高考物理二轮复习热点题型专题15 物理学史及近代物理（解析版）

高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题15物理学史及近代物理题型一光电效应【典例分析1】(2020·山西运城模拟)美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是()A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大C．由Uc－ν图象可知，这种金属截止频率为νcD．由Uc－ν图象可求普朗克常量表达式为h＝eq\f(U1e,ν1－νc)【参考答案】CD【名师解析】：.入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，遏止电压增大，根据光电效应方程得出Uc－ν的关系式，通过关系式得出斜率、截距表示的含义．入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(hνc,e)，图线的斜率k＝eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，则h＝eq\f(U1e,ν1－νc)，当遏止电压为零时，ν＝νc，C、D正确．【提分秘籍】求解光电效应问题的五个关系与四种图象(1)五个关系①逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能。②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。③爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。④光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc为遏止电压。⑤光电效应方程中的W0为逸出功。它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。(2)四种光电效应的图象图象名称图线形状由图线直接(或间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc(2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E(3)普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标(2)饱和光电流Im：电流的最大值(3)最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系(1)遏止电压Uc1、Uc2(2)饱和光电流(3)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线(1)极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大(3)普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke【突破训练】1.(2019·哈尔滨三中二模)(多选)图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的I­U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是()A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加B．a、c光的频率相等C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关D．a光的波长大于b光的波长【答案】BD【解析】在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流会先增加后不变，A错误；当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，根据eUc＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，a、c两光的遏止电压相等，且小于b光的遏止电压，所以a、c两光的频率相等且小于b光的频率，根据λ＝eq\f(c,ν)，可知a光的波长大于b光的波长，B、D正确；光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，C错误。2.(2019·河北唐山一模)用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。则下列说法中正确的是() A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ekm＝1.2×10－19J【答案】D【解析】要用图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压Uc，光电管两端应接反向电压，即电源左端为负极，A错误；当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，单位时间内到达A极的光电子数量增大，电流增大，当电流达到饱和值后，将不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C错误；根据图乙可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014Hz，根据hνc＝W0，可求出该金属的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J＝3.41×10－19J，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，光电子的最大初动能Ekm＝6.63×10－34×7.0×1014J－3.41×10－19J＝1.2×10－19J，故D正确。题型二原子结构和能级跃迁【典例分析1】(2020·河南省郑州市月考)如图所示为氢原子能级的示意图，下列有关说法正确的是()A．处于基态的氢原子吸收10.5eV的光子后能跃迁至n＝2能级B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出3种不同频率的光C．若用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定能发生光电效应D．