位：常考題型解題關鍵：重在對光電效應現象的理解，正確區(qū)分“四組概念、四類圖象”必備知能1光電效應中應區(qū)分的四組概念(1)光子與光電子光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質是電子；光子是光電效應的因，光電子是果。(2)光電子的初動能與光電子的最大初動能光照射到金屬表面時，金屬中的電子吸收光子的能量，可能向各個方向運動，除了要克服逸出功外，有時還要克服原子的其他束縛，剩余部分為光電子的初動能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。(3)光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關。(4)入射光強度與光子能量入射光強度指單位時間內照射到金屬表面單位面積上的總能量。光子能量即每個光子的能量。光的總能量等于光子能量與入射光子數的乘積。2四類圖象對比圖象名稱圖線形狀由圖線直接(間接)得到的物理量最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖線極限頻率c：橫軸截距逸出功W0：縱軸截距的絕對值普朗克常量h：圖線的斜率顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系圖線遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點飽和光電流Im：電流的最大值最大初動能：EkmeUc顏色不同時，光電流與電壓的關系圖線遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動能：Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率的關系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即hke(注：此時兩極之間接反向電壓)演練沖關1多選(2017·云南部分名校模擬)關于光電效應和康普頓效應的規(guī)律，下列說法正確的是()A在光電效應中，金屬板向外發(fā)射的光電子又可以叫光子B用光照射金屬不能發(fā)生光電效應，是因為該入射光的頻率小于金屬的截止頻率C石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變大，這個現象稱為康普頓效應D康普頓效應說明光具有粒子性解析：選BCD在光電效應中，金屬板向外發(fā)射的光電子是電子，A錯誤；只有入射光的頻率大于金屬的截止頻率，才能發(fā)生光電效應，B正確；石墨對X射線散射時，在散射的X射線中，除了與入射波長0相同的成分外，還有波長大于0的成分，這種現象稱為康普頓效應，C正確；康普頓效應說明光具有粒子性，D正確。2多選(2018屆高三·河南天一大聯考)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應現象，提出了光子說。對于與光電效應有關的四個圖象，下列說法正確的是()A圖1中，當紫外線照射鋅板時，發(fā)現驗電器指針發(fā)生了偏轉，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B圖2中，從光電流與電壓的關系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關C圖3中，若電子電量用e表示，1、c、U1已知，由Uc圖象可求得普朗克常量的表達式為hD圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖象可知，該金屬的逸出功為E或hc解析：選CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故A錯誤；由題圖2可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關，遏止電壓只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，故B錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程UcehW0，可知Uc，Uc圖象的斜率表示，即，解得h，故C正確；根據光電效應方程EkmhW0知，Ek圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當最大初動能為零時，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hc，故D正確。3.多選(2017·河北保定模擬)如圖所示為一個研究光電效應的電路圖，下列有關敘述中正確的是()A只調換電源的極性，移動滑片P，當電流表示數為零時，電壓表示數為遏止電壓Uc的數值B保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數將一直增大C不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數會增大D陰極K需要預熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流解析：選AC只調換電源的極性，移動滑片P，電場力對電子做負功，當電流表示數為零時，則有qUmv20，那么電壓表示數為遏止電壓Uc的數值，故A正確；保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，導致電壓增大，則電場力做功增大，則電流表示數會增大，若電流達到飽和電流，則電流表示數不再增大，故B錯誤；不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，則光電子數目增多，那么電流表示數會增大，故C正確；光束照射后不需要一定的時間，幾乎同時就有光電流，故D錯誤。