2017-2018學(xué)年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題5 原子物理學(xué)與物理學(xué)史、物理圖象教學(xué)案

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1、 專題5 原子物理學(xué)與物理學(xué)史、物理圖象 高考研究(十九) 聚焦選擇題考法——原子物理學(xué) 1．[多選](2017·全國Ⅲ卷T19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)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νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，

2、同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W，W相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．[多選](2016·全國Ⅰ卷T35(1))現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)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(qiáng)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(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 E．遏止

3、電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān) 解析：選ACE　產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)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(guān)，說法B錯(cuò)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(qiáng)度無關(guān)，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(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，說法D錯(cuò)誤；遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無關(guān)，說法E正確。 3．[多選](2015·全國Ⅱ卷T35(1))實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣 B．β射線

4、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(jié)構(gòu) D．人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 解析：選ACD　電子束具有波動性，通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，選項(xiàng)A正確；β射線在云室中高速運(yùn)動時(shí)，徑跡又細(xì)又直，表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動性，選項(xiàng)C正確；電子顯微鏡是利用電子束工作的，體現(xiàn)了波動性，選項(xiàng)D正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)的是波的粒子性，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。 4．(2017·全國Ⅱ卷T15)一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為U→T

5、h＋He。下列說法正確的是(　　) A．衰變后釷核的動能等于α粒子的動能 B．衰變后釷核的動量大小等于α粒子的動量大小 C．鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間 D．衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)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(chǎn)生的釷核和α粒子的動量等大反向，即pTh＝pα，B項(xiàng)正確；因此有＝，由于釷核和α粒子的質(zhì)量不等，因此衰變后釷核和α粒子的動能不等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)半衰期的定義可知，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于衰變過程釋放能量，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知，衰變過程有質(zhì)量虧損，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．[多選](2016·全國Ⅲ

6、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(zhì)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(yīng)方程為p＋Al→Si* B．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動量守恒 C．核反應(yīng)過程中系統(tǒng)能量不守恒 D．核反應(yīng)前后核子數(shù)相等，所以生成物的質(zhì)量等于反應(yīng)物的質(zhì)量之和 E．硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度的方向一致 解析：選ABE　核反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，核反應(yīng)方程為p＋Al→Si*，A正確；核反應(yīng)過程中遵從動量守恒和能量守恒，B正確，C錯(cuò)誤；核反應(yīng)中發(fā)生質(zhì)量虧損，生成物的質(zhì)量小于反應(yīng)物的質(zhì)量之和，D錯(cuò)誤；根據(jù)

7、動量守恒定律有mpvp＝mSivSi，碰撞后硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s，方向與質(zhì)子初速度方向一致，E正確。 6．(2017·全國Ⅰ卷T17)大科學(xué)工程“人造太陽”主要是將氘核聚變反應(yīng)釋放的能量用來發(fā)電。氘核聚變反應(yīng)方程是：H＋H―→He＋n。已知H的質(zhì)量為2.013 6 u，He的質(zhì)量為3.015 0 u，n的質(zhì)量為1.008 7 u,1 u＝931 MeV/c2。氘核聚變反應(yīng)中釋放的核能約為(　　) A．3.7 MeV　　　　　　　B．3.3 MeV C．2.7 MeV D．0.93 MeV 解析：選B　氘核聚變反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm＝(2×2.013 6－3.015

8、 0－1.008 7)u＝0.003 5 u，釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV，選項(xiàng)B正確。 高考題型 典型試題 難度 1.光電效應(yīng)、波粒二象性 2017·全國Ⅲ卷T19 ★★★ 2016·全國Ⅰ卷T35(1) ★★☆ 2015·全國Ⅱ卷T35(1) ★★☆ 2.核反應(yīng)方程 2017·全國Ⅱ卷T15 ★★★ 2016·全國Ⅲ卷T35(1) ★★★ 3.核能的計(jì)算 2017·全國Ⅰ卷T17 ★★☆ 題型(一) 光電效應(yīng)、波粒二象性 高考定位：?？碱}型 解題關(guān)鍵：重在對光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解

9、，正確區(qū)分“四組概念、四類圖象” [必備知能] 1．光電效應(yīng)中應(yīng)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(shí)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(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子；光子是光電效應(yīng)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(shí)，金屬中的電子吸收光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動，除了要克服逸出功外，有時(shí)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(shí)，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

10、光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)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(guān)。 (4)入射光強(qiáng)度與光子能量 入射光強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量。光子能量即每個(gè)光子的能量。光的總能量等于光子能量與入射光子數(shù)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ν的關(guān)系圖線 ①極限頻率νc：橫軸截距 ②逸出功W0：縱軸截距的絕對值 ③普朗克常量h：圖線的斜率 顏色相同、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系圖線 ①遏止電壓U

11、c：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②飽和光電流Im：電流的最大值 ③最大初動能：Ekm＝eUc 顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系圖線 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和光電流 ③最大初動能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線 ①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點(diǎn) ②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke(注：此時(shí)兩極之間接反向電壓) [演練沖關(guān)] 1．[多選](2017·云南部分名校模擬)關(guān)于光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的規(guī)律，下列說法正確的是(　　) A．在光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的