用n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为6.41eV【参考答案】D【名师解析】处于基态的氢原子吸收10.2eV的光子后能跃迁至n＝2能级，不能吸收10.5eV的光子，A错误；大量处于n＝4能级的氢原子，最多可以辐射出Ceq\o\al(2,4)＝6种不同频率的光，B错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光的能量值大于从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光的能量值，用从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光，照射某金属时恰好发生光电效应，则用从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光，照射该金属时一定不能发生光电效应，C错误；处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级产生的辐射光的光子能量为E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根据光电效应方程，照射逸出功为6.34eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为Ekm＝E－W＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，D正确。【提分秘籍】原子能级跃迁问题的解题技巧(1)原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝|E初－E末|。(2)原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。(3)一群氢原子和一个氢原子不同，氢原子核外只有一个电子，这个电子在某时刻只能处在某一个确定的轨道上，在某段时间内，由这一轨道跃迁到另一较低能级轨道时，可能的情况只有一种，所以一个氢原子从n能级跃迁发射出光子的最多可能种类N＝n－1。但是如果有大量n能级的氢原子，它们的核外电子向低能级跃迁时就会有各种情况出现了，发射光子的种类N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)。(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，且单位为电子伏，计算时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J。(5)氢原子能量为电势能与动能的总和，能量越大，轨道半径越大，势能越大，动能越小。【突破训练】1.(2019·福建南平二模)氢原子能级如图所示，则下列说法正确的是()A．氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，动能也越大B．用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n＝2的能级C．用光子能量为12.3eV的光照射一群处于基态的氢原子，氢原子有可能跃迁到n＝2的能级D．用光子能量为1.75eV的可见光照射大量处于n＝3能级的氢原子时，氢原子不能发生电离【答案】B【解析】根据玻尔理论，氢原子能级越高原子的能量越大，电子绕核运动的轨道半径越大，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)可知动能越小，A错误；因12.3eV大于n＝1和n＝2之间的能级差10.2eV，则用动能为12.3eV的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到n＝2的能级，B正确；因12.3eV不等于n＝1和n＝2之间的能级差，则用光子能量为12.3eV的光照射一群处于基态的氢原子，光子不能被氢原子吸收，则氢原子不能跃迁到n＝2的能级，C错误；用光子能量为1.75eV的可见光照射大量处于n＝3能级的氢原子时，1.75eV>0－(1.51eV)，氢原子能发生电离，D错误。2.(2019·山东日照高考模拟)氢原子的能级如图，一群氢原子处于n＝4能级上。当氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射光的波长为1884nm，下列判断正确的是()A．一群氢原子从n＝4能级向n＝1能级跃迁时，最多产生4种谱线B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，辐射光的波长大于1884nmD．用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光照射W逸＝6.34eV的铂，能发生光电效应【答案】D【解析】一群处于n＝4能级上的氢原子向n＝1能级跃迁时最多产生Ceq\o\al(2,4)＝6种谱线，故A错误；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，但原子核不向外放出能量，故B错误；氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射的光子能量小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，可知从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子波长小于1884nm，故C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子的能量值：E12＝E2－E1＝－3.40eV－(－13.60eV)＝10.20eV，故用该光照射W逸＝6.34eV的铂，能发生光电效应，D正确。3．(2019·山东省“评价大联考”三模)如图所示为氢原子能级图，现有大量氢原子从n＝4的能级发生跃迁，产生一些不同频率的光，让这些光照射一个逸出功为2.29eV的钠光电管，以下说法正确的是()A．这些氢原子可能发出3种不同频率的光B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子C．光电管发出的光电子与原子核发生衰变时飞出的电子都是来源于原子核内部D．钠光电管在这些光照射下发出的光电子再次轰击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到n＝3的能级【答案】B【解析】大量氢原子从n＝4能级跃迁能产生6种不同频率的光，故A错误；其中能让钠光电管发生光电效应现象的有4种光子，即为氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级，从n＝3能级跃迁到n＝1能级，从n＝4能级跃迁到n＝1能级，从n＝4能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子，故B正确；光电子来自于金属板原子核外的自由电子，故C错误；氢原子从n＝4能级向n＝1能级发生跃迁，辐射光能量最大，当该光照射钠光电管时，逸出的光电子的最大能量为E＝－0.85eV－(－13.60eV)－2.29eV＝10.46eV，而氢原子从n＝1能级跃迁到n＝3能级，需要吸收的能量为E′＝－1.51eV－(－13.60eV)＝12.09eV，因10.46eV<12.09eV，故用该光电子轰击处于基态的氢原子，不能使之跃迁到n＝3能级，故D错误。题型三原子核的衰变、核反应与核能【典例分析1】．(2020·山东济宁育才中学模拟)eq\o\al(60,27)Co衰变的核反应方程为eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋eq\o\al(0,－1)e，其半衰期为5.27年。已知eq\o\al(60,27)Co、eq\o\al(60,28)Ni、eq\o\al(0,－1)e的质量分别为m1、m2、m3，下列说法正确的是()A．