2017-2018学年高考物理二轮复习 专题5 原子物理学与物理学史、物理图象教学案

专题5 原子物理学与物理学史、物理图象高考研究(十九) 聚焦选择题考法原子物理学1多选(2017全国卷T19)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb解析：选BC设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有EkhW，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随的增大而增大，B项正确；又EkeU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eUhW，遏止电压U随增大而增大，A项错误；又有hEkW，W相同，D项错误。2多选(2016全国卷T35(1)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关解析：选ACE产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确；饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误；光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确；减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误；遏止电压的大小与入射光的频率有关，与光的强度无关，说法E正确。3多选(2015全国卷T35(1)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是()A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：选ACD电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确；射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确；电子显微镜是利用电子束工作的，体现了波动性，选项D正确；光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项E错误。4(2017全国卷T15)一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为UThHe。下列说法正确的是()A衰变后钍核的动能等于粒子的动能B衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小C铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间D衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量解析：选B静止的铀核在衰变过程中遵循动量守恒，由于系统的总动量为零，因此衰变后产生的钍核和粒子的动量等大反向，即pThp，B项正确；因此有，由于钍核和粒子的质量不等，因此衰变后钍核和粒子的动能不等，A项错误；根据半衰期的定义可知，C项错误；由于衰变过程释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知，衰变过程有质量亏损，D项错误。5多选(2016全国卷T35(1)一静止的铝原子核 Al俘获一速度为1.0107 m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核 Si*。下列说法正确的是()A核反应方程为pAlSi*B核反应过程中系统动量守恒C核反应过程中系统能量不守恒D核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和E硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度的方向一致解析：选ABE核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为pAlSi*，A正确；核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒，B正确，C错误；核反应中发生质量亏损，生成物的质量小于反应物的质量之和，D错误；根据动量守恒定律有mpvpmSivSi，碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s，方向与质子初速度方向一致，E正确。6(2017全国卷T17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：HHHen。已知H的质量为2.013 6 u，He的质量为3.015 0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为()A3.7 MeVB3.3 MeVC2.7 MeV D0.93 MeV解析：选B氘核聚变反应的质量亏损为m(22.013 63.015 01.008 7)u0.003 5 u，释放的核能为Emc20.003 5931 MeV/c2c23.3 MeV，选项B正确。高考题型典型试题难度1.光电效应、波粒二象性2017全国卷T192016全国卷T35(1)2015全国卷T35(1)2.核反应方程2017全国卷T152016全国卷T35(1)3.核能的计算2017全国卷T17题型(一) 光电效应、波粒二象性高考定位：常考题型解题关键：重在对光电效应现象的理解，正确区分“四组概念、四类图象”必备知能1光电效应中应区分的四组概念(1)光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子；光子是光电效应的因，光电子是果。(2)光电子的初动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，金属中的电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，除了要克服逸出功外，有时还要克服原子的其他束缚，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。(3)光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。(4)入射光强度与光子能量入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量。光子能量即每个光子的能量。光的总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。