12、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(yīng)，是因?yàn)樵撊肷涔獾念l率小于金屬的截止頻率 C．石墨對X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長會變大，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) D．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性 解析：選BCD　在光電效應(yīng)中，金屬板向外發(fā)射的光電子是電子，A錯(cuò)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(yīng)，B正確；石墨對X射線散射時(shí)，在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這種現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，C正確；康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，D正確。 2．[多選](2018屆高三·河南天一大聯(lián)考)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步

13、推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。對于與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖象，下列說法正確的是(　　) A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時(shí)，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電 B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖象中可以看出，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān) C．圖3中，若電子電量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖象可求得普朗克常量的表達(dá)式為h＝ D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象可知，該金屬的逸出功為E或hνc 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(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的

14、金屬球和金屬指針帶正電，故A錯(cuò)誤；由題圖2可知電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說明光電流強(qiáng)度與光的強(qiáng)度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝ν－，Ucν圖象的斜率表示，即＝，解得h＝，故C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，Ekν圖線的縱軸截距的絕對值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動能為零時(shí)，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hνc，故D正確。 3.[多選](2017·河北保定模擬)如圖所示為一個(gè)研究光電效應(yīng)的電路圖，下列有關(guān)敘述中正確的是(　　) A

15、．只調(diào)換電源的極性，移動滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)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(shù)將一直增大 C．不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會增大 D．陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時(shí)間才會有光電流 解析：選AC　只調(diào)換電源的極性，移動滑片P，電場力對電子做負(fù)功，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，則有qU＝mv2－0，那么電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)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(dǎo)致電壓增大，則電場力做功增大，則電流表示數(shù)會增大，若電流達(dá)到飽和電流，則電流表示數(shù)不再增大，故B錯(cuò)誤；不改變光束顏色和電路，

16、增大入射光束強(qiáng)度，則光電子數(shù)目增多，那么電流表示數(shù)會增大，故C正確；光束照射后不需要一定的時(shí)間，幾乎同時(shí)就有光電流，故D錯(cuò)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(dāng)光子的能量滿足hν＝E末－E初時(shí)，才能被某一個(gè)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(shí)兩能級間的能量差。 2．電離 當(dāng)光子能量大于等于原子所處的能級的能量值的絕對值時(shí)，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

17、條數(shù) 一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N＝。 4．激發(fā)躍遷 氫原子還可吸收外來實(shí)物粒子的能量而被激發(fā)，由于實(shí)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(shí)電子動能、原子電勢能與總能量變化 當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子電勢能減小，電子動能增大，原子總能量減小；反之，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢能增大，電子動能減小，原子總能量增大。 [演練沖關(guān)] 4．(2018屆高三·第二次全國大聯(lián)考Ⅲ卷)預(yù)計(jì)2018年，我國將完成“北斗三號”18顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射，采用星載氫原子鐘。如圖所示為氫

18、原子的能級圖，以下判斷正確的是(　　) A．大量氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時(shí)，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(shí)，原子的能量減小 C．當(dāng)氫原子從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級時(shí)，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(jù)C＝3可知，大量氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷時(shí)，最多能輻射出3種不同頻率的光子，選項(xiàng)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(shí)，原子的能量增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子從高能級躍遷到低能級時(shí)輻射出光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；玻爾理論指出氫原子能級是分立

19、的，結(jié)合題圖可知，原子發(fā)射光子的頻率是不連續(xù)的，選項(xiàng)D錯(cuò)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n＝3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n＝3 躍遷到n＝2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n＝3 躍遷到n＝1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 eV D．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

20、處于n＝3的激發(fā)態(tài)，可能輻射出3種不同頻率的光子，因?yàn)閚＝3和n＝2間能級差最小，所以從n＝3躍遷到n＝2發(fā)出的光子頻率最低，根據(jù)ΔE＝hν＝，可知波長最長；因?yàn)閚＝3和n＝1間能級差最大，所以從n＝3躍遷到n＝1輻射出的光子頻率最高，波長最短，故A、B錯(cuò)誤；從n＝3躍遷到n＝1輻射出的光子頻率最高，輻射出的光子能量為ΔE＝(13.60－1.51)eV＝12.09 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，最大初動能Ekm ＝(12.09－2.49)eV＝9.60 eV，故D錯(cuò)誤，C正確。 題型(三) 核反應(yīng)方程 [必備知能] 1．四種核反應(yīng) (1)衰變：原子核放出α粒子

21、或β粒子，由于核電荷數(shù)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。 α衰變 X→Y＋He β衰變 X→Y＋e (2)原子核的人工轉(zhuǎn)變：用人工的方法，使原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) N＋He→O＋H(盧瑟福) 中子的發(fā)現(xiàn) Be＋He→C＋n(查德威克) (3)裂變：一個(gè)重核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的核，這樣的核反應(yīng)叫做裂變。 U＋n→ 56Ba＋Kr＋3n (4)聚變：兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的核反應(yīng)叫做聚變。 H＋H→He＋n＋17.6 MeV 2．半衰期 放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要