该核反应中释放的能量为(m2＋m3－m1)c2B．该核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子强C．若有16个eq\o\al(60,27)Co原子，经过5.27年后一定只剩下8个eq\o\al(60,27)Co原子D．β粒子是eq\o\al(60,27)Co核外的电子电离形成的【参考答案】B【名师解析】根据质能方程可知核反应中释放的能量为(m1－m2－m3)c2，故A错误；根据三种射线的特点，可知γ射线的穿透本领比β粒子强，故B正确；半衰期是对大量原子才成立的统计学规律，对个别的原子没有意义，故C错误；根据β衰变的本质可知，β粒子是原子核内的一个中子转变为质子时产生的，故D错误。【典例分析2】．(2020·河北衡水统测)一放射性原子核X静止在与纸面垂直的匀强磁场中，衰变后产生的原子核Y及粒子的运动轨迹如图，则()A．此次衰变可能为β衰变B．Y的质子数比X的质子数小4C．Y的中子数比X的中子数小4D．轨迹2为Y的运动轨迹【参考答案】D.【名师解析】：衰变瞬间粒子和原子核Y速度方向相反，根据轨迹图可知，两者在切点处受到的洛伦兹力方向相反，而两者处于同一磁场中，根据左手定则可判断出两者带同种电荷，即X发生的是α衰变，A错误；Y的质子比X的质子数小2，Y的中子数比X的中子数小2，B、C错误；衰变过程遵循动量守恒定律，可得粒子和Y的动量大小相等、方向相反，结合qvB＝meq\f(v2,r)可得电荷量越大，运动半径越小，故轨迹2为Y的运动轨迹，D正确．【提分秘籍】1.原子核的衰变问题(1)衰变实质：α衰变是原子核中的2个质子和2个中子结合成一个氦核并射出；β衰变是原子核中的一个中子转化为一个质子和一个电子，再将电子射出；γ衰变伴随着α衰变或β衰变同时发生，不改变原子核的质量数与电荷数，以光子形式释放出衰变过程中的多余能量。(2)核衰变规律：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0其中t为衰变的时长，τ为原子核的半衰期。衰变的快慢由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关；半衰期是统计规律，对个别、少数原子核无意义。(3)α衰变和β衰变次数的确定方法①方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。②方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。2．三种射线(1)α射线：穿透能力最弱，电离作用最强。(2)β射线：穿透能力较强，电离作用较弱。(3)γ射线：穿透能力更强，电离作用更弱。3．核反应方程(1)核反应方程遵循的规律核反应方程遵循质量数、电荷数守恒，但核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能。核反应过程一般不可逆，所以核反应方程中用“→”表示方向而不能用等号代替。(2)核反应类型①衰变α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heβ衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e②原子核的人工转变质子的发现：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H中子的发现：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n人工放射性同位素的发现：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e③重核裂变例如：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。④轻核聚变例如：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n。4．核能的计算方法(1)根据爱因斯坦质能方程，用核反应的质量亏损的千克数乘以真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2(J)。(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)的能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5(MeV)。(3)如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。【突破训练】1.(2019·四川广元三诊改编)钍基熔盐堆核能系统(TMSR)是第四代核能系统之一。其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪。以下说法正确的是()A．题中钍核eq\o\al(232,90)Th变成铀核的核反应方程为eq\o\al(232,90)Th＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(233,90)Th，eq\o\al(233,90)Th→eq\o\al(233,92)U＋2eq\o\al(0,－1)eB．钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定C．钍核eq\o\al(232,90)Th中有90个中子，142个质子D．在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小【答案】A【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，钍核eq\o\al(232,90)Th变成铀核的核反应方程为：eq\o\al(232,90)Th＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(233,90)Th，eq\o\al(233,90)Th→eq\o\al(233,92)U＋2eq\o\al(0,－1)e，A正确；原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故B错误；钍核eq\o\al(232,90)Th中有90个质子，232－90＝142个中子，C错误；重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大，故D错误。2.(2019·湖南衡阳二模)在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆的半径分别r1、r2，则下列说法正确的是()A．原子核可能发生α衰变，也可能发生β衰变B．径迹2可能是衰变后新核的径迹C．若衰变方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为117∶2D．