張北春

2017年高考考試大綱將選修3-5模塊由選考改為必考，引起了社會和考生的關注，為了調(diào)整備考策略達到科學備考的目的，針對考綱的重大調(diào)整就拓展學習的廣度與深度做一專題輔導，供同學們復習時參考。

一、考情分析

1.本部分知識結(jié)構(gòu)

3.命題分析

物理選修3-5的內(nèi)容主要有：動量定理和動量守恒定律，光電效應和波粒二象性，原子結(jié)構(gòu)和原子核。選修3-5的內(nèi)容列為必考內(nèi)容分析：（1）選修3-5中動量定理和動量守恒定律是物理學的重要規(guī)律，是解決動力學問題的三大支柱之一（力的觀點、能量觀點、動量觀點），為考生進入大學理工科學習奠定更好的基礎。（2）選修3-5中的光電效應和波粒二象性，原子結(jié)構(gòu)和原子核是20世紀后近代物理的重要內(nèi)容，量子理論把人們引入了微觀世界。

4.命題變化

選修3-5的內(nèi)容列為必考內(nèi)容后，高考理綜試卷中物理部分最有可能出現(xiàn)如下變化中之一：（1）選擇題出一道原子物理，計算題含動量，例如可以在力學計算題中加入碰撞模型；在電磁感應計算題以切割磁感線的兩桿相互作用模型命題；也可以在帶電粒子在電磁場中的運動中加入帶電微粒的碰撞等。（2）選擇題出一道動量，計算題含原子物理，例如將恒星的熱核反應與天體演化、太陽能的利用、天體運動等綜合為一題考查。（3）將選修3-5的內(nèi)容的考查濃縮成一個綜合性的選擇題；（4）在實驗題中考查驗證動量守恒定律。

5.命題預測

預計2017年高考對本模塊動量命題一般采用以下三種形式：一是設置碰撞模型，結(jié)合能量守恒定律、動能定理等重點知識考查；二是設置板塊模型，結(jié)合功能關系、動能定理等重點知識考查；三是以速度圖象給出解題信息，結(jié)合動量守恒定律、動量定理、能量守恒定律、動能定理等重點知識考查。對本模塊原子物理命題：一是單獨命題考查氫原子光譜，或能級（包括波爾理論、光的發(fā)射和吸收），或光電效應；二是將氫原子光譜、能級、光電效應有機結(jié)合綜合考查；三是把氫原子光譜、能級、光電效應作為選擇題的某些選項，與原子核物理、原子結(jié)構(gòu)的其他知識結(jié)合考查；四是將對原子核物理相關知識的考查與能級、光電效應結(jié)合，以達到一題考查多個知識點，增大高考試題覆蓋面的目的。

選修3-5的內(nèi)容列為必考內(nèi)容后，為了平穩(wěn)過渡，作為考綱調(diào)整后的首次高考命題，預計必考題中應該只是增加含有選修3-5的內(nèi)容元素，總體難度將會保持不變。

二、考點例析

（一）原子物理部分

2017年高考考試說明中的要求如下：

考點1：氫原子光譜

例1.關于物質(zhì)的吸收光譜和明線光譜之間的關系，下列說法中正確的是（ ）

A.吸收光譜和明線光譜的產(chǎn)生方法不同，它們的譜線互不相關

B.同種物質(zhì)吸收光譜中的暗線跟它明線光譜中的明線相對應

C.明線光譜與吸收光譜都是原子光譜，它們的特征譜線相對應

D.明線光譜與吸收光譜都可以用于光譜分析，以鑒別物質(zhì)和確定化學組成

解析：明線光譜與吸收光譜都是原子的特征譜線，但是明線光譜叫原子光譜，吸收光譜不是原子光譜。答案選BD。

點評：用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長 （頻率）和強度分布的記錄，即光譜。光譜分類：（1）線狀譜：有些光譜是一條條的亮線，這樣的光譜叫做線狀譜。（2）連續(xù)譜：有的光譜是連在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續(xù)譜。

考點2：氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式

例2.圖1為氫原子的能級圖，大量處于某一激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，可能發(fā)出所有的光子中，其中頻率最高的光子能量為-0.96E1，以下判斷正確的是（ ）