2四类图象对比图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率的关系图线极限频率c：横轴截距逸出功W0：纵轴截距的绝对值普朗克常量h：图线的斜率颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图线遏止电压Uc：图线与横轴的交点饱和光电流Im：电流的最大值最大初动能：EkmeUc颜色不同时，光电流与电压的关系图线遏止电压Uc1、Uc2饱和光电流最大初动能：Ek1eUc1，Ek2eUc2遏止电压Uc与入射光频率的关系图线截止频率c：图线与横轴的交点遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即hke(注：此时两极之间接反向电压)演练冲关1多选(2017云南部分名校模拟)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A在光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫光子B用光照射金属不能发生光电效应，是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应D康普顿效应说明光具有粒子性解析：选BCD在光电效应中，金属板向外发射的光电子是电子，A错误；只有入射光的频率大于金属的截止频率，才能发生光电效应，B正确；石墨对X射线散射时，在散射的X射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长大于0的成分，这种现象称为康普顿效应，C正确；康普顿效应说明光具有粒子性，D正确。2多选(2018届高三河南天一大联考)1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。对于与光电效应有关的四个图象，下列说法正确的是()A图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电B图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关C图3中，若电子电量用e表示，1、c、U1已知，由Uc图象可求得普朗克常量的表达式为hD图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图象可知，该金属的逸出功为E或hc解析：选CD用紫外线灯发出的紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故A错误；由题图2可知电压相同时，光照越强，光电流越大，只能说明光电流强度与光的强度有关，遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故B错误；根据爱因斯坦光电效应方程UcehW0，可知Uc，Uc图象的斜率表示，即，解得h，故C正确；根据光电效应方程EkmhW0知，Ek图线的纵轴截距的绝对值表示逸出功，则逸出功为E，当最大初动能为零时，入射光的频率等于金属的极限频率，则金属的逸出功等于hc，故D正确。3.多选(2017河北保定模拟)如图所示为一个研究光电效应的电路图，下列有关叙述中正确的是()A只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压Uc的数值B保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大C不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析：选AC只调换电源的极性，移动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有qUmv20，那么电压表示数为遏止电压Uc的数值，故A正确；保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，导致电压增大，则电场力做功增大，则电流表示数会增大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不再增大，故B错误；不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，则光电子数目增多，那么电流表示数会增大，故C正确；光束照射后不需要一定的时间，几乎同时就有光电流，故D错误。题型(二) 玻尔理论氢原子能级必备知能1氢原子的能级跃迁(1)氢原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定频率的光子，当光子的能量满足hE末E初时，才能被某一个原子吸收，否则不吸收。(2)氢原子从高能级向低能级跃迁：以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时两能级间的能量差。2电离当光子能量大于等于原子所处的能级的能量值的绝对值时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离，多余的能量作为电子的初动能。3光谱线条数一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N。4激发跃迁氢原子还可吸收外来实物粒子的能量而被激发，由于实物粒子的动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两能级差，均可使原子发生能级跃迁。5跃迁时电子动能、原子电势能与总能量变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小；反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大。演练冲关4(2018届高三第二次全国大联考卷)预计2018年，我国将完成“北斗三号”18颗全球组网卫星发射，采用星载氢原子钟。如图所示为氢原子的能级图，以下判断正确的是()A大量氢原子从n3的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子B氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量减小C当氢原子从n5的能级跃迁到n3的能级时，要吸收光子D从氢原子的能级图可知原子发射光子的频率也是连续的解析：选A根据C3可知，大量氢原子从n3的激发态向低能级跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子，选项A正确；氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大，选项B错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时辐射出光子，选项C错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，结合题图可知，原子发射光子的频率是不连续的，选项D错误。5(2017广元检测)如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠。下列说法正确的是()A这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子，其中从n3 跃迁到n2所辐射出的光子波长最短B这群氢原子能辐射出2种不同频率的光子，其中从n3 跃迁到n1所辐射出的光子频率最低C金属钠表面辐射出的光电子的最大初动能为9.60 eVD金属钠表面辐射出的光电子的最大初动能为11.11 eV解析：选C一群氢原子处于n3的激发态，可能辐射出3种不同频率的光子，因为n3和n2间能级差最小，所以从n3跃迁到n2发出的光子频率最低，根据Eh，可知波长最长；因为n3和n1间能级差最大，所以从n3跃迁到n1辐射出的光子频率最高，波长最短，故A、B错误；从n3跃迁到n1辐射出的光子频率最高，辐射出的光子能量为E(13.601.51)eV12.09 eV，根据光电效应方程EkmhW0得，最大初动能Ekm (12.092.49)eV9.60 eV，故D错误，C正确。