題型(二) 玻爾理論氫原子能級必備知能1氫原子的能級躍遷(1)氫原子從低能級向高能級躍遷：吸收一定頻率的光子，當光子的能量滿足hE末E初時，才能被某一個原子吸收，否則不吸收。(2)氫原子從高能級向低能級躍遷：以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時兩能級間的能量差。2電離當光子能量大于等于原子所處的能級的能量值的絕對值時，也可以被氫原子吸收，使氫原子電離，多余的能量作為電子的初動能。3光譜線條數一群氫原子處于量子數為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數為N。4激發(fā)躍遷氫原子還可吸收外來實物粒子的能量而被激發(fā)，由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級差，均可使原子發(fā)生能級躍遷。5躍遷時電子動能、原子電勢能與總能量變化當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子電勢能減小，電子動能增大，原子總能量減?。环粗?，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子總能量增大。演練沖關4(2018屆高三·第二次全國大聯考卷)預計2018年，我國將完成“北斗三號”18顆全球組網衛(wèi)星發(fā)射，采用星載氫原子鐘。如圖所示為氫原子的能級圖，以下判斷正確的是()A大量氫原子從n3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，最多能輻射出3種不同頻率的光子B氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，原子的能量減小C當氫原子從n5的能級躍遷到n3的能級時，要吸收光子D從氫原子的能級圖可知原子發(fā)射光子的頻率也是連續(xù)的解析：選A根據C3可知，大量氫原子從n3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時，最多能輻射出3種不同頻率的光子，選項A正確；氫原子的核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，原子的能量增大，選項B錯誤；氫原子從高能級躍遷到低能級時輻射出光子，選項C錯誤；玻爾理論指出氫原子能級是分立的，結合題圖可知，原子發(fā)射光子的頻率是不連續(xù)的，選項D錯誤。5(2017·廣元檢測)如圖所示為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子，用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉。下列說法正確的是()A這群氫原子能輻射出3種不同頻率的光子，其中從n3 躍遷到n2所輻射出的光子波長最短B這群氫原子能輻射出2種不同頻率的光子，其中從n3 躍遷到n1所輻射出的光子頻率最低C金屬鈉表面輻射出的光電子的最大初動能為9.60 eVD金屬鈉表面輻射出的光電子的最大初動能為11.11 eV解析：選C一群氫原子處于n3的激發(fā)態(tài)，可能輻射出3種不同頻率的光子，因為n3和n2間能級差最小，所以從n3躍遷到n2發(fā)出的光子頻率最低，根據Eh，可知波長最長；因為n3和n1間能級差最大，所以從n3躍遷到n1輻射出的光子頻率最高，波長最短，故A、B錯誤；從n3躍遷到n1輻射出的光子頻率最高，輻射出的光子能量為E(13.601.51)eV12.09 eV，根據光電效應方程EkmhW0得，最大初動能Ekm (12.092.49)eV9.60 eV，故D錯誤，C正確。題型(三) 核反應方程必備知能1四種核反應(1)衰變：原子核放出粒子或粒子，由于核電荷數變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。這種變化稱為原子核的衰變。衰變XYHe衰變XYe (2)原子核的人工轉變：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程。質子的發(fā)現NHeOH(盧瑟福)中子的發(fā)現BeHeCn(查德威克)(3)裂變：一個重核分裂成兩個中等質量的核，這樣的核反應叫做裂變。 Un 56BaKr3n(4)聚變：兩個輕核結合成質量較大的核，這樣的核反應叫做聚變。HHHen17.6 MeV2半衰期放射性元素的原子核有半數發(fā)生衰變所需要的時間，叫做這種元素的半衰期。用T表示，即m余m原(t表示經歷的時間)。半衰期是由核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀態(tài)和外部條件無關。演練沖關6(2017·廣州檢測)有一钚的同位素 Pu核靜止在勻強磁場中，該核沿與磁場垂直的方向放出x粒子后，變成鈾(U)的一個同位素原子核。