若衰变方程是eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He，则r1∶r2＝1∶45【答案】D【解析】原子核衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律可知，衰变生成的两粒子的动量大小相等方向相反，粒子速度方向相反，由左手定则可知，若生成的两粒子电性相反，则在磁场中的径迹为内切圆，若生成的两粒子电性相同，则在磁场中的径迹为外切圆，题中原子核衰变放出的新核与粒子电性相同，故该原子核发生的是α衰变，A错误；原子核衰变生成的两核动量p大小相等方向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB＝meq\f(v2,r)，解得：r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，由于p、B相同，则粒子电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨迹半径小于粒子的轨迹半径，所以径迹1为粒子的运动径迹，B错误；原子核衰变生成的两核动量p大小相等方向相反，由动能与动量的关系Ek＝eq\f(p2,2m)，可知新核和射出的粒子的动能之比等于质量的反比，即为2∶117，故C错误；由r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)可得，r1∶r2＝2∶90＝1∶45，故D正确。3.(2019·河南郑州二模)1933年至1934年间，约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发生的核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，反应生成物eq\o\al(30,15)P像天然放射性元素一样衰变，放出正电子eq\o\al(0,1)e，且伴随产生中微子eq\o\al(A,Z)ν，核反应方程为eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(A,Z)ν。则下列说法正确的是()A．当温度、压强等条件变化时，放射性元素eq\o\al(30,15)P的半衰期随之变化B．中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0C．正电子产生的原因可能是核外电子转变成的D．两个质子和两个中子结合成一个α粒子，则质子与中子的质量之和一定等于α粒子的质量【答案】B【解析】放射性元素的半衰期与外界因素无关，A错误；根据质量数和电荷数守恒可知，中微子的质量数A＝0，电荷数Z＝0，B正确；正电子产生的原因是核内的质子转化为中子时放出的，C错误；两个质子和两个中子结合成一个α粒子要释放能量，根据质能方程及质量亏损可知，两个质子与两个中子的质量之和大于α粒子的质量，故D错误。2.(2019·山东威海三模)土壤和大气中含有放射性元素钋210，它可以通过根部吸收或表面吸附的途径进入植物的组织中，烟叶中含量较高。钋210可以通过吸烟的途径进入吸烟者体内，其半衰期为138天。8mg钋210经过414天后还剩下()A．4mg B．2mgC．1mg D．0【答案】C【解析】钋210的半衰期是138天，经过414天后，即经过3个半衰期，钋210剩余的质量：m＝m0(eq\f(1,2))3＝8×eq\f(1,8)mg＝1mg，故C正确。5.(2019·长春质量监测)(多选)2017年1月9日，大亚湾反应堆中微子实验工程获得国家自然科学一等奖。大多数原子核发生核反应的过程中都伴着中微子的产生，例如核裂变、核聚变、β衰变等。下列关于核反应的说法正确的是()A.eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(222,86)Rn，经过3次α衰变，2次β衰变B.eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是α衰变方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰变方程C.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变方程，也是氢弹的核反应方程D．高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H【答案】AD【解析】eq\o\al(234,90)Th衰变为eq\o\al(222,86)Rn，由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，该反应经过3次α衰变，2次β衰变，故A正确；eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是核聚变方程，eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e是β衰变方程，故B错误；eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(144,56)Ba＋eq\o\al(89,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n是核裂变方程，不是氢弹的核反应方程，故C错误；高速运动的α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，其核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，故D正确。题型四物理学史及物理学思想方法【典例分析1】(2020·山东潍坊市下学期高考模拟)在物理学中用比值法定义物理量是一种很重要的方法．下列物理量的表达式不是由比值法定义的是()A．加速度定义式a＝eq\f(Δv,Δt) B．点电荷电场强度E＝keq\f(Q,r2)C．磁感应强度B＝eq\f(F,IL) D．电阻R＝eq\f(U,I)【参考答案】B【名师解析】加速度定义式a＝eq\f(Δv,Δt)，用速度的变化量与时间的比值来定义加速度，表示速度变化快慢的物理量，是用比值法定义的物理量，故选项A不符合题意；点电荷之间的作用力根据库仑定律有：F＝keq\f(Qq,r2)，则根据场强的公式可以得到点电荷电场强度公式为：E＝eq\f(F,q)＝keq\f(Q,r2)，可知点电荷电场强度E＝keq\f(Q,r2)，不是由比值法定义，是根据场强公式推导出的，故选项B符合题意；磁感应强度公式B＝eq\f(F,IL)，是比值法定义，磁感应强度B与安培力F、电流I及导线长度L均无关，故C不符合题意；电阻R＝eq\f(U,I)，即电阻与电压无关，与电流也无关，是属于比值法定义，故D不符合题意．【典例分析2】(2020·山东临沂市2月质检)2018年3月14日，著名物理学家斯蒂芬·威廉·霍金逝世，引发全球各界悼念．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大的贡献．关于下列几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是()A．卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律B．法拉第通过长时间的实验研究发现了通电导线周围存在磁场C．查德威克用α粒子轰击Be原子核发现了中子D．