题型(三) 核反应方程必备知能1四种核反应(1)衰变：原子核放出粒子或粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。这种变化称为原子核的衰变。衰变XYHe衰变XYe (2)原子核的人工转变：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。质子的发现NHeOH(卢瑟福)中子的发现BeHeCn(查德威克)(3)裂变：一个重核分裂成两个中等质量的核，这样的核反应叫做裂变。 Un 56BaKr3n(4)聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。HHHen17.6 MeV2半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期。用T表示，即m余m原(t表示经历的时间)。半衰期是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关。演练冲关6(2017广州检测)有一钚的同位素 Pu核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，变成铀(U)的一个同位素原子核。铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为146，则()A放出的x粒子是HeB放出的x粒子是eC该核反应是核裂变反应Dx粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等解析：选APu核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，动量守恒，根据动量守恒定律可知，生成的铀核和x粒子的动量大小相等，铀核的质子数为92，根据R，则可知x粒子质子数为2，故为粒子(He)，选项A正确，B错误；该反应为衰变反应，选项C错误；根据T，由于铀核和粒子的荷质比不等，故在磁场中旋转周期不相等，选项D错误。7.(2017哈尔滨第六中学模拟)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度，粒子重力均不计)。那么碳14的核反应方程可能是()A. CHe BeB. Ce BC. Ce7N D. CH B解析：选A由轨迹弯曲方向可以看出，反冲核与放出的粒子的受力方向均与电场强度方向相同，均带正电，C错误；反冲核、粒子在电场中偏转时，竖直方向上做匀速直线运动，水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，发生核反应时反冲核、粒子的速度分别为v1、v2，由动量守恒有m1v1m2v2，结合题图有bv1t，av2t,4bt2，2at2，解得，比较选项A、B、D可得，A正确。8.(2017江西师范大学附中检测)匀强电场中有一个原来静止的碳14原子核，它衰变时放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为71，如图所示，那么碳14的衰变方程为()A. CeB B. CHeBeC. CHB D. CeN解析：选D原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是衰变，此粒子是粒子，符号为e。两带电粒子动量大小相等，方向相反，动量大小：m1v1m2v2，由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得：r，可见r与q成反比。由题意知，大圆与小圆的直径之比为71，半径之比为71，则粒子与反冲核的电荷量之比为17，所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为N，所以碳14的衰变方程为CeN，故D正确。题型(四) 核能的计算必备知能1质能方程爱因斯坦的相对论指出，物体的质量和能量存在着密切联系，即Emc2，这就是爱因斯坦质能方程。说明：质能方程指出质量和能量之间存在着简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；能量减小，质量也减小。且核反应中释放的能量与质量亏损成正比，即Emc2。2计算原子核的结合能根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(m)的千克数乘以真空中光速的平方，即可求得原子核的结合能。即Emc2。根据1原子质量单位(1 u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，也可求得原子核的结合能。即Em931.5 MeV。3比结合能结合能把结合成原子核的核子分开所需要的能量或核子在核力作用下结合成原子核释放的能量比结合能原子核的结合能与其核子数之比，称做比结合能演练冲关9(2018届高三第一次全国大联考卷)2017年2月12日消息，福岛第一核电站2号机组安全壳内辐射量达到高值，对此中国驻日本大使馆在其官方网站发布安全提醒，建议在日侨胞及赴日中国公民妥善安排出行计划。关于核电站，下列说法正确的是()A核电站是使核能转化为内能，通过汽轮机带动发电机来发电的B发电的能量来自于天然放射性元素衰变放出的能量C核泄漏中放射性物质都是天然放射性元素D核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场解析：选A核电站是使重核裂变过程中产生质量亏损，伴随着巨大能量放出，同时将核能转化为内能，通过汽轮机带动发电机发电的，A正确；核电站发电的能量来自于重核裂变过程中释放的巨大能量，B错误；核泄漏中放射性物质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错误；核废料具有放射性，会对环境和生物造成严重的危害，不可直接堆放在露天垃圾场，要做防辐射处理，D错误。10(2018届高三安徽江南十校联考)铀核(U)经过m次衰变和n次衰变变成铅核(Pb)，关于该过程，下列说法中正确的是()Am5，n4B铀核(U)的比结合能比铅核(Pb)的比结合能小C衰变产物的结合能之和小于铀核(U)的结合能D铀核(U)衰变过程的半衰期与温度和压强有关解析：选B衰变方程为：UPbmn，根据质量数和电荷数守恒知：2352074m，解得：m7，又：928272n，得：n4，故A错误；比结合能越大，原子核结合得越牢固，原子核越稳定，所以铀核(U)的比结合能比铅核(Pb)的比结合能小，故B正确；铀核U衰变成原子核Pb，根据爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，释放能量，则衰变产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，故C错误；铀核(U)衰变过程的半衰期与环境的温度、压强等无关，故D错误。选择题保分练 原子物理学 1(2017楚雄检测)物理学的发展极大的丰富了人类对世界的认识，推动了科学技术的创新与革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列说法正确的是()A相对论的创立表明经典力学已不再适用B光电效应证实了光的波动性C重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，质量也不变D在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ekm越大，则这种金属的逸出功W0越小解析：选D经典力学适用于宏观物体和低速运动物体，对于微观世界和高速运动不再适用。