近代物理沖刺點金

周曉農

2009年理科綜合物理學科高考大綱與2007、2008年相比，沒有做任何實質性的修訂，從考試性質、考試內容及命題要求，到考試形式及試卷結構，總體上保持穩定，試題仍以中檔題為主，內容仍以力學、電磁學等主干知識為主，熱學、光學、原子物理、機械波等以選擇題的形式出現；試題突出理論聯系生產、生活實際和現代科學技術。近代物理部分的命題，要求較低但歷屆高考命題均涉及，“回歸課本”“不回避陳題”是本單元的特點。熱點之一：對玻爾理論的考查，常以氫原子為例，考查學生對定態假設、躍遷假設的理解能力及推理能力等；熱點之二：核反應方程，?？键c是衰變、人工轉變、裂變、聚變等；熱點之三：核能的開發與利用，這是一個社會熱點問題，以此為背景的命題頻頻出現，重點是用能量守恒和動量守恒處理問題。復習建議：重點復習核反應、核能的利用、基本粒子微觀結構等知識，注意光子的發射和吸收。

考點一原子核式結構模型

沖刺點金：知道湯姆孫發現電子，掌握測量電子比荷的方法；知道α粒子實驗及盧瑟福原子核式結構模型。重點應掌握密立根通過“油滴實驗”測出電子的比荷的方法，任何電荷只能是e的整數倍；會解釋α粒子散射實驗。

樣題：1911年盧瑟福依據α粒子散射實驗中α粒子發生了_______（選填“大”或“小”）角度散射現象，提出了原子的核式結構模型。若用動能為1 MeV的α粒子轟擊金箔，其速度約為_____________m/s。（質子和中子的質量均為1.67×10-27 kg，1 MeV＝106 eV）

答案：大，6.9×106

預測：考查α粒子散射實驗原理。

（改編題）在α粒子散射實驗中，不考慮電子和α粒子碰撞的影響，這是因為（）

A. α粒子和電子根本無相互作用

B. 電子是均勻分布的，α粒子受電子作用的合力為零

C. α粒子在和電子碰撞中動量的改變量極小，可忽略不計

D. 電子體積很小，α粒子碰撞不到電子

答案：C

考點二氫原子光譜、玻爾原子模型

沖刺點金：了解氫原子光譜的實驗規律及激光的產生和特性；掌握玻爾的原子模型及對氫光譜的解釋，理解能級及光子的發射和吸收。應著重掌握氫原子光譜的能級圖及玻爾對氫光譜的解釋。

樣題1：用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態的氫原子，觀測到了一定數目的光譜線。調高電子的能量再次進行觀測，發現光譜線的數目比原來增加了5條。用Δn表示兩次觀測中最高激發態的量子數n之差，E表示調高后電子的能量。根據氫原子的能級圖（如圖1所示）可以判斷，Δn和E可能值為（）

A. Δn=1，13.22 eV

B. Δn=2，13.22 eV

C. Δn=1，12.75 eV

D. Δn=2，12.75 eV

答案：AD

解析 若Δn=1，由于光譜線增加了5條，氫原子必然由n=5能級躍遷到n=6能級，電子的能量E>E6-E1=13.22 eV，同時應滿足EE4-E1=12.75 eV，同時，E

樣題2： μ子與氫原子核（質子）構成的原子稱為μ氫原子（hydrogen muon atom），它在原子核物理的研究中有重要作用。圖2為μ氫原子的能級示意圖。假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、和ν6的光，且頻率依次增大，則E等于（）

A. h（ν3-ν1） B. h（ν5+ν6）

C. hν3 D. hν4

答案：C。

解析 μ氫原子吸收光子后，能發出六種頻率的光，說明μ氫原子是從n=4能級向低能級躍遷，則吸收的光子的能量為ΔE=E4-E2，E4-E2恰好對應著頻率為ν3的光子，故光子的能量為hν3。

預測1：考查氫原子光譜能級圖以及能級規律。

（改編題）已知氫原子的能級規律為En=E1 （其中E1=-13.6 eV，n=1，2，3，…）?，F用光子能量介于10 ～12.9 eV范圍內的光去照射一群處于最穩定狀態的氫原子，則下列說法中正確的是（）