爱因斯坦的光子说认为，只要光照时间足够长，所有电子最终都能逸出金属表面成为光电子【参考答案】C【名师解析】牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，选项A错误；奥斯特通过长时间的实验研究发现了通电导线周围存在磁场，选项B错误；查德威克用α粒子轰击Be原子核发现了中子，选项C正确；爱因斯坦的光子说认为，能否发生光电效应与入射光的频率有关，与光照时间无关，选项D错误．【提分秘籍】一重要物理思想方法归纳1．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)．2．极限思维法就是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、临界值或特定值的条件下进行分析和讨论．如公式v＝eq\f(Δx,Δt)中，当Δt→0时，v是瞬时速度．3．理想实验法也叫作实验推理法，就是在物理实验的基础上，加上合理的科学的推理得出结论的方法就叫作理想实验法，这也是一种常用的科学方法．如由伽利略斜面实验推导出牛顿第一定律等．4．微元法微元法是指在处理问题时，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．5．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＝eq\f(B,C)，但A与B、C均无关．如a＝eq\f(Δv,Δt)、E＝eq\f(F,q)、C＝eq\f(Q,U)、I＝eq\f(q,t)、R＝eq\f(U,I)、B＝eq\f(F,IL)、ρ＝eq\f(m,V)等．6．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．7．控制变量法决定某一个现象的产生和变化的因素很多，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．比如探究加速度与力、质量的关系，就用了控制变量法．8．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．9．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．二、重要物理学史归纳总结科学家国籍主要贡献伽利略意大利①1638年，论证较重物体不会比较轻物体下落得快；②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；③伽利略在教堂做礼拜时发现摆的等时性，惠更斯根据这个原理制成历史上第一座自摆钟；④伽利略在1683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①以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学；②1687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世纪提出开普勒三大定律卡文迪许英国1798年利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G库仑法国①1785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；②静电力常量的数值是在电荷量的单位得到定义之后，后人通过库仑定律计算得出的续表科学家国籍主要贡献密立根美国通过油滴实验测定了元电荷的数值，e＝1.6×10－19C富兰克林美国①解释了摩擦起电的原因；②通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，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昂尼斯荷兰大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象焦耳英国①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—楞次定律；②能量守恒定律的发现者之一楞次俄国1834年楞次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①在《哲学原理》中比较完整地第一次表述了惯性定律；②第一个明确地提出了“动量守恒定律”安培法国①发现了安培定则；②发现电流相互作用的规律；③提出分子电流假说法拉第英国①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；②1831年发现的电磁感应现象，使人类的文明跨进了电气化时代；③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在1832年发现自感现象卢瑟福英国①进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型；②用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子玻尔丹麦量子力学的先驱，吸取普朗克、爱因斯坦的量子概念，提出原子结构的玻尔理论贝克勒尔法国发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构查德威克英国在α粒子轰击铍核时发现中子(原子核人工转变的实验)，由此人们认识到原子核的组成居里夫人法国发现了放射性更强的钋和镭【突破训练】1．(2019·甘肃兰州市第一次诊断)关于物理学家和他们对物理学的贡献，下列说法正确的是()A．爱因斯坦提出了光的电磁说B．麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在C．玻尔建立了量子理论，并成功解释了各种原子的发光原理D．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型【答案】D【解析】麦克斯韦提出了光的电磁说，认为光是一种电磁波，故A项错误；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，故B项错误；玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子核式结构模型提出了玻尔理论，成功解释了氢原子的发光原理；但由于过多保留了经典电磁学的理论，不能很好地解释其他原子的发光现象，C错误；卢瑟福根据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，故D项正确．2.关于物理概念的建立和物理规律的形成，下列说法不正确的是()A．在定义“瞬时速度”的概念时，利用了微元法B．伽利略在研究“落体运动”时，利用了演绎法C．在建立“质点”和“点电荷”的概念时，利用了假设法D．在万有引力定律的建立过程中，除了牛顿以外，科学家第谷、开普勒、卡文迪许均做出了重要的贡献【答案】C【解析】在定义“瞬时速度”的概念时，所用方法为将Δt时间内的平均速度代替瞬时速度，当Δt趋近于零时，即为瞬时速度，利用了微元法，故A正确；伽利略在研究“落体运动”时，是基于物体在斜面上的实际运动进行合理的演绎外推得到的，故B正确；建立“质点”和“点电荷”的概念时，利用的是理想模型的方法，故C错误；第谷的天文观测数据及开普勒行星运动定律为万有引力定律的建立奠定基础，科学家卡文迪许测出了引力常量G，故D正确．本题选错误的选项，故选C.3.2