相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自的成立范围，A错误；光电效应证实了光的粒子性，B错误；重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，该过程释放能量，质量一定减少，C错误；据光电效应方程hW0Ekm可知，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ekm越大，则这种金属的逸出功W0越小，D正确。2(2017成都外国语学校检测)关于近代物理学，下列说法正确的是()A如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属，一定发生光电效应B一群处于n5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出10种不同频率的光子C光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子DX射线经物质散射后波长变短的现象称为康普顿效应解析：选B如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属，因绿光的频率小于紫光，则不一定发生光电效应，选项A错误；一群处于n5能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出C10种不同频率的光子，选项B正确；光同时具有波动性与粒子性，并不是光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子，C错误；石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，选项D错误。3(2017山西检测)现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识。下列说法正确的是()A粒子散射实验结果说明原子内部带正电的那部分物质是均匀分布的B衰变说明原子核内部存在自由电子C太阳辐射的能量主要来自太阳内部的氢核聚变反应D氡原子核的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天一定只剩下1个未发生衰变解析：选C粒子散射实验结果说明占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围内，A错误；衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，不能说明原子核内部存在电子，B错误；太阳辐射的能量来自于太阳内部的氢核聚变反应，C正确；半衰期对大量的原子核的统计规律适用，对少量的原子核不适用，D错误。4(2017肇庆模拟)有关下列四幅图的说法中，正确的是()A图1中，粒子散射实验证实了汤姆孙原子枣糕模型的正确性B图2中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大C图3中，放射线丙由 粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷D图4中，该链式反应属于原子核的聚变反应解析：选B粒子散射实验否定了汤姆孙原子枣糕模型的正确性，得出了原子的核式结构理论，选项A错误；在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，选项B正确；由左手定则可知，放射线丙带负电，是由粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，选项C错误；该链式反应属于原子核的裂变反应，选项D错误。5.(2017西安长安区一中检测)如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑动触头P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则()A若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变解析：选A由题图可知，所加的电压使光电子加速到达阳极，则电流表中有电流流过，且可能为饱和光电流，当滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变，故A正确；当滑动触头P向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故B错误；若用红外线照射阴极K时，由于红外线频率小于黄光，可能不发生光电效应，电流表中可能没有电流，故C错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于黄光的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D错误。6多选(2018届高三第一次全国大联考卷)下列说法中正确的是()A光子具有能量，但是没有动量B玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的C用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大D轻核聚变更为清洁、安全，目前大型核电站都是利用轻核的聚变发电的解析：选BC光子不仅具有能量，也具有动量，A错误；玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，B正确；用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应，由光电效应方程EkmhW可知，用频率比较大的X射线照射时光电子的最大初动能较大，C正确；目前大型核电站是利用重核的裂变发电的，D错误。7多选(2017济宁模拟)铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变的核反应方程是 UnXKr3n，则下列叙述正确的是()AX原子核中含有86个中子BX原子核中含有144个核子C因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少D因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少解析：选BD根据质量数与电荷数守恒，可得X的质量数为144，电荷数为56，所以中子数为1445688，所以A错误，B正确；铀核裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的质量减少，质量数不变，所以C错误，D正确。