22、的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期。用T表示，即m余＝m原(t表示經(jīng)歷的時(shí)間)。半衰期是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)。 [演練沖關(guān)] 6．(2017·廣州檢測)有一钚的同位素 Pu核靜止在勻強(qiáng)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(gè)同位素原子核。鈾核與x粒子在該磁場中的旋轉(zhuǎn)半徑之比為1∶46，則(　　) A．放出的x粒子是He B．放出的x粒子是　e C．該核反應(yīng)是核裂變反應(yīng) D．x粒子與鈾核在磁場中的旋轉(zhuǎn)周期相等 解析：選A　Pu核沿與磁場垂直的方向放出x粒子后，動量守恒，根據(jù)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

23、核的質(zhì)子數(shù)為92，根據(jù)R＝，則可知x粒子質(zhì)子數(shù)為2，故為α粒子(He)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；該反應(yīng)為衰變反應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)T＝，由于鈾核和α粒子的荷質(zhì)比不等，故在磁場中旋轉(zhuǎn)周期不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(2017·哈爾濱第六中學(xué)模擬)靜止在勻強(qiáng)電場中的碳14原子核，某時(shí)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(jīng)過相等的時(shí)間后形成的軌跡如圖所示(a、b表示長度，粒子重力均不計(jì))。那么碳14的核反應(yīng)方程可能是(　　) A. C→He＋ Be　　　　　 B. C→e＋ B C. C→e＋7N D. C→H＋ 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

24、受力方向均與電場強(qiáng)度方向相同，均帶正電，C錯(cuò)誤；反沖核、粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)，豎直方向上做勻速直線運(yùn)動，水平方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，發(fā)生核反應(yīng)時(shí)反沖核、粒子的速度分別為v1、v2，由動量守恒有m1v1＝m2v2，結(jié)合題圖有b＝v1t，a＝v2t,4b＝t2，2a＝t2，解得＝，比較選項(xiàng)A、B、D可得，A正確。 8.(2017·江西師范大學(xué)附中檢測)勻強(qiáng)電場中有一個(gè)原來靜止的碳14原子核，它衰變時(shí)放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為7∶1，如圖所示，那么碳14的衰變方程為(　　) A. C→e＋B B. C→He＋Be C. C→H＋B D. C→　

25、e＋N 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(jù)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(fù)電，所以該衰變是β衰變，此粒子是β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1v1＝m2v2，由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中圓周運(yùn)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7∶1，半徑之比為7∶1，則粒子與反沖核的電荷量之比為1∶7，所以反沖核的電荷量為7e，電荷數(shù)是7，其符號為N，所以碳14的衰變方程為C→　e＋N，故D正確。 題型(四) 核能的計(jì)算 [必備知能] 1．質(zhì)能方程 愛因斯坦

26、的相對論指出，物體的質(zhì)量和能量存在著密切聯(lián)系，即E＝mc2，這就是愛因斯坦質(zhì)能方程。 說明：質(zhì)能方程指出質(zhì)量和能量之間存在著簡單的正比關(guān)系，物體的能量增大，質(zhì)量也增大；能量減小，質(zhì)量也減小。且核反應(yīng)中釋放的能量與質(zhì)量虧損成正比，即ΔE＝Δmc2。 2．計(jì)算原子核的結(jié)合能 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損(Δm)的千克數(shù)乘以真空中光速的平方，即可求得原子核的結(jié)合能。即ΔE＝Δmc2。 根據(jù)1原子質(zhì)量單位(1 u)相當(dāng)于931.5 MeV能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5 MeV，也可求得原子核的結(jié)合能。即ΔE＝Δm×931.5 MeV。

27、3．比結(jié)合能 結(jié)合能 把結(jié)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(jié)合成原子核釋放的能量 比結(jié)合能 原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能 [演練沖關(guān)] 9．(2018屆高三·第一次全國大聯(lián)考Ⅲ卷)2017年2月12日消息，福島第一核電站2號機(jī)組安全殼內(nèi)輻射量達(dá)到高值，對此中國駐日本大使館在其官方網(wǎng)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(jì)劃。關(guān)于核電站，下列說法正確的是(　　) A．核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，通過汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)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(zhì)都是天然放射性元素 D．核電站的

28、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(chǎn)生質(zhì)量虧損，伴隨著巨大能量放出，同時(shí)將核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，通過汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)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(cuò)誤；核泄漏中放射性物質(zhì)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(cuò)誤；核廢料具有放射性，會對環(huán)境和生物造成嚴(yán)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(cuò)誤。 10．(2018屆高三·安徽江南十校聯(lián)考)鈾核(U)經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變變成鉛核(Pb)，關(guān)于該過程，下列說法中正確的是(　　) A．m＝5，n＝4 B．鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb

29、)的比結(jié)合能小 C．衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和小于鈾核(U)的結(jié)合能 D．鈾核(U)衰變過程的半衰期與溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 解析：選B　衰變方程為：U→Pb＋mα＋nβ，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知：235＝207＋4m，解得：m＝7，又：92＝82＋7×2－n，得：n＝4，故A錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，原子核結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，所以鈾核(U)的比結(jié)合能比鉛核(Pb)的比結(jié)合能小，故B正確；鈾核U衰變成原子核Pb，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程知，有質(zhì)量虧損，釋放能量，則衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于鈾核的結(jié)合能，故C錯(cuò)誤；鈾核(U)衰變過程的半衰期與環(huán)境的溫度、壓強(qiáng)等無關(guān)，故D錯(cuò)誤。 [選擇題保分練]

30、 原子物理學(xué) 1．(2017·楚雄檢測)物理學(xué)的發(fā)展極大的豐富了人類對世界的認(rèn)識，推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步。下列說法正確的是(　　) A．相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用 B．光電效應(yīng)證實(shí)了光的波動性 C．重核裂變過程生成中等質(zhì)量的核，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，質(zhì)量也不變 D．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體和低速運(yùn)動

31、物體，對于微觀世界和高速運(yùn)動不再適用。相對論并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，有各自的成立范圍，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性，B錯(cuò)誤；重核裂變過程生成中等質(zhì)量的核，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒，該過程釋放能量，質(zhì)量一定減少，C錯(cuò)誤；據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ekm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(xué)校檢測)關(guān)于近代物理學(xué)，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(yīng)，改用綠光照射該金屬，一定發(fā)生光電效應(yīng) B．一群處于n＝5能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)

32、能輻射出10種不同頻率的光子 C．光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子 D．X射線經(jīng)物質(zhì)散射后波長變短的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng) 解析：選B　如果用紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，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(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；一群處于n＝5能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)能輻射出C＝10種不同頻率的光子，選項(xiàng)B正確；光同時(shí)具有波動性與粒子性，并不是光在傳播時(shí)是波，而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子，C錯(cuò)誤；石墨對X射線散射時(shí)，部分X射線的散射光波長會變大，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．(2017·山西檢測)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了人們對原子、原子核的認(rèn)識。

33、下列說法正確的是(　　) A．α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明原子內(nèi)部帶正電的那部分物質(zhì)是均勻分布的 B．β衰變說明原子核內(nèi)部存在自由電子 C．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng) D．氡原子核的半衰期為3.8天，4個(gè)氡原子核經(jīng)過7.6天一定只剩下1個(gè)未發(fā)生衰變 解析：選C　α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍內(nèi)，A錯(cuò)誤；β衰變是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時(shí)釋放出電子，不能說明原子核內(nèi)部存在電子，B錯(cuò)誤；太陽輻射的能量來自于太陽內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)，C正確；半衰期對大量的原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律適用，對少量的原子核不適用，D錯(cuò)誤。 4．(2017·肇

34、慶模擬)有關(guān)下列四幅圖的說法中，正確的是(　　) A．圖1中，α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(qiáng)，飽和光電流越大 C．圖3中，放射線丙由 α粒子組成，每個(gè)粒子帶兩個(gè)單位正電荷 D．圖4中，該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于原子核的聚變反應(yīng) 解析：選B　α粒子散射實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)理論，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在光顏色保持不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和光電流越大，選項(xiàng)B正確；由左手定則可知，放射線丙帶負(fù)電，是由β粒子組成，每個(gè)粒子帶一個(gè)單位負(fù)電荷，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該鏈?zhǔn)椒磻?yīng)屬于原子核的裂變反應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5

35、.(2017·西安長安區(qū)一中檢測)如圖所示，當(dāng)一束一定強(qiáng)度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時(shí)，此時(shí)滑動觸頭P處于A、B中點(diǎn)，電流表中有電流通過，則(　　) A．若將滑動觸頭P向B端移動時(shí)，電流表讀數(shù)有可能不變 B．若將滑動觸頭P向A端移動時(shí)，電流表讀數(shù)一定增大 C．若用紅外線照射陰極K時(shí)，電流表中一定沒有電流通過 D．若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照射陰極K時(shí)，電流表讀數(shù)不變 解析：選A　由題圖可知，所加的電壓使光電子加速到達(dá)陽極，則電流表中有電流流過，且可能為飽和光電流，當(dāng)滑動觸頭P向B端移動時(shí)，電流表讀數(shù)有可能不變，故A正確；當(dāng)滑動觸頭P向A端移動時(shí)，所加電壓減小，則光電流可能減小，

36、也可能不變，故B錯(cuò)誤；若用紅外線照射陰極K時(shí)，由于紅外線頻率小于黃光，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，電流表中可能沒有電流，故C錯(cuò)誤；若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照射陰極K時(shí)，紫外線的頻率大于黃光的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯(cuò)誤。 6．[多選](2018屆高三·第一次全國大聯(lián)考Ⅰ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(rèn)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(yīng)，則用X射線照射時(shí)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

37、能量，也具有動量，A錯(cuò)誤；玻爾認(rèn)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(yīng)，由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可知，用頻率比較大的X射線照射時(shí)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(cuò)誤。 7．[多選](2017·濟(jì)寧模擬)鈾核裂變的產(chǎn)物是多樣的，一種典型的鈾核裂變的核反應(yīng)方程是 U＋n→X＋Kr＋3n，則下列敘述正確的是(　　) A．X原子核中含有86個(gè)中子 B．X原子核中含有144個(gè)核子 C．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)減少 D．因?yàn)榱炎儠r(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以