A.頻率最小的光子的能量為0.31 eV，這些光子可具有10種不同的頻率

B.頻率最小的光子的能量為1.39 eV，這些光子可具有10種不同的頻率

C.頻率最小的光子的能量為0.31 eV，這些光子可具有5種不同的頻率

D.頻率最小的光子的能量為0.31 eV，這些光子可具有5種不同的頻率

解析：頻率最高的光子能量為-0.96E1，即En-E1=-0.96E1，則En=E1-0.96E1= -13.6 eV-0.96×（-13.6 eV）=-0.54 eV，即n=5，從n=5能級開始躍遷，這些光子能發(fā)出的頻率數(shù)n==10種。頻率最小的光子是從n=5能級躍遷到n=4能級，其能量為Emin=-0.54 eV-（-0.85 eV）=0.31 eV。只有選項A正確。

點評：氫原子由低能級向高能級躍遷，此類問題可分為三種情況：①光子照射氫原子，當光子的能量小于電離能時，只能滿足光子的能量為兩定態(tài)間能級差時才能被吸收。②光子照射氫原子，當光子的能量大于電離能時，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用來使電子電離，另一部分可用來增加電子離開核的吸引后的動能。③當粒子與原子碰撞（如電子與氫原子碰撞）時，由于實物的動能可全部或部分被氫原子吸收，故只要入射粒子的動能大于或等于原子兩能級的能量差，就可以使原子受激發(fā)而向高能級躍遷。

考點3：原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期

例3.下列有關放射性知識的說法中正確的是（ ）

A.衰變成要經(jīng)過6次β衰變和8次α衰變

B.氡的半衰期為3.8天，若有16個氡原子核，經(jīng)過7.6天后一定只剩下4個氡原子核

C.放射性元素發(fā)生β衰變時所釋放出電子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時產(chǎn)生的

D.β射線與γ射線一樣是電磁波，但穿透本領遠比γ射線弱

解析：由質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒知，選項A正確。少量原子核不適用衰變規(guī)律，選項B錯誤。β衰變方程為→→，選項C正確。β射線的實質(zhì)是高速電子流，不是電磁波，選項D錯誤。答案選AC。

點評：原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質(zhì)量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核的衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變。在原子核的衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱為該元素的半衰期。

考點4：放射性同位素

例4.關于放射性，下列說法錯誤的是（ ）

A.放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，對人體的正常細胞不會有傷害作用

B.對放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進行處理

C.γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制的容器里，而不能隨意放置

D.對可能有放射性污染的場所或物品進行檢測是很有必要的

解析：放射線能殺傷癌細胞或阻止癌細胞分裂，但也會對人體的正常細胞有傷害，選項A錯誤。正因為放射線具有傷害作用，選項B、C、D均正確。答案選A。

點評：放射性同位素的應用：（1）利用它的射線：由于γ射線貫穿本領強，可以用檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀。（2）作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等。

考點5：核力、核反應方程

例5.下列核反應方程式中，表示核聚變過程的是（ ）

A.++

B.+ ++

C.+ +

D. +

解析：++是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程，選項A錯誤。+++是重核裂變，選項B錯誤。輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫聚變，選項C正確。+是β衰變，選項D錯誤。答案選C。

點評：解決核反應方程這類問題的方法：一是要掌握核反應方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律；二是要熟悉和掌握教材中出現(xiàn)的重要核反應方程式，并知道其意義；三是要熟記常見的基本粒子的符號，如質(zhì)子、中子等等，另外還要注意在寫核反應方程時，不能無中生有，必須是確實存在、有實驗基礎的核反應。還需注意核反應通常是不可逆的，方程中只能用箭頭“→”連接并指示反應方向，而不是用等號“=”連接。

考點6：結(jié)合能、質(zhì)量虧損

例6.關于原子核的結(jié)合能，下面說法正確的是（ ）

A.用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，不可能使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子

B.在原子核中，比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固

C.在核反應中，總體上，只有比結(jié)合能較小的原子核反應成比結(jié)合能較大的原子核才會釋放核能

D.核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能

解析：核子結(jié)合成原子核與原子核分解為核子是逆過程，質(zhì)量的變化相等，能量的變化也相等，故用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，還要另給它們分離時所需要的足夠的動能（光子方向有動量），所以不可能使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子，選項A正確。在原子核中，比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，選項B錯誤。在核反應中，比結(jié)合能較小的核變成比結(jié)合能較大的核會放出核能，選項C正確。核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量，叫做原子核的結(jié)合能，選項D正確。答案選ACD。