8多选(2017龙岩检测)氢原子的能级图如图所示，可见光的光子能量范围约为1.623.11 eV，金属钠的逸出功为2.29 eV，下列说法中正确的是()A大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出1种频率的可见光B大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出2种不同频率的可见光C大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中，有1种频率的光能使金属钠发生光电效应D大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光中，有2种不同频率的光能使金属钠发生光电效应解析：选AD大量处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，可以发出C3种不同频率的光子，光子能量分别为：12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV，故只能发出1种频率的可见光，故选项A正确，B错误；发出的光子能量有两种能量大于金属钠的逸出功，故有2种不同频率的光能使金属钠发生光电效应，故选项C错误，D正确。高考研究(二十) 聚焦选择题考法物理学史、思想方法题型(一) 物理学史必备知能重要的物理学史科学家主要贡献伽利略(意大利)1638年，论证物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关；伽利略理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；伽利略在1638年出版的两种新科学的对话一书中，运用“观察假设数学推理”的方法，详细地研究了抛体运动牛顿(英国)以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学；1687年，在自然哲学的数学原理上发表万有引力定律，建立行星定律理论的基础开普勒(德国)17世纪提出开普勒三定律卡文迪许(英国)1798年，利用扭秤实验装置比较准确地测出了万有引力常量G库仑(法国)1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律密立根(美国)通过油滴实验精确测定了元电荷e的数值，e1.601019 C富兰克林(美国)解释了摩擦起电的原因；通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针欧姆(德国)通过实验得出欧姆定律焦耳(英国)与俄国物理学家楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为焦耳定律；能量守恒定律的发现者之一楞次(俄国)1834年，提出确定感应电流方向的定律楞次定律奥斯特(丹麦)1820年，发现电流可以使周围的小磁针产生偏转，称为电流的磁效应洛伦兹(荷兰)提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛伦兹力)的观点笛卡儿(法国)在哲学原理中比较完整地第一次表述了惯性定律；第一个明确地提出了“动量守恒定律”安培(法国)发现了安培定则；发现电流相互作用的规律；提出分子电流假说法拉第(英国)在1821年，法拉第在重复奥斯特“电生磁”实验时，制造出人类历史上第一台最原始的电动机；1831年，发现电磁感应现象，使人类的文明跨进了电气化时代；提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场亨利(美国)最大的贡献是发现自感现象演练冲关1(2017泰安检测)在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了巨大的贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是()A伽利略利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律B贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究C汤姆孙发现了电子并提出了原子的核式结构D牛顿通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究解析：选B牛顿利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律，A错误；法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射性，开始了原子核结构的研究，B正确；汤姆孙发现了电子，卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构，C错误；伽利略通过斜面实验结合逻辑推理的方法对“自由落体运动”进行了系统的研究，D错误。2(2018届高三桂林五校联考)下列有关物理学史的一些说法正确的是()A在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响(增加运动时间)，使运动时间更容易测量，通过逻辑推理证明了自由落体的运动规律B经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是不同的C奥斯特发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应定律D1897年，贝克勒尔利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构解析：选A在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙地利用斜面实验来冲淡重力影响(增加运动时间)，使运动时间更容易测量，通过逻辑推理证明了自由落体的运动规律，选项A正确；经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果在不同参考系中是相同的，选项B错误；法拉第发现了电磁感应现象，法拉第电磁感应定律是纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出来的，选项C错误； 1897年，汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，选项D错误。题型(二) 物理思想方法高考定位：常考题型解题关键：重在理解物理学中主要的思想方法并学以致用 必备知能重要物理思想方法理想模型法为了便于进行物理研究或物理教学而建立的一种抽象的理想客体或理想物理过程，突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素。理想模型可分为对象模型(如质点、点电荷、理想变压器等)、条件模型(如光滑表面、轻杆、轻绳、匀强电场、匀强磁场等)和过程模型(在空气中自由下落的物体、抛体运动、匀速直线运动、匀速圆周运动、恒定电流等)极限思维法人们把所研究的问题外推到极端情况(或理想状态)，通过推理而得出结论的过程。在用极限思维法处理物理问题时，通常是将参量的一般变化，推到极限值，即无限大、零值、临界值和特定值的条件下进行分析和讨论。如公式v中，当t0时，v是瞬时速度理想实验法也叫做实验推理法，在物理实验的基础上，加上合理的科学推理得出结论的方法叫做理想实验法，这也是一种常用的科学方法，如根据伽利略斜面实验推导出牛顿第一定律等微元法在处理问题时，从对事物的极小部分(微元)分析入手，达到解决事物整体目的的方法。