鈾核與x粒子在該磁場中的旋轉半徑之比為146，則()A放出的x粒子是HeB放出的x粒子是eC該核反應是核裂變反應Dx粒子與鈾核在磁場中的旋轉周期相等解析：選APu核沿與磁場垂直的方向放出x粒子后，動量守恒，根據動量守恒定律可知，生成的鈾核和x粒子的動量大小相等，鈾核的質子數為92，根據R，則可知x粒子質子數為2，故為粒子(He)，選項A正確，B錯誤；該反應為衰變反應，選項C錯誤；根據T，由于鈾核和粒子的荷質比不等，故在磁場中旋轉周期不相等，選項D錯誤。7.(2017·哈爾濱第六中學模擬)靜止在勻強電場中的碳14原子核，某時刻放射的某種粒子與反沖核的初速度方向均與電場方向垂直，且經過相等的時間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度，粒子重力均不計)。那么碳14的核反應方程可能是()A. CHe BeB. Ce BC. Ce7N D. CH B解析：選A由軌跡彎曲方向可以看出，反沖核與放出的粒子的受力方向均與電場強度方向相同，均帶正電，C錯誤；反沖核、粒子在電場中偏轉時，豎直方向上做勻速直線運動，水平方向上做初速度為零的勻加速直線運動，發(fā)生核反應時反沖核、粒子的速度分別為v1、v2，由動量守恒有m1v1m2v2，結合題圖有bv1t，av2t,4bt2，2at2，解得，比較選項A、B、D可得，A正確。8.(2017·江西師范大學附中檢測)勻強電場中有一個原來靜止的碳14原子核，它衰變時放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個內切的圓，兩圓的直徑之比為71，如圖所示，那么碳14的衰變方程為()A. CeB B. CHeBeC. CHB D. CeN解析：選D原子核的衰變過程滿足動量守恒，粒子與反沖核的速度方向相反，根據左手定則判斷得知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負電，所以該衰變是衰變，此粒子是粒子，符號為e。兩帶電粒子動量大小相等，方向相反，動量大?。簃1v1m2v2，由帶電粒子在勻強磁場中圓周運動的半徑公式可得：r，可見r與q成反比。由題意知，大圓與小圓的直徑之比為71，半徑之比為71，則粒子與反沖核的電荷量之比為17，所以反沖核的電荷量為7e，電荷數是7，其符號為N，所以碳14的衰變方程為CeN，故D正確。題型(四) 核能的計算必備知能1質能方程愛因斯坦的相對論指出，物體的質量和能量存在著密切聯系，即Emc2，這就是愛因斯坦質能方程。說明：質能方程指出質量和能量之間存在著簡單的正比關系，物體的能量增大，質量也增大；能量減小，質量也減小。且核反應中釋放的能量與質量虧損成正比，即Emc2。2計算原子核的結合能根據愛因斯坦質能方程，用核子結合成原子核時質量虧損(m)的千克數乘以真空中光速的平方，即可求得原子核的結合能。即Emc2。根據1原子質量單位(1 u)相當于931.5 MeV能量，用核子結合成原子核時質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV，也可求得原子核的結合能。即Em×931.5 MeV。3比結合能結合能把結合成原子核的核子分開所需要的能量或核子在核力作用下結合成原子核釋放的能量比結合能原子核的結合能與其核子數之比，稱做比結合能演練沖關9(2018屆高三·第一次全國大聯考卷)2017年2月12日消息，福島第一核電站2號機組安全殼內輻射量達到高值，對此中國駐日本大使館在其官方網站發(fā)布安全提醒，建議在日僑胞及赴日中國公民妥善安排出行計劃。關于核電站，下列說法正確的是()A核電站是使核能轉化為內能，通過汽輪機帶動發(fā)電機來發(fā)電的B發(fā)電的能量來自于天然放射性元素衰變放出的能量C核泄漏中放射性物質都是天然放射性元素D核電站的核廢料可以直接堆放在露天垃圾場解析：選A核電站是使重核裂變過程中產生質量虧損，伴隨著巨大能量放出，同時將核能轉化為內能，通過汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電的，A正確；核電站發(fā)電的能量來自于重核裂變過程中釋放的巨大能量，B錯誤；核泄漏中放射性物質有的是人工合成的放射性同位素，并非都是天然放射性元素，C錯誤；核廢料具有放射性，會對環(huán)境和生物造成嚴重的危害，不可直接堆放在露天垃圾場，要做防輻射處理，D錯誤。10(2018屆高三·安徽江南十校聯考)鈾核(U)經過m次衰變和n次衰變變成鉛核(Pb)，關于該過程，下列說法中正確的是()Am5，n4B鈾核(U)的比結合能比鉛核(Pb)的比結合能小C衰變產物的結合能之和小于鈾核(U)的結合能D鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強有關解析：選B衰變方程為：UPbmn，根據質量數和電荷數守恒知：2352074m，解得：m7，又：92827×2n，得：n4，故A錯誤；比結合能越大，原子核結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，所以鈾核(U)的比結合能比鉛核(Pb)的比結合能小，故B正確；鈾核U衰變成原子核Pb，根據愛因斯坦質能方程知，有質量虧損，釋放能量，則衰變產物的結合能之和一定大于鈾核的結合能，故C錯誤；鈾核(U)衰變過程的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強等無關，故D錯誤。選擇題保分練 原子物理學 1(2017·楚雄檢測)物理學的發(fā)展極大的豐富了人類對世界的認識，推動了科學技術的創(chuàng)新與革命，促進了物質生產的繁榮與人類文明的進步。