A. 照射光中可能被吸收的光子能量有無數種

B. 照射光中可能被吸收的光子能量只有3種

C. 可能觀測到氫原子發射不同波長的光有3種

D. 可能觀測到氫原子發射不同波長的光有6種

答案：BD

預測2：考查原子的躍遷。

（改編題）用具有一定動能的電子轟擊大量處于基態的氫原子，使這些氫原子被激發到量子數為n（n>2）的激發態。此時出現的氫光譜中有N條譜線，其中波長的最大值為λ?，F逐漸提高入射電子的動能，當動能達到某一值時，氫光譜中譜線增加到N′條，其中波長的最大值變為λ′。下列各式中可能正確的是（）

A. N′=N+nB. N′=N+n－1C. λ′>λ D. λ′<λ

答案：AC

考點三天然放射現象

沖刺點金：知道原子核的組成、天然放射現象、衰變、半衰期、三種射線的性質；知道探測射線的方法；了解原子核的人工轉變，放射性同位素及其應用。應著重掌握三種射線的本質特征、原子核的衰變規律和放射性同位素的應用。

樣題1：放射性元素的原子核在α衰變或β衰變生成新原子核時，往往會同時伴隨著___________輻射。已知A、B兩種放射性元素的半衰期分別為T1和T2，經過t＝T1?T2時間后測得這兩種放射性元素的質量相等，那么它們原來的質量之比mA：mB＝_________。

答案：γ，2T2 ∶ 2T1

樣題2：下列說法正確的是（）

A． γ射線在電場和磁場中都不會發生偏轉

B． β射線比α射線更容易使氣體電離

C． 太陽輻射的能量主要來源于重核裂變

D． 核反應堆產生的能量來自輕核聚變

答案：A

樣題3：約里奧?居里夫婦因發現人工放射性而獲得了1935年的諾貝爾化學獎，他們發現的放射性元素3215P 衰變成3014Si的同時放出另一種粒子，這種粒子是 。3215P是3015P的同位素，被廣泛應用于生物示蹤技術。1 mg3215P隨時間衰變的關系如圖3所示，請估計4 mg的3215P經多少天的衰變后還剩0.25 mg？

答案：正電子；t=56天（54～58天均可）

樣題4：一個氡核22286Rn衰變成釙核21884Po并放出一個粒子，其半衰期為3.8天。1 g氡經過7.6天衰變掉氡的質量，以及22286Rn衰變成21884Po的過程放出的粒子是（）

A. 0.25 g，α粒子 B. 0.75 g，α粒子

C. 0.25 g， β粒子 D. 0.75 g，β粒子

答案：B

樣題5：某考古隊發現一古生物骸骨?？脊艑＜腋鶕」侵?26C的含量推斷出了該生物死亡的年代。已知此骸骨中146C的含量為活著的生物體中146C的1/4，146C的半衰期為5 730年。該生物死亡時距今約年。

答案：1.1×104 （1.0×104～1.2×104均可）

樣題6：放射性同位素釷232經αβ衰變會生成氧，其衰變方程為23290Th→22080Rn+xα+yβ，其中

A. x=1，y=3 B. x=2，y=3

C. x=3，y＝1 D. x=3，y=2

答案：D

預測1：半衰期與現代技術的結合。

（改編題）現在很多血管?？漆t院引進了一種被稱為“心臟灌注顯像”的檢測技術，將若干毫升含放射性元素锝（Tc）的注射液注入被檢測者的動脈中，經過40分鐘后，這些含放射性物質的注射液通過血液循環均勻地分布到血液中，這時對被檢測者的心臟進行造影。心臟血管正常的位置由于放射性物質隨血液到達而顯示有放射線射出；心臟血管被堵塞的部分由于無放射性物質到達，將無放射線射出。醫生根據顯像情況就可判定被檢測者心臟血管有無病變，并判定病變位置。你認為檢測所用放射性锝的半衰期應該最接近以下哪個值（）

A. 6分鐘 B. 6小時

C. 6天 D. 6個月

答案：B

預測2：綜合考查天然放射、衰變、半衰期、光電效應等知識。

（原創題）下列說法正確的是（）

A． 23592U+10n→14156Ba+9236kr+310n屬于重核的裂變，21H+31H→ 42He+10n屬于輕核的聚變，3015P→3014Si+X中的X是質子

B． 放射性元素的半衰期與元素所處的物理和化學狀態無關，它是一個統計規律，只對大量的原子核才適用，若元素A的半衰期為4天，元素B的半衰期為5天，則相同質量的A和B，經過20天后，剩下的質量之比為1∶2

