2013高考原子物理试题赏析讲解.doc

2013高考原子物理试题赏析 宁夏银川市第九中学　马亚鹏 ? 微观世界的运动规律与宏观世界有着根本的不同，科学家对原子结构、波粒二象性的认识过程，充分展示了人类认识自然规律的科学方法，同时又是培养学生科学精神的重要内容。2013年高考物理试题对原子物理部分的考察独具特点，现选几例赏析如下。 ? 一、波粒二象性 ? 光子、微观粒子（如质子、中子、电子等）既具有波动性，又具有粒子性，即具有波粒二象性，其运动方式显示波动性，与实物相互作用时又显示粒子性。爱因斯坦的光电效应方程和德布罗意物质波假说分别说明了光的粒子性和微粒的波动性。光电效应现象历来都是高考考察的重点。 ? 例1．（江苏卷）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的____也相等 ? A．速度??? B．动能??? C．动量??? D．总能量 ? 解析：根据可知，波长相等时，微粒的动量大小相等。 ? 答案：C ? 例2．（上海卷）当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时（? ） ? A．锌板带负电?????????? B．有正离子从锌板逸出 ? C．有电子从锌板逸出???? D．锌板会吸附空气中的正离子 ? 解析：光电效应是指在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，所以产生光电效应，指有电子从锌板逸出。 ? 答案：C ? 例3．（北京卷）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。 ? 光电效应实验装置示意如图。用频率为的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量） ? ? A．??????? B． ? C．?????? D． ? 解析：这是一道考查学生迁移能力的好题，题目立意新颖，紧贴现代技术。依题意，设电子吸收n个激光光子的能量发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程有：，当反向电压为U时，光电流恰好为零，根据功能关系有：，两式联立，得：；又由“用频率为的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应”可知，，故只有B选项正确。 ? 答案：B ? 二、原子核式结构模型 ? 人类对原子结构的认识，经历了汤姆孙的“枣糕”模型、卢瑟福的核式结构模型、玻尔模型再到量子模型的过程，其中粒子散射实验是卢瑟福提出核式结构模型的实验基础，这个实验中，用粒子轰击金箔，发现有1/8000的粒子发生了大角度偏转，对这一实验事实的细致考察，终于使卢瑟福认识到，原子是由原子核和核外电子构成的，并且原子核占据了原子几乎所有的质量和全部正电荷，但原子核的核的半径只为原子半径的十万分之一。 ? 例4．（福建卷）在卢瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是____。（填选图下方的字母） ? ? 解析：粒子带正电，因此其靠近原子核时，会受到原子核对它的斥力作用，根据曲线运动合力和轨迹弯曲方向的关系，合力总是指向轨迹的凹侧，可判定C选项正确。 ? 答案：C ? 例5．（重庆卷）如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则（? ） ? ? ?A．α粒子在M点的速率比在Q点的大 ? B．三点中，α粒子在N点的电势能最大 ? C．在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低 ? D．α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功 ? 解析：本题以粒子散射实验为背景，考查带电粒子在点电荷电场中的运动。粒子带正点，在重核的电场中，离重核越近，电势能越大，动能越少，故A、D错误，B正确。正电荷的电场中，离电荷越远，电势越低，故C错误。 ? 答案：B ? 三、玻尔理论与氢原子跃迁 ? 玻尔的原子结构模型是中学物理教学的重点，也是学生学习的难点。玻尔模型是一个半经典半量子化的模型，认为原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，不向外辐射能量。原子只能从一种定态跃迁到另一种定态时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由两个定态的能量差决定，即。原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应，即电子的轨道半径是量子化的，且半径越大，能级越高。 ? 例6．（江苏卷）根据玻尔原子结构理论，氦离子（）的能级图如图所示。电子处在n