下列說法正確的是()A相對論的創(chuàng)立表明經典力學已不再適用B光電效應證實了光的波動性C重核裂變過程生成中等質量的核，反應前后質量數守恒，質量也不變D在光電效應實驗中，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ekm越大，則這種金屬的逸出功W0越小解析：選D經典力學適用于宏觀物體和低速運動物體，對于微觀世界和高速運動不再適用。相對論并沒有否定經典力學，而是在其基礎上發(fā)展起來的，有各自的成立范圍，A錯誤；光電效應證實了光的粒子性，B錯誤；重核裂變過程生成中等質量的核，反應前后質量數守恒，該過程釋放能量，質量一定減少，C錯誤；據光電效應方程hW0Ekm可知，用同種頻率的光照射不同的金屬表面，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能Ekm越大，則這種金屬的逸出功W0越小，D正確。2(2017·成都外國語學校檢測)關于近代物理學，下列說法正確的是()A如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應，改用綠光照射該金屬，一定發(fā)生光電效應B一群處于n5能級的氫原子向低能級躍遷時能輻射出10種不同頻率的光子C光在傳播時是波，而與物質相互作用時就轉變成粒子DX射線經物質散射后波長變短的現象稱為康普頓效應解析：選B如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應，改用綠光照射該金屬，因綠光的頻率小于紫光，則不一定發(fā)生光電效應，選項A錯誤；一群處于n5能級的氫原子向低能級躍遷時能輻射出C10種不同頻率的光子，選項B正確；光同時具有波動性與粒子性，并不是光在傳播時是波，而與物質相互作用時就轉變成粒子，C錯誤；石墨對X射線散射時，部分X射線的散射光波長會變大，這個現象稱為康普頓效應，選項D錯誤。3(2017·山西檢測)現代技術的發(fā)展促進了人們對原子、原子核的認識。下列說法正確的是()A粒子散射實驗結果說明原子內部帶正電的那部分物質是均勻分布的B衰變說明原子核內部存在自由電子C太陽輻射的能量主要來自太陽內部的氫核聚變反應D氡原子核的半衰期為3.8天，4個氡原子核經過7.6天一定只剩下1個未發(fā)生衰變解析：選C粒子散射實驗結果說明占原子質量絕大部分的帶正電的那部分物質集中在很小的空間范圍內，A錯誤；衰變是原子核內的中子轉化為質子同時釋放出電子，不能說明原子核內部存在電子，B錯誤；太陽輻射的能量來自于太陽內部的氫核聚變反應，C正確；半衰期對大量的原子核的統(tǒng)計規(guī)律適用，對少量的原子核不適用，D錯誤。4(2017·肇慶模擬)有關下列四幅圖的說法中，正確的是()A圖1中，粒子散射實驗證實了湯姆孫原子棗糕模型的正確性B圖2中，在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大C圖3中，放射線丙由 粒子組成，每個粒子帶兩個單位正電荷D圖4中，該鏈式反應屬于原子核的聚變反應解析：選B粒子散射實驗否定了湯姆孫原子棗糕模型的正確性，得出了原子的核式結構理論，選項A錯誤；在光顏色保持不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大，選項B正確；由左手定則可知，放射線丙帶負電，是由粒子組成，每個粒子帶一個單位負電荷，選項C錯誤；該鏈式反應屬于原子核的裂變反應，選項D錯誤。5.(2017·西安長安區(qū)一中檢測)如圖所示，當一束一定強度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑動觸頭P處于A、B中點，電流表中有電流通過，則()A若將滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數有可能不變B若將滑動觸頭P向A端移動時，電流表讀數一定增大C若用紅外線照射陰極K時，電流表中一定沒有電流通過D若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，電流表讀數不變解析：選A由題圖可知，所加的電壓使光電子加速到達陽極，則電流表中有電流流過，且可能為飽和光電流，當滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數有可能不變，故A正確；當滑動觸頭P向A端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故B錯誤；若用紅外線照射陰極K時，由于紅外線頻率小于黃光，可能不發(fā)生光電效應，電流表中可能沒有電流，故C錯誤；若用一束強度相同的紫外線照射陰極K時，紫外線的頻率大于黃光的頻率，則光子數目減小，電流表讀數減小，故D錯誤。6多選(2018屆高三·第一次全國大聯考卷)下列說法中正確的是()A光子具有能量，但是沒有動量B玻爾認為，原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的C用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，則用X射線照射時光電子的最大初動能較大D輕核聚變更為清潔、安全，目前大型核電站都是利用輕核的聚變發(fā)電的解析：選BC光子不僅具有能量，也具有動量，A錯誤；玻爾認為，原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的，B正確；用X射線和紫光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應，由光電效應方程EkmhW可知，用頻率比較大的X射線照射時光電子的最大初動能較大，C正確；目前大型核電站是利用重核的裂變發(fā)電的，D錯誤。