38、裂變后的總質(zhì)量減少 解析：選BD　根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒，可得X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88，所以A錯(cuò)誤，B正確；鈾核裂變時(shí)釋放能量，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以裂變后的質(zhì)量減少，質(zhì)量數(shù)不變，所以C錯(cuò)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1.62～3.11 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n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可發(fā)出1種頻率的可見光 B．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可發(fā)出2種不同頻率的可見光 C．大量處于n＝3能級的氫原子向低能

39、級躍遷時(shí)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(yīng) D．大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)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(yīng) 解析：選AD　大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷時(shí)，可以發(fā)出C＝3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(xiàng)A正確，B錯(cuò)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(yīng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 高考研究(二十) 聚焦選擇題考法——物理學(xué)史、思想方法 題型(一) 物理學(xué)史 [必備知能] 重要的物理學(xué)史

40、科學(xué)家 主要貢獻(xiàn) 伽利略(意大利) ①1638年，論證物體下落過程中的運(yùn)動情況與物體的質(zhì)量無關(guān)； ②伽利略理想實(shí)驗(yàn)指出：在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦，將保持這個(gè)速度一直運(yùn)動下去； ③伽利略在1638年出版的《兩種新科學(xué)的對話》一書中，運(yùn)用“觀察→假設(shè)→數(shù)學(xué)推理”的方法，詳細(xì)地研究了拋體運(yùn)動 牛頓(英國) ①以牛頓三大運(yùn)動定律為基礎(chǔ)建立牛頓力學(xué)； ②1687年，在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表萬有引力定律，建立行星定律理論的基礎(chǔ) 開普勒(德國) 17世紀(jì)提出開普勒三定律 卡文迪許(英國) 1798年，利用扭秤實(shí)驗(yàn)裝置比較準(zhǔn)確地測出了萬有引力常量G 庫侖(法國) 178

41、5年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫侖定律 密立根(美國) 通過油滴實(shí)驗(yàn)精確測定了元電荷e的數(shù)值，e＝1.60×10－19 C 富蘭克林(美國) ①解釋了摩擦起電的原因； ②通過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)得出歐姆定律 焦耳(英國) ①與俄國物理學(xué)家楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，稱為焦耳定律； ②能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)者之一 楞次(俄國) 1834年，提出確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律 奧斯特(丹麥) 1820年，發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效應(yīng)

42、洛倫茲(荷蘭) 提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力(洛倫茲力)的觀點(diǎn) 笛卡兒(法國) ①在《哲學(xué)原理》中比較完整地第一次表述了慣性定律； ②第一個(gè)明確地提出了“動量守恒定律” 安培(法國) ①發(fā)現(xiàn)了安培定則； ②發(fā)現(xiàn)電流相互作用的規(guī)律； ③提出分子電流假說 法拉第(英國) ①在1821年，法拉第在重復(fù)奧斯特“電生磁”實(shí)驗(yàn)時(shí)，制造出人類歷史上第一臺最原始的電動機(jī)； ②1831年，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，使人類的文明跨進(jìn)了電氣化時(shí)代； ③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(xiàn)是發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象 [演練沖關(guān)] 1．(2017·泰安檢測)

43、在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了巨大的貢獻(xiàn)。關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是(　　) A．伽利略利用行星運(yùn)行的規(guī)律，并通過月—地檢驗(yàn)，得出了萬有引力定律 B．貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射性，開始了原子核結(jié)構(gòu)的研究 C．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子并提出了原子的核式結(jié)構(gòu) D．牛頓通過斜面實(shí)驗(yàn)結(jié)合邏輯推理的方法對“自由落體運(yùn)動”進(jìn)行了系統(tǒng)的研究 解析：選B　牛頓利用行星運(yùn)行的規(guī)律，并通過月—地檢驗(yàn)，得出了萬有引力定律，A錯(cuò)誤；法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射性，開始了原子核結(jié)構(gòu)的研究，B正確；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；伽利略通過斜面

44、實(shí)驗(yàn)結(jié)合邏輯推理的方法對“自由落體運(yùn)動”進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，D錯(cuò)誤。 2．(2018屆高三·桂林五校聯(lián)考)下列有關(guān)物理學(xué)史的一些說法正確的是(　　) A．在對自由落體運(yùn)動的研究中，伽利略巧妙地利用斜面實(shí)驗(yàn)來沖淡重力影響(增加運(yùn)動時(shí)間)，使運(yùn)動時(shí)間更容易測量，通過邏輯推理證明了自由落體的運(yùn)動規(guī)律 B．經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為同一過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時(shí)間的測量結(jié)果在不同參考系中是不同的 C．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出了法拉第電磁感應(yīng)定律 D．1897年，貝克勒爾利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu) 解析：選A　在對自由落體運(yùn)動的研究中，伽利略巧妙地利用斜面實(shí)驗(yàn)來沖淡重力影響