它在解决物理学问题时很常用，思想就是“化整为零”，先分析“微元”，再通过“微元”分析整体比值定义法就是用两个基本物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法，特点是：A，但A与B、C均无关，如a、E、C、I、R、B、等放大法在物理现象或待测物理量十分微小的情况下，把物理现象或待测物理量按照一定规律放大后再进行观察和测量，这种方法称为放大法，常见的方式有机械放大、电放大、光放大控制变量法决定某一个现象的产生和变化的因素有很多，为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，研究其他两个变量之间的关系，这种方法就是控制变量法，如探究加速度与力、质量的关系，就用了控制变量法等效替代法在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果，如用合力替代各个分力、用总电阻替代各部分电阻等类比法也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法，其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大，如研究电场力做功时，与重力做功进行类比；认识电流时，用水流进行类比；认识电压时，用水压进行类比演练冲关3(2017常德模拟)在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是()A电流I，采用了比值定义法B合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想C在不需要考虑物体本身的大小和形状时，将物体抽象为一个有质量的点，这样的方法叫理想模型法D根据功率的定义式P，当时间间隔t非常小时，就可以表示瞬时功率，这里运用了极限思维法解析：选A电流的定义式I中，电流由电压决定，不是比值定义法，故A错误；合力、分力等概念的建立体现了等效替代的思想，故B正确；为了便于物理研究，突出主要因素，忽略次要因素，将实际研究对象简化为物理模型，这样的方法叫理想模型法，故C正确；根据功率的定义式P，当时间间隔t非常小时，就可以表示瞬时功率，这里运用了极限思维法，故D正确。4多选下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是()A电学中引入了点电荷的概念，突出了带电体的带电量，忽略了带电体的质量，这里运用了理想模型法B“总电阻”、“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法C用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如电容C，加速度a都是采用比值法定义的D根据速度定义式v，当t趋近于零时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法解析：选BD点电荷的概念，突出了带电体的带电量，忽略了带电体的体积大小和形状，而不是忽略了带电体的质量，运用了理想模型法，A项错误；“总电阻”、“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法，B项正确；电容的定义式C 是比值定义，加速度a是牛顿第二定律的表达式，a才是加速度的定义式也是比值定义，C项错误；根据速度定义式v，当t趋近于零时，表示瞬时速度，该定义运用了极限思维法，D项正确。选择题保分练 物理学史、思想方法 1下列说法中，不符合物理学史的是()A亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就保持静止B牛顿认为，力是改变物体运动状态的原因，而不是物体运动的原因C麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场D奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转解析：选C亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就保持静止，A符合物理学史；由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，而不是物体运动的原因，B符合物理学史；奥斯特发现导线通电时，导线附近的小磁针发生偏转，从而发现了电流的磁效应，C不符合物理学史，D符合物理学史。2(2017西安交大附中模拟)领悟并掌握处理问题的思想与方法是学习物理的重要途径，如图所示是我们学习过的几个实验，其中研究物理问题的思想与方法相同的是()ABC D解析：选D采用了微小变量放大法，设一个螺距为0.5 mm，当旋转一周时，前进或后退一个螺距，这样把0.5 mm的长度放大到旋转一周上。采用了等效替代法，即两次拉橡皮筋时使橡皮筋的形变相同。本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系，故先保持小车质量不变，而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系，或者先保持小车所受的合外力不变，探究小车的质量与小车的加速度之间的关系，故采用了控制变量法。用力F向下压，使桌面产生微小形变，使平面镜M逆时针方向微小旋转，若使法线转过角，则M反射的光线旋转的角度为2，N反射的光线就旋转了4，那么投射到平面镜上的光斑走过的距离就更大，故采用了微小变量放大法。因此研究物理问题的思想与方法相同的是，故选项A、B、C错误，D正确。3(2017河南南阳一中模拟)在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是()A在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫微元法B在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法C在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法D伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90的斜面上的运动，再根据球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法解析：选D在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时，用点电荷来代替物体的方法叫理想模型法，故选项A错误；在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法，故选项B错误；在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故选项C错误；伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90的斜面上的运动，再根据球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，故选项D正确。