7多選(2017·濟寧模擬)鈾核裂變的產物是多樣的，一種典型的鈾核裂變的核反應方程是 UnXKr3n，則下列敘述正確的是()AX原子核中含有86個中子BX原子核中含有144個核子C因為裂變時釋放能量，出現質量虧損，所以裂變后的總質量數減少D因為裂變時釋放能量，出現質量虧損，所以裂變后的總質量減少解析：選BD根據質量數與電荷數守恒，可得X的質量數為144，電荷數為56，所以中子數為1445688，所以A錯誤，B正確；鈾核裂變時釋放能量，出現質量虧損，所以裂變后的質量減少，質量數不變，所以C錯誤，D正確。8多選(2017·龍巖檢測)氫原子的能級圖如圖所示，可見光的光子能量范圍約為1.623.11 eV，金屬鈉的逸出功為2.29 eV，下列說法中正確的是()A大量處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時，可發(fā)出1種頻率的可見光B大量處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時，可發(fā)出2種不同頻率的可見光C大量處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出的光中，有1種頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應D大量處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出的光中，有2種不同頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應解析：選AD大量處于n3能級的氫原子向低能級躍遷時，可以發(fā)出C3種不同頻率的光子，光子能量分別為：12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV，故只能發(fā)出1種頻率的可見光，故選項A正確，B錯誤；發(fā)出的光子能量有兩種能量大于金屬鈉的逸出功，故有2種不同頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應，故選項C錯誤，D正確。高考研究(二十) 聚焦選擇題考法物理學史、思想方法題型(一) 物理學史必備知能重要的物理學史科學家主要貢獻伽利略(意大利)1638年，論證物體下落過程中的運動情況與物體的質量無關；伽利略理想實驗指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去；伽利略在1638年出版的兩種新科學的對話一書中，運用“觀察假設數學推理”的方法，詳細地研究了拋體運動牛頓(英國)以牛頓三大運動定律為基礎建立牛頓力學；1687年，在自然哲學的數學原理上發(fā)表萬有引力定律，建立行星定律理論的基礎開普勒(德國)17世紀提出開普勒三定律卡文迪許(英國)1798年，利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了萬有引力常量G庫侖(法國)1785年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律密立根(美國)通過油滴實驗精確測定了元電荷e的數值，e1.60×1019 C富蘭克林(美國)解釋了摩擦起電的原因；通過風箏實驗驗證閃電是放電的一種形式，把天電與地電統(tǒng)一起來，并發(fā)明避雷針歐姆(德國)通過實驗得出歐姆定律焦耳(英國)與俄國物理學家楞次先后各自獨立發(fā)現電流通過導體時產生熱效應的規(guī)律，稱為焦耳定律；能量守恒定律的發(fā)現者之一楞次(俄國)1834年，提出確定感應電流方向的定律楞次定律奧斯特(丹麥)1820年，發(fā)現電流可以使周圍的小磁針產生偏轉，稱為電流的磁效應洛倫茲(荷蘭)提出運動電荷產生了磁場和磁場對運動電荷有作用力(洛倫茲力)的觀點笛卡兒(法國)在哲學原理中比較完整地第一次表述了慣性定律；第一個明確地提出了“動量守恒定律”安培(法國)發(fā)現了安培定則；發(fā)現電流相互作用的規(guī)律；提出分子電流假說法拉第(英國)在1821年，法拉第在重復奧斯特“電生磁”實驗時，制造出人類歷史上第一臺最原始的電動機；1831年，發(fā)現電磁感應現象，使人類的文明跨進了電氣化時代；提出用電場線描述電場、用磁感線描述磁場亨利(美國)最大的貢獻是發(fā)現自感現象演練沖關1(2017·泰安檢測)在物理學理論建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了巨大的貢獻。關于科學家和他們的貢獻，下列說法正確的是()A伽利略利用行星運行的規(guī)律，并通過月地檢驗，得出了萬有引力定律B貝克勒爾發(fā)現了天然放射性，開始了原子核結構的研究C湯姆孫發(fā)現了電子并提出了原子的核式結構D牛頓通過斜面實驗結合邏輯推理的方法對“自由落體運動”進行了系統(tǒng)的研究解析：選B牛頓利用行星運行的規(guī)律，并通過月地檢驗，得出了萬有引力定律，A錯誤；法國物理學家貝克勒爾發(fā)現了天然放射性，開始了原子核結構的研究，B正確；湯姆孫發(fā)現了電子，盧瑟福根據粒子散射實驗提出了原子的核式結構，C錯誤；伽利略通過斜面實驗結合邏輯推理的方法對“自由落體運動”進行了系統(tǒng)的研究，D錯誤。