45、(增加運(yùn)動時(shí)間)，使運(yùn)動時(shí)間更容易測量，通過邏輯推理證明了自由落體的運(yùn)動規(guī)律，選項(xiàng)A正確；經(jīng)典力學(xué)認(rèn)為同一過程發(fā)生的位移和對應(yīng)時(shí)間的測量結(jié)果在不同參考系中是相同的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第電磁感應(yīng)定律是紐曼、韋伯在對理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后總結(jié)出來的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 1897年，湯姆孫利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 題型(二) 物理思想方法 高考定位：?？碱}型 解題關(guān)鍵：重在理解物理學(xué)中主要的思想方法并學(xué)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(jìn)行物理研究或物理教學(xué)而建立的一種抽象的理想客體

46、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(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想變壓器等)、條件模型(如光滑表面、輕桿、輕繩、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場等)和過程模型(在空氣中自由下落的物體、拋體運(yùn)動、勻速直線運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)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(jié)論的過程。在用極限思維法處理物理問題時(shí)，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(jìn)行分析和討論。如公式v＝中，當(dāng)Δt→0時(shí)，v是瞬時(shí)速度 理想實(shí)驗(yàn)法 也叫做實(shí)驗(yàn)推理法，在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上合理的科學(xué)推理得出結(jié)論的方法叫

47、做理想實(shí)驗(yàn)法，這也是一種常用的科學(xué)方法，如根據(jù)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出牛頓第一定律等 微元法 在處理問題時(shí)，從對事物的極小部分(微元)分析入手，達(dá)到解決事物整體目的的方法。它在解決物理學(xué)問題時(shí)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(gè)基本物理量的“比”來定義一個(gè)新的物理量的方法，特點(diǎn)是：A＝，但A與B、C均無關(guān)，如a＝、E＝、C＝、I＝、R＝、B＝、ρ＝等 放大法 在物理現(xiàn)象或待測物理量十分微小的情況下，把物理現(xiàn)象或待測物理量按照一定規(guī)律放大后再進(jìn)行觀察和測量，這種方法稱為放大法，常見的方式有機(jī)械放大、電放大、光放大 控制變量法 決

48、定某一個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)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(shè)法把其中的一個(gè)或幾個(gè)因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，研究其他兩個(gè)變量之間的關(guān)系，這種方法就是控制變量法，如探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，就用了控制變量法 等效替代法 在研究物理問題時(shí)，有時(shí)為了使問題簡化，常用一個(gè)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(gè)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(yīng)具有這種屬性的推理方法，其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)，類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大，如研究電場力做功時(shí)，

49、與重力做功進(jìn)行類比；認(rèn)識電流時(shí)，用水流進(jìn)行類比；認(rèn)識電壓時(shí)，用水壓進(jìn)行類比 [演練沖關(guān)] 3．(2017·常德模擬)在物理學(xué)的發(fā)展過程中，科學(xué)家們創(chuàng)造出了許多物理學(xué)研究方法，以下關(guān)于所用物理學(xué)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(xiàn)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(shí)，將物體抽象為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)，這樣的方法叫理想模型法 D．根據(jù)功率的定義式P＝，當(dāng)時(shí)間間隔t非常小時(shí)，就可以表示瞬時(shí)功率，這里運(yùn)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(cuò)誤；合力、分力等概念的建

50、立體現(xiàn)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(shí)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(jù)功率的定義式P＝，當(dāng)時(shí)間間隔t非常小時(shí)，就可以表示瞬時(shí)功率，這里運(yùn)用了極限思維法，故D正確。 4．[多選]下列關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中正確的是(　　) A．電學(xué)中引入了點(diǎn)電荷的概念，突出了帶電體的帶電量，忽略了帶電體的質(zhì)量，這里運(yùn)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(xué)中占有相當(dāng)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(jù)速度定義式v＝，當(dāng)Δt趨近于

51、零時(shí)，就可以表示物體在t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，該定義運(yùn)用了極限思維法 解析：選BD　點(diǎn)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(zhì)量，運(yùn)用了理想模型法，A項(xiàng)錯(cuò)誤；“總電阻”、“交流電的有效值”等用的是等效替代的方法，B項(xiàng)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(dá)式，a＝才是加速度的定義式也是比值定義，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)速度定義式v＝，當(dāng)Δt趨近于零時(shí)，表示瞬時(shí)速度，該定義運(yùn)用了極限思維法，D項(xiàng)正確。 [選擇題保分練] 物理學(xué)史、思想方法 1．下列說

52、法中，不符合物理學(xué)史的是(　　) A．亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動；沒有力的作用，物體就保持靜止 B．牛頓認(rèn)為，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而不是物體運(yùn)動的原因 C．麥克斯韋發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以在其周圍產(chǎn)生磁場 D．奧斯特發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電時(shí)，導(dǎo)線附近的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 解析：選C　亞里士多德認(rèn)為必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動，沒有力的作用，物體就保持靜止，A符合物理學(xué)史；由牛頓第一定律可知，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而不是物體運(yùn)動的原因，B符合物理學(xué)史；奧斯特發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電時(shí)，導(dǎo)線附近的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，C不符合物理學(xué)史，D符合物理