4(2017山东威海模拟)下列说法正确的是()A牛顿利用斜面研究自由落体运动时，使用了“外推”的方法，即当斜面的倾角为90时，物体在斜面上的运动就变成了自由落体运动B运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法不适用于研究匀速圆周运动C物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”、“点电荷”和“轻弹簧”都是理想化模型D库仑利用扭秤实验装置研究电荷间相互作用力的大小跟电荷量和电荷间的距离的关系时，采用了理想实验法解析：选C伽利略利用斜面研究自由落体运动时，使用了“外推”的方法，即当斜面的倾角为90时，物体在斜面上的运动就变成了自由落体运动，故选项A错误；运动的合成与分解是研究曲线运动的一般方法，该方法也同样适用于研究匀速圆周运动，故选项B错误；物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”、“点电荷”和“轻弹簧”都是理想化模型，故选项C正确；库仑利用扭秤实验装置研究电荷间的相互作用力的大小跟电荷量和电荷间的距离的关系时，采用了控制变量法，故选项D错误。5“曹冲称象”是妇孺皆知的故事，当众人面临大象这样的庞然大物，且在缺少有效的称量工具的时候，他称量出大象的体重，体现了他的智慧，被世人称道。下列物理学习或研究中用到的方法与“曹冲称象”的方法相同的是()A“质点”的概念B合力与分力的关系C“瞬时速度”的概念D研究加速度与合力、质量的关系解析：选B“曹冲称象”故事中用等重量的石头代替等重量的大象，是等效替代的思想；研究合力与分力的关系，是等效替代的思想，故B正确；建立“质点”的概念，采用的是理想模型法，故A错误；建立“瞬时速度”的概念，采用的是极值法，故C错误；研究加速度与合力、质量的关系，采用的是控制变量法，故D错误。6多选在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是()A奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流D楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化解析：选ABD奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电流能够产生磁场，电和磁之间存在联系，选项A正确；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，选项B正确；法拉第在实验中观察到，通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，由于导线圈中磁通量不变，不会产生感应电流，选项C错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，这就是楞次定律，选项D正确。7多选伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法，伽利略发现的规律有()A力不是维持物体运动的原因B物体之间普遍存在相互吸引力C忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反解析：选AC伽利略利用理想斜面实验和逻辑推理相结合的方法否定了亚里士多德“力是维持物体运动状态的原因”的错误结论，正确地指出力不是维持物体运动状态的原因，A项正确；牛顿提出万有引力定律，B项错误；伽利略首先运用逻辑推理的方法，发现物体下落的快慢和它的重量无关，C项正确；牛顿提出了物体间的相互作用力总是等大反向的结论，D项错误。8多选(2017山东临沂模拟)17世纪，伽利略通过实验分析指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去，从而得出力是改变物体运动状态的原因，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法。在物理学的重大发现中，科学家们创造出了许多物理学研究方法。下列关于物理学研究方法的叙述正确的是()A卡文迪许扭秤实验应用了微元的思想方法B电场强度E运用了比值定义的方法C速度v，当t非常小时可表示t时刻的瞬时速度，应用了极限思想方法D借助激光器及平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用了建立物理模型法解析：选BC卡文迪许扭秤实验应用了放大的思想方法，故选项A错误；电场强度E运用了比值定义的方法，故选项B正确；根据速度v，当t非常小时可表示t时刻的瞬时速度，应用了极限思想方法，故选项C正确；借助激光器及平面镜观察桌面的微小形变的实验中，应用了放大法，选项D错误。高考研究(二十一) 聚焦选择题考法物理图象1多选(2015全国卷T20)如图(a)，一物块在t0时刻滑上一固定斜面，其运动的v t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A斜面的倾角B物块的质量C物块与斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：选ACD由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a1，下降过程中的加速度为a2。物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsin fma1，mgsin fma2，由以上各式可求得sin ，滑动摩擦力f，而fFNmgcos ，由以上分析可知，选项A、C正确；由v t图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D正确。2.多选(2016全国卷T21)甲、乙两车在平直公路上同向行驶，其v t图象如图所示。已知两车在t3 s 时并排行驶，则()A在t1 s时，甲车在乙车后B在t0时，甲车在乙车前7.5 mC两车另一次并排行驶的时刻是t2 sD甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40 m解析：选BD由题图知，甲车做初速度为0的匀加速直线运动，其加速度a甲10 m/s2。乙车做初速度v010 m/s、加速度a乙5 m/s2的匀加速直线运动。3 s内甲、乙车的位移分别为：x甲a甲t45 m，x乙v0t3a乙t52.5 m，由于t3 s时两车并排行驶，说明t0时甲车在乙车前，xx乙x甲7.5 m，选项B正确；t1 s时，甲车的位移为5 m，乙车的位移为12.5 m，由于甲车的初始位置超前乙车7.5 m，则t1 s时两车并排行驶，选项A、C错误；甲、乙车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为52.5 m12.5 m40 m，选项D正确。3多选(2013全国卷T19)如图，直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置时间(x t)图线。由图可知()A在时刻t1，a车追上b车B在时刻t2，a、b两车运动方向相反C在t1到t2这段时间内，b车的速率先减少后增加D在t1到t2这段时间内，b车的速率一直比a车的大解析：选BC从x t图象可以看出，在t1时刻，b车追上a车，选项A错误；在t2时刻，b车运动图象的斜率为负值，表示b车速度反向，而a车速度大小和方向始终不变，故选项B正确；从t1时刻到t2时刻，b车运动图象斜率的绝对值先减小至零后增大，反映了b车的速率先减小至零后增加，选项C正确，D错误。4多选(2017全国卷T20)一质量为2 kg 的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则()At1 s时物块的速率为1 m/sBt2 s时物块的动量大小为4 kgm/sCt3 s时物块的动量大小为5 kgm/sDt4 s时物块的速度为零解析：选AB方法一：根据Ft图线与时间轴围成的面积的物理意义为合外力F的冲量，可知