2(2018屆高三·桂林五校聯考)下列有關物理學史的一些說法正確的是()A在對自由落體運動的研究中，伽利略巧妙地利用斜面實驗來沖淡重力影響(增加運動時間)，使運動時間更容易測量，通過邏輯推理證明了自由落體的運動規(guī)律B經典力學認為同一過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結果在不同參考系中是不同的C奧斯特發(fā)現了電磁感應現象，并總結出了法拉第電磁感應定律D1897年，貝克勒爾利用陰極射線管發(fā)現了電子，說明原子可分，有復雜內部結構解析：選A在對自由落體運動的研究中，伽利略巧妙地利用斜面實驗來沖淡重力影響(增加運動時間)，使運動時間更容易測量，通過邏輯推理證明了自由落體的運動規(guī)律，選項A正確；經典力學認為同一過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結果在不同參考系中是相同的，選項B錯誤；法拉第發(fā)現了電磁感應現象，法拉第電磁感應定律是紐曼、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴格分析后總結出來的，選項C錯誤； 1897年，湯姆孫利用陰極射線管發(fā)現了電子，說明原子可分，有復雜內部結構，選項D錯誤。題型(二) 物理思想方法高考定位：?？碱}型解題關鍵：重在理解物理學中主要的思想方法并學以致用 必備知能重要物理思想方法理想模型法為了便于進行物理研究或物理教學而建立的一種抽象的理想客體或理想物理過程，突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素。理想模型可分為對象模型(如質點、點電荷、理想變壓器等)、條件模型(如光滑表面、輕桿、輕繩、勻強電場、勻強磁場等)和過程模型(在空氣中自由下落的物體、拋體運動、勻速直線運動、勻速圓周運動、恒定電流等)極限思維法人們把所研究的問題外推到極端情況(或理想狀態(tài))，通過推理而得出結論的過程。在用極限思維法處理物理問題時，通常是將參量的一般變化，推到極限值，即無限大、零值、臨界值和特定值的條件下進行分析和討論。如公式v中，當t0時，v是瞬時速度理想實驗法也叫做實驗推理法，在物理實驗的基礎上，加上合理的科學推理得出結論的方法叫做理想實驗法，這也是一種常用的科學方法，如根據伽利略斜面實驗推導出牛頓第一定律等微元法在處理問題時，從對事物的極小部分(微元)分析入手，達到解決事物整體目的的方法。它在解決物理學問題時很常用，思想就是“化整為零”，先分析“微元”，再通過“微元”分析整體比值定義法就是用兩個基本物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法，特點是：A，但A與B、C均無關，如a、E、C、I、R、B、等放大法在物理現象或待測物理量十分微小的情況下，把物理現象或待測物理量按照一定規(guī)律放大后再進行觀察和測量，這種方法稱為放大法，常見的方式有機械放大、電放大、光放大控制變量法決定某一個現象的產生和變化的因素有很多，為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，研究其他兩個變量之間的關系，這種方法就是控制變量法，如探究加速度與力、質量的關系，就用了控制變量法等效替代法在研究物理問題時，有時為了使問題簡化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果，如用合力替代各個分力、用總電阻替代各部分電阻等類比法也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法，其結論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大，如研究電場力做功時，與重力做功進行類比；認識電流時，用水流進行類比；認識電壓時，用水壓進行類比演練沖關3(2017·常德模擬)在物理學的發(fā)展過程中，科學家們創(chuàng)造出了許多物理學研究方法，以下關于所用物理學研究方法的敘述不正確的是()A電流I，采用了比值定義法B合力、分力等概念的建立體現了等效替代的思想C在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，將物體抽象為一個有質量的點，這樣的方法叫理想模型法D根據功率的定義式P，當時間間隔t非常小時，就可以表示瞬時功率，這里運用了極限思維法解析：選A電流的定義式I中，電流由電壓決定，不是比值定義法，故A錯誤；合力、分力等概念的建立體現了等效替代的思想，故B正確；為了便于物理研究，突出主要因素，忽略次要因素，將實際研究對象簡化為物理模型，這樣的方法叫理想模型法，故C正確；根據功率的定義式P，當時間間隔t非常小時，就可以表示瞬時功率，這里運用了極限思維法，故D正確。4多選下列關于物理學研究方法的敘述中正確的是()A電學中引入了點電荷的概念，突出了帶電體的帶電量，忽略了帶電體的質量，這里運用了理想模型法B“總電阻”、“交流電的有效值”等用的是等效替代的方法C用比值法定義的物理概念在物理學中占有相當大的比例，例如電容C，加速度a都是采用比值法定義的D根據速度定義式v，當t趨近于零時，就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義運用了極限思維法解析：選BD點電荷的概念，突出了帶電體的帶電量，忽略了帶電體的體積大小和形狀，而不是忽略了帶電體的質量，運用了理想模型法，A項錯誤；“總電阻”、“交流電的有效值”等用的是等效替代的方法，B項正確；電容的定義式C 是比值定義，加速度a是牛頓第二定律的表達式，a才是加速度的定義式也是比值定義，C項錯誤；根據速度定義式v，當t趨近于零時，表示瞬時速度，該定義運用了極限思維法，D項正確。