53、學(xué)史。 2．(2017·西安交大附中模擬)領(lǐng)悟并掌握處理問題的思想與方法是學(xué)習(xí)物理的重要途徑，如圖所示是我們學(xué)習(xí)過的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中研究物理問題的思想與方法相同的是(　　) A．①②　　　　　　　　 B．②③ C．②④ D．①④ 解析：選D?、俨捎昧宋⑿∽兞糠糯蠓?，設(shè)一個(gè)螺距為0.5 mm，當(dāng)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，前進(jìn)或后退一個(gè)螺距，這樣把0.5 mm的長度放大到旋轉(zhuǎn)一周上。②采用了等效替代法，即兩次拉橡皮筋時(shí)使橡皮筋的形變相同。③本實(shí)驗(yàn)中探究小車的加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，故先保持小車質(zhì)量不變，而研究合外力和加速度兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，或者先保持小車所受的合外力不變，探究小車的質(zhì)量與小

54、車的加速度之間的關(guān)系，故采用了控制變量法。④用力F向下壓，使桌面產(chǎn)生微小形變，使平面鏡M逆時(shí)針方向微小旋轉(zhuǎn)，若使法線轉(zhuǎn)過θ角，則M反射的光線旋轉(zhuǎn)的角度為2θ，N反射的光線就旋轉(zhuǎn)了4θ，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①④，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 3．(2017·河南南陽一中模擬)在物理學(xué)的發(fā)展過程中，科學(xué)家們創(chuàng)造出了許多物理學(xué)研究方法，以下關(guān)于所用物理學(xué)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(shí)，用點(diǎn)電荷來代替物體的方法叫微元法 B．在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí)，先保持

55、質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，該實(shí)驗(yàn)采用了假設(shè)法 C．在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時(shí)，把整個(gè)運(yùn)動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運(yùn)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(rèn)為自由落體運(yùn)動就是物體在傾角為90°的斜面上的運(yùn)動，再根據(jù)球在斜面上的運(yùn)動規(guī)律得出自由落體的運(yùn)動規(guī)律，這是采用了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)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(shí)，用點(diǎn)電荷來代替物體的方法叫理想模型法，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí)，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系

56、，該實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時(shí)，把整個(gè)運(yùn)動過程劃分成很多小段，每一小段近似看成勻速直線運(yùn)動，然后把各小段的位移相加，這里采用了微元法，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；伽利略認(rèn)為自由落體運(yùn)動就是物體在傾角為90°的斜面上的運(yùn)動，再根據(jù)球在斜面上的運(yùn)動規(guī)律得出自由落體的運(yùn)動規(guī)律，這是采用了實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法，故選項(xiàng)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(yùn)動時(shí)，使用了“外推”的方法，即當(dāng)斜面的傾角為90°時(shí)，物體在斜面上的運(yùn)動就變成了自由落體運(yùn)動 B．運(yùn)動的合成與分解是研究曲線運(yùn)動的一般方法，該方法不適用于研

57、究勻速圓周運(yùn)動 C．物理模型在物理學(xué)的研究中起了重要作用，其中“質(zhì)點(diǎn)”、“點(diǎn)電荷”和“輕彈簧”都是理想化模型 D．庫侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)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(guān)系時(shí)，采用了理想實(shí)驗(yàn)法 解析：選C　伽利略利用斜面研究自由落體運(yùn)動時(shí)，使用了“外推”的方法，即當(dāng)斜面的傾角為90°時(shí)，物體在斜面上的運(yùn)動就變成了自由落體運(yùn)動，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；運(yùn)動的合成與分解是研究曲線運(yùn)動的一般方法，該方法也同樣適用于研究勻速圓周運(yùn)動，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物理模型在物理學(xué)的研究中起了重要作用，其中“質(zhì)點(diǎn)”、“點(diǎn)電荷”和“輕彈簧”都是理想化模型，故選項(xiàng)C正確；庫侖利用扭秤實(shí)驗(yàn)裝置研究電荷間的相互作用

58、力的大小跟電荷量和電荷間的距離的關(guān)系時(shí)，采用了控制變量法，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．“曹沖稱象”是婦孺皆知的故事，當(dāng)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(shí)候，他稱量出大象的體重，體現(xiàn)了他的智慧，被世人稱道。下列物理學(xué)習(xí)或研究中用到的方法與“曹沖稱象”的方法相同的是(　　) A．“質(zhì)點(diǎn)”的概念 B．合力與分力的關(guān)系 C．“瞬時(shí)速度”的概念 D．研究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)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(guān)系，是等效替代的思想，故B正確；建立“質(zhì)點(diǎn)”的概念，采用的是理想模型法，故A錯(cuò)誤；建立“瞬時(shí)速度”的概念，

59、采用的是極值法，故C錯(cuò)誤；研究加速度與合力、質(zhì)量的關(guān)系，采用的是控制變量法，故D錯(cuò)誤。 6．[多選]在物理學(xué)發(fā)展過程中，觀測、實(shí)驗(yàn)、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(shí)的是(　　) A．奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電和磁之間存在聯(lián)系 B．安培根據(jù)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(shí)驗(yàn)中觀察到，在通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，會出現(xiàn)感應(yīng)電流 D．楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 解析：選ABD　奧斯特在實(shí)驗(yàn)中觀察到電流的磁