C． 衰變時放出的α射線和γ射線都是電磁波，β衰變時所釋放的電子是原子核內的中子轉化為質子時產生的，它具有中等的穿透能力

D． 頻率為ν的光照射到一金屬表面上，有電子從金屬表面逸出。當所加反向電壓Ｕ增大到3 V時，光電流剛好減小到零。已知這種金屬的極限頻率為ν0=6×1014 Hz，因此照射光的頻率ν為13.2×1014 Hz。

答案：BD

考點四核反應、核能

沖刺點金：會寫核反應方程，理解電荷和質量數守恒；知道核力的特點及四種基本作用，核中質子與中子的比例；理解核能、質量虧損、愛因斯坦質能方程，并會計算核能；知道重核裂變、鏈式反應、核反應堆、核聚變、受控熱核反應；知道新粒子、夸克模型、宇宙、恒星演化理論。應掌握幾個重要的核反應方程，如發現質子、中子等的核反應方程，著重掌握愛因斯坦質能方程和核力的特征，以及重核裂變和熱核反應的特點。

樣題1：三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變為Y核，Y核與質子發生核反應后生成Z核并放出一個氦（42He），則下面說法正確的是（）

A. X核比Z核多一個原子

B. X核比Z核少一個中子

C. X核的質量數比Z核質量數大3

D. X核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍

答案：CD

樣題2：中子和質子結合成氘核時，質量虧損為Δm，相應的能量ΔE=Δmc2=2.2MeV是氘核的結合能。下列說法正確的是（）

A. 用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質子和一個中子

B. 用能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和為零

C. 用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核可能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和為零

D. 用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時，氘核不能分解為一個質子和一個中子，它們的動能之和不為零

答案：AD

樣題3：一個質子和一個中子聚變結合成一個氘核，同時輻射一個γ光子。已知質子、中子、氘核的質量分別為m1、m2、m3，普朗克常量為h，真空中的光速為c。下列說法正確的是（）

A. 核反應方程是11H+10n→31H+γ

B. 聚變反應中的質量虧損Δm=m1+m2-m1

C. 輻射出的γ光子的能量E=（m3-m1-m2）c

D. γ光子的波長λ=

答案：B

樣題4：在下列4個核反應方程中，x表示質子的是（）

A. 3015P→3014Si+x B. 23892U→23492Th+x

C. 2713Al+10n→2712Mg+x D. 2713Al+42He→3015P+x

答案：C

樣題5：設宇宙射線粒子的能量是其靜止能量的k倍，則粒子運動時的質量等于其靜止質量的_______倍，粒子運動速度是光速的_______倍。

答案：k；

預測1：考查質能方程、質量虧損

（改編題）物理學家們普遍相信太陽發光是由于其內部不斷發生從氫核到氦核的核聚變反應。根據這一理論，在太陽內部4個氫核（即質子）轉化成一個氦核（42He）和兩個正電子（01e）及兩個神秘的中微子（υe），在基本粒子物理學的標準模型中中微子是沒有質量的。已知氫原子的質量為1.007 8 u，氦原子的質量為4.002 6 u，電子的質量為0.000 5 u，中微子的能量為0.82 MeV，1 u的質量對應931.5 MeV的能量，則該核反應釋放的能量為（）

A. 26.64 MeV B. 25.7 MeV

C. 24.8 MeV D. 27.34 MeV

答案：C

預測2：考查衰變、質能方程。

（改編題）原來靜止的原子核abX衰變出α粒子的動能為Ek0，假設衰變時產生的能量全部以動能形式釋放出來，則此衰變過程的質量虧損是（）

A. B.

C. D.

答案：D

考點五相對論基礎

沖刺點金：理解經典相對性原理和狹義相對論的兩個基本假設；知道狹義相對論的其他結論；知道廣義相對論。應著重掌握理解經典相對性原理和狹義相對論的兩個基本假設。

樣題：慣性系S中有一邊長為l的正方形（如圖4所示），從相對S系沿x方向以接近光速勻速飛行器上測得該正方形的圖象是（）

答案：C。

預測：考查長度的相對性。

（改編題）設想人類在將來實現星際旅行，即將火箭發射到鄰近的星球上去?；鸺鄬τ谌招摹阈亲鴺讼档乃俣葀=0.9c，火箭中靜止放置長度為1.0 m的桿子，桿與火箭航行方向平行，則在日心—恒星坐標系中測得桿長為 。

答案：0.44 m