選擇題保分練 物理學史、思想方法 1下列說法中，不符合物理學史的是()A亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就保持靜止B牛頓認為，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是物體運動的原因C麥克斯韋發(fā)現了電流的磁效應，即電流可以在其周圍產生磁場D奧斯特發(fā)現導線通電時，導線附近的小磁針發(fā)生偏轉解析：選C亞里士多德認為必須有力作用在物體上，物體才能運動，沒有力的作用，物體就保持靜止，A符合物理學史；由牛頓第一定律可知，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是物體運動的原因，B符合物理學史；奧斯特發(fā)現導線通電時，導線附近的小磁針發(fā)生偏轉，從而發(fā)現了電流的磁效應，C不符合物理學史，D符合物理學史。2(2017·西安交大附中模擬)領悟并掌握處理問題的思想與方法是學習物理的重要途徑，如圖所示是我們學習過的幾個實驗，其中研究物理問題的思想與方法相同的是()ABC D解析：選D采用了微小變量放大法，設一個螺距為0.5 mm，當旋轉一周時，前進或后退一個螺距，這樣把0.5 mm的長度放大到旋轉一周上。采用了等效替代法，即兩次拉橡皮筋時使橡皮筋的形變相同。本實驗中探究小車的加速度與力和質量的關系，故先保持小車質量不變，而研究合外力和加速度兩個物理量之間的關系，或者先保持小車所受的合外力不變，探究小車的質量與小車的加速度之間的關系，故采用了控制變量法。用力F向下壓，使桌面產生微小形變，使平面鏡M逆時針方向微小旋轉，若使法線轉過角，則M反射的光線旋轉的角度為2，N反射的光線就旋轉了4，那么投射到平面鏡上的光斑走過的距離就更大，故采用了微小變量放大法。因此研究物理問題的思想與方法相同的是，故選項A、B、C錯誤，D正確。3(2017·河南南陽一中模擬)在物理學的發(fā)展過程中，科學家們創(chuàng)造出了許多物理學研究方法，以下關于所用物理學研究方法的敘述正確的是()A在不需要考慮帶電物體本身的大小和形狀時，用點電荷來代替物體的方法叫微元法B在探究加速度、力和質量三者之間的關系時，先保持質量不變研究加速度與力的關系，再保持力不變研究加速度與質量的關系，該實驗采用了假設法C在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了理想模型法D伽利略認為自由落體運動就是物體在傾角為90°的斜面上的運動，再根據球在斜面上的運動規(guī)律得出自由落體的運動規(guī)律，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法解析：選D在不需要考慮帶電物體本身的大小和形狀時，用點電荷來代替物體的方法叫理想模型法，故選項A錯誤；在探究加速度、力和質量三者之間的關系時，先保持質量不變研究加速度與力的關系，再保持力不變研究加速度與質量的關系，該實驗采用了控制變量法，故選項B錯誤；在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了微元法，故選項C錯誤；伽利略認為自由落體運動就是物體在傾角為90°的斜面上的運動，再根據球在斜面上的運動規(guī)律得出自由落體的運動規(guī)律，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法，故選項D正確。4(2017·山東威海模擬)下列說法正確的是()A牛頓利用斜面研究自由落體運動時，使用了“外推”的方法，即當斜面的傾角為90°時，物體在斜面上的運動就變成了自由落體運動B運動的合成與分解是研究曲線運動的一般方法，該方法不適用于研究勻速圓周運動C物理模型在物理學的研究中起了重要作用，其中“質點”、“點電荷”和“輕彈簧”都是理想化模型D庫侖利用扭秤實驗裝置研究電荷間相互作用力的大小跟電荷量和電荷間的距離的關系時，采用了理想實驗法解析：選C伽利略利用斜面研究自由落體運動時，使用了“外推”的方法，即當斜面的傾角為90°時，物體在斜面上的運動就變成了自由落體運動，故選項A錯誤；運動的合成與分解是研究曲線運動的一般方法，該方法也同樣適用于研究勻速圓周運動，故選項B錯誤；物理模型在物理學的研究中起了重要作用，其中“質點”、“點電荷”和“輕彈簧”都是理想化模型，故選項C正確；庫侖利用扭秤實驗裝置研究電荷間的相互作用力的大小跟電荷量和電荷間的距離的關系時，采用了控制變量法，故選項D錯誤。5“曹沖稱象”是婦孺皆知的故事，當眾人面臨大象這樣的龐然大物，且在缺少有效的稱量工具的時候，他稱量出大象的體重，體現了他的智慧，被世人稱道。下列物理學習或研究中用到的方法與“曹沖稱象”的方法相同的是()A“質點”的概念B合力與分力的關系C“瞬時速度”的概念D研究加速度與合力、質量的關系解析：選B“曹沖稱象”故事中用等重量的石頭代替等重量的大象，是等效替代的思想；研究合力與分力的關系，是等效替代的思想，故B正確；建立“質點”的概念，采用的是理想模型法，故A錯誤；建立“瞬時速度”的概念，采用的是極值法，故C錯誤；研究加速度與合力、質量的關系，采用的是控制變量法，故D錯誤。6多選在物理學發(fā)展過程中，觀測、實驗、假說和邏輯推理等方法都起到了重要作用。