60、效應(yīng)，該效應(yīng)揭示了電流能夠產(chǎn)生磁場，電和磁之間存在聯(lián)系，選項(xiàng)A正確；安培根據(jù)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(xiàng)B正確；法拉第在實(shí)驗(yàn)中觀察到，通有恒定電流的靜止導(dǎo)線附近的固定導(dǎo)線圈中，由于導(dǎo)線圈中磁通量不變，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；楞次在分析了許多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后提出，感應(yīng)電流應(yīng)具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，這就是楞次定律，選項(xiàng)D正確。 7．[多選]伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)研究和邏輯推理相結(jié)合探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，利用這種方法，伽利略發(fā)現(xiàn)的規(guī)律有(　　) A．力不是維持物體運(yùn)動的原因 B．物體之間普遍存在相互吸引力 C．忽略

61、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(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的方法否定了亞里士多德“力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因”的錯(cuò)誤結(jié)論，正確地指出力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，A項(xiàng)正確；牛頓提出萬有引力定律，B項(xiàng)錯(cuò)誤；伽利略首先運(yùn)用邏輯推理的方法，發(fā)現(xiàn)物體下落的快慢和它的重量無關(guān)，C項(xiàng)正確；牛頓提出了物體間的相互作用力總是等大反向的結(jié)論，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8．[多選](2017·山東臨沂模擬)17世紀(jì)，伽利略通過實(shí)驗(yàn)分析指出：在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦，將保持這個(gè)速度一直運(yùn)動下去，從而得出力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，這是采用了實(shí)驗(yàn)

62、和邏輯推理相結(jié)合的方法。在物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)中，科學(xué)家們創(chuàng)造出了許多物理學(xué)研究方法。下列關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述正確的是(　　) A．卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了微元的思想方法 B．電場強(qiáng)度E＝運(yùn)用了比值定義的方法 C．速度v＝，當(dāng)Δt非常小時(shí)可表示t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，應(yīng)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(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用了建立物理模型法 解析：選BC　卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了放大的思想方法，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電場強(qiáng)度E＝運(yùn)用了比值定義的方法，故選項(xiàng)B正確；根據(jù)速度v＝，當(dāng)Δt非常小時(shí)可表示t時(shí)刻的瞬時(shí)速度，應(yīng)用了極限思想方法，故選項(xiàng)C正確；借助激光器及平面鏡觀察桌面的微小形變的

63、實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用了放大法，選項(xiàng)D錯(cuò)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Ⅰ卷T20)如圖(a)，一物塊在t＝0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)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(zhì)量 C．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù) 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 θ＋f＝ma1，mgsin θ－f＝ma2，由以上各式可

64、求得sin θ＝，滑動摩擦力f＝，而f＝μFN＝μmgcos θ，由以上分析可知，選項(xiàng)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(xiàng)D正確。 2.[多選](2016·全國Ⅰ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t＝3 s 時(shí)并排行駛，則(　　) A．在t＝1 s時(shí)，甲車在乙車后 B．在t＝0時(shí)，甲車在乙車前7.5 m C．兩車另一次并排行駛的時(shí)刻是t＝2 s D．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(yùn)動

65、，其加速度a甲＝10 m/s2。乙車做初速度v0＝10 m/s、加速度a乙＝5 m/s2的勻加速直線運(yùn)動。3 s內(nèi)甲、乙車的位移分別為：x甲＝a甲t＝45 m，x乙＝v0t3＋a乙t＝52.5 m，由于t＝3 s時(shí)兩車并排行駛，說明t＝0時(shí)甲車在乙車前，Δx＝x乙－x甲＝7.5 m，選項(xiàng)B正確；t＝1 s時(shí)，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t＝1 s時(shí)兩車并排行駛，選項(xiàng)A、C錯(cuò)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 m－12.5 m＝40 m，選項(xiàng)D正確。 3．[多選](2013·全國Ⅰ卷T19)如圖

66、，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(shí)間(x -t)圖線。由圖可知(　　) A．在時(shí)刻t1，a車追上b車 B．在時(shí)刻t2，a、b兩車運(yùn)動方向相反 C．在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，b車的速率先減少后增加 D．在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，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(shí)刻，b車追上a車，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t2時(shí)刻，b車運(yùn)動圖象的斜率為負(fù)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(xiàng)B正確；從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻，b車運(yùn)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(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 4．[多選](2017·全國Ⅲ卷T20)一質(zhì)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(yùn)動。F隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，則(　　) A．t＝1 s時(shí)物塊的速率為1 m/s B．t＝2 s時(shí)物塊的動量大小為4 kg·m/s C．t＝3 s時(shí)物塊的動量大小為5 kg·m/s D．t＝4 s時(shí)物塊的速度為零 解析：選AB　方法一：根據(jù)F-t圖線與時(shí)間軸圍成的面積的物理意義為合外力F的沖量，可知