點評：原子核分解成核子時，也需要吸收同樣的能量，這個能量叫做原子核的結(jié)合能。質(zhì)量虧損：原子分解為核子時，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm，表明它們在互相結(jié)合過程中放出了能量：ΔE=Δmc2。愛因斯坦質(zhì)能方程： E=mc2式中c是真空中的光速，m是物體的質(zhì)量，E是物體的能量。

考點7：裂變反應和聚變反應、裂變反應堆

例7.在開發(fā)核聚變能（被人們形象地稱為“人造太陽”）的路上，中國已從“跟跑者”“并跑者”，成長為具備強大國際輸出能力的“領跑者”。重核裂變和輕核聚變是人類獲得核能的兩種主要途徑，關于裂變和聚變，在下列敘述中，正確的是（ ）

A.裂變過程和聚變過程都有質(zhì)量虧損

B.核聚變反應方程++中，表示質(zhì)子

C.裂變和聚變都釋放出巨大能量

D.氫彈的核反應屬于裂變，原子彈的核反應屬于核聚變

解析：裂變和聚變都釋放出巨大能量，都伴隨著質(zhì)量的虧損，選項AC正確；核聚變反應方程++中，表示中子，選項B錯誤；原子彈的核反應屬于裂變，氫彈的核反應屬于核聚變，選項D錯誤。答案選AC。

點評：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應，叫做原子核的裂變反應。輕的原子核聚合成較重的原子核的反應，稱為聚變反應。

考點8：放射性的危害和防護

例8.下列事件中屬于核輻射給人類帶來環(huán)境災難的是（ ）

A.2016年10月19日印度尼西亞爪哇海附近發(fā)生6.2級地震

B.1991年海灣戰(zhàn)爭中，美軍大量使用了貧鈾彈

C.2013年2月美國華盛頓州一處核設施發(fā)生核泄漏

D.1986年4月26日蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站爆炸

解析：地震不屬于核輻射給人類帶來的環(huán)境災難，故A錯誤；貧鈾彈是一種新武器，其爆炸后所彌散的貧鈾將長時間影響人類的生存環(huán)境，對人體產(chǎn)生慢性傷害，故B正確；核泄漏出高濃度的放射性物質(zhì)可傷害人體細胞，故C正確；蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站4號機組發(fā)生爆炸，泄露的能量相當于200顆廣島原子彈，這是人類歷史上迄今為止最嚴重的核事故，造成了極嚴重的后果。30年過去了，切爾諾貝利依然是一座死城，故D正確。答案選BCD。

點評：放射性的防護：（1）在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄；（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里；（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源。

考點9：光電效應

例9.用如圖2所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2 mA。滑動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時，電流表讀數(shù)為0。則（ ）

A.光電管陰極的逸出功為1.8 eV

B.開關S斷開后，沒有電流流過電流表G

C.光電子的最大初動能為0.7 eV

D.改用能量為1.5 eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小

解析：該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7 V時，電流表示數(shù)為0，知道光電子點的最大初動能為0.7 eV，根據(jù)光電效應方程Ekmax=hv-W0，W0=1.8 eV，故A、C正確；開關S斷開后，用光子能量為2.5 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故B錯誤；改用能量為1.5 eV的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，無光電流，故D錯誤。答案選AC。

點評：光電子的最大初動能、光電流強度及入射光強度的關系：在光電效應中，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關；“光電流強度”指的是光電流的最大值（亦稱飽和值），它正比于入射光的強度；“入射光的強度”指的是單位時間內(nèi)入射到金屬表面單位面積上的光子的總能量，在入射光頻率不變的情況下，光強度正比于單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積的光子數(shù)。溫馨提示：波粒二象性中所說的波是一種概率波，對大量光子才有意義。波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。

考點10： 愛因斯坦光電效應方程

例10.光電效應中，從同一金屬逸出的電子動能的最大值（ ）

A.只跟入射光的頻率有關

B.只跟入射光的強度有關

C.跟入射光的頻率和強度都有關

D.除跟入射光的頻率和強度有關外，還與光照的時間有關

解析：由愛因斯坦光電效應方程Ek==hν-W0知，從同一金屬逸出的光電子的最大初動能僅與入射光的頻率有關，故僅A選項正確。答案選A。

點評：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能Ek=mv2，是能量守恒的必然結(jié)果。