下列敘述符合史實的是()A奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，該效應揭示了電和磁之間存在聯系B安培根據通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說C法拉第在實驗中觀察到，在通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中，會出現感應電流D楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化解析：選ABD奧斯特在實驗中觀察到電流的磁效應，該效應揭示了電流能夠產生磁場，電和磁之間存在聯系，選項A正確；安培根據通電螺線管的磁場和條形磁鐵的磁場的相似性，提出了分子電流假說，選項B正確；法拉第在實驗中觀察到，通有恒定電流的靜止導線附近的固定導線圈中，由于導線圈中磁通量不變，不會產生感應電流，選項C錯誤；楞次在分析了許多實驗事實后提出，感應電流應具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，這就是楞次定律，選項D正確。7多選伽利略開創(chuàng)了實驗研究和邏輯推理相結合探索自然規(guī)律的科學方法，利用這種方法，伽利略發(fā)現的規(guī)律有()A力不是維持物體運動的原因B物體之間普遍存在相互吸引力C忽略空氣阻力，重物與輕物下落得同樣快D物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反解析：選AC伽利略利用理想斜面實驗和邏輯推理相結合的方法否定了亞里士多德“力是維持物體運動狀態(tài)的原因”的錯誤結論，正確地指出力不是維持物體運動狀態(tài)的原因，A項正確；牛頓提出萬有引力定律，B項錯誤；伽利略首先運用邏輯推理的方法，發(fā)現物體下落的快慢和它的重量無關，C項正確；牛頓提出了物體間的相互作用力總是等大反向的結論，D項錯誤。8多選(2017·山東臨沂模擬)17世紀，伽利略通過實驗分析指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去，從而得出力是改變物體運動狀態(tài)的原因，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法。在物理學的重大發(fā)現中，科學家們創(chuàng)造出了許多物理學研究方法。下列關于物理學研究方法的敘述正確的是()A卡文迪許扭秤實驗應用了微元的思想方法B電場強度E運用了比值定義的方法C速度v，當t非常小時可表示t時刻的瞬時速度，應用了極限思想方法D借助激光器及平面鏡觀察桌面的微小形變的實驗中，運用了建立物理模型法解析：選BC卡文迪許扭秤實驗應用了放大的思想方法，故選項A錯誤；電場強度E運用了比值定義的方法，故選項B正確；根據速度v，當t非常小時可表示t時刻的瞬時速度，應用了極限思想方法，故選項C正確；借助激光器及平面鏡觀察桌面的微小形變的實驗中，應用了放大法，選項D錯誤。高考研究(二十一) 聚焦選擇題考法物理圖象1多選(2015·全國卷T20)如圖(a)，一物塊在t0時刻滑上一固定斜面，其運動的v ­t圖線如圖(b)所示。若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()A斜面的傾角B物塊的質量C物塊與斜面間的動摩擦因數D物塊沿斜面向上滑行的最大高度解析：選ACD由題圖(b)可以求出物塊上升過程中的加速度為a1，下降過程中的加速度為a2。物塊在上升和下降過程中，由牛頓第二定律得mgsin fma1，mgsin fma2，由以上各式可求得sin ，滑動摩擦力f，而fFNmgcos ，由以上分析可知，選項A、C正確；由v ­t圖象中橫軸上方的面積可求出物塊沿斜面上滑的最大距離，可以求出物塊沿斜面向上滑行的最大高度，選項D正確。2.多選(2016·全國卷T21)甲、乙兩車在平直公路上同向行駛，其v ­t圖象如圖所示。已知兩車在t3 s 時并排行駛，則()A在t1 s時，甲車在乙車后B在t0時，甲車在乙車前7.5 mC兩車另一次并排行駛的時刻是t2 sD甲、乙車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為40 m解析：選BD由題圖知，甲車做初速度為0的勻加速直線運動，其加速度a甲10 m/s2。乙車做初速度v010 m/s、加速度a乙5 m/s2的勻加速直線運動。3 s內甲、乙車的位移分別為：x甲a甲t45 m，x乙v0t3a乙t52.5 m，由于t3 s時兩車并排行駛，說明t0時甲車在乙車前，xx乙x甲7.5 m，選項B正確；t1 s時，甲車的位移為5 m，乙車的位移為12.5 m，由于甲車的初始位置超前乙車7.5 m，則t1 s時兩車并排行駛，選項A、C錯誤；甲、乙車兩次并排行駛的位置之間沿公路方向的距離為52.5 m12.5 m40 m，選項D正確。3多選(2013·全國卷T19)如圖，直線a和曲線b分別是在平直公路上行駛的汽車a和b的位置時間(x ­t)圖線。由圖可知()A在時刻t1，a車追上b車B在時刻t2，a、b兩車運動方向相反C在t1到t2這段時間內，b車的速率先減少后增加D在t1到t2這段時間內，b車的速率一直比a車的大解析：選BC從x ­t圖象可以看出，在t1時刻，b車追上a車，選項A錯誤；在t2時刻，b車運動圖象的斜率為負值，表示b車速度反向，而a車速度大小和方向始終不變，故選項B正確；從t1時刻到t2時刻，b車運動圖象斜率的絕對值先減小至零后增大，反映了b車的速率先減小至零后增加，選項C正確，D錯誤。4多選(2017·全國卷T20)一質量為2 kg 的物塊在合外力F的作用下從靜止開始沿直線運動。F隨時間t變化的圖線如圖所示，則()At1 s時物塊的速率為1 m/sBt2 s時物塊的動量大小為4 kg·m/sCt3 s時物塊的動量大小為5 kg·m/sDt4 s時物塊的速度為零解析：選AB方法一：根據F­t圖線與時間軸圍成的面積的物理意義為合外力F的沖量，可知