五年高考物理真題分類訓練（2019-2023） 原子和原子核波粒二象性 (解析版)

專題16原子和原子核波粒二象性

一、單選題

1.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）在下列兩個核反應方程中X+=NfY+?。、

Y+jLi—>2X,X和Y代表兩種不同的原子核，以Z和A分別表示X的電荷數(shù)和質(zhì)量

數(shù)，貝I（）

A.Z=l,A=1B.Z=l,A=2C.Z=2,A=3D.Z=2,A-4

【答案】D

【詳解】設Y電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別為根和“，根據(jù)核反應方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知

第一個核反應方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足

A+14=〃+17,Z+7=m+8

第二個核反應方程的核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)滿足

n+1—2A,m+3—2Z

聯(lián)立解得

Z=2,A=4

故選D。

2.（2023?山東?統(tǒng)考高考真題）“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組

發(fā)射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術具有重要意義。如圖所示為某原子鐘

工作的四能級體系，原子吸收頻率為小的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級II,然后

自發(fā)輻射出頻率為匕的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2,并在一定條件下可躍遷到鐘躍

遷的下能級1,實現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為匕的光子回到基態(tài)。該

【答案】D

【詳解】原子吸收頻率為％的光子從基態(tài)能級I躍遷至激發(fā)態(tài)能級II時有

Eji-4=hv0

且從激發(fā)態(tài)能級II向下躍遷到基態(tài)I的過程有

En—=hv1+hv2+hv3

聯(lián)立解得

故選D。

3.（2023?北京?統(tǒng)考高考真題）在發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象后，人們往往試圖用不同的理論方

法來解釋，比如，當發(fā)現(xiàn)光在地球附近的重力場中傳播時其頻率會發(fā)生變化這種現(xiàn)象后,

科學家分別用兩種方法做出了解釋。

現(xiàn)象：從地面尸點向上發(fā)出一束頻率為％的光，射向離地面高為“（遠小于地球半徑）

的。點處的接收器上，接收器接收到的光的頻率為口。

方法一：根據(jù)光子能量E=/〃=mc2（式中為普朗克常量，機為光子的等效質(zhì)量，c

為真空中的光速）和重力場中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的頻率口。

方法二：根據(jù)廣義相對論，光在有萬有引力的空間中運動時，其頻率會發(fā)生變化，將該

I.2GM

---------2------

理論應用于地球附近，可得接收器接收到的光的頻率小=%J:六,式中G為

\~c\R+H）

引力常量，M為地球質(zhì)量，R為地球半徑。

下列說法正確的是（）

A.由方法一得到口=%1+及J,g為地球表面附近的重力加速度

B.由方法二可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長

C.若從。點發(fā)出一束光照射到P點，從以上兩種方法均可知，其頻率會變小

D.通過類比，可知太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變大

【答案】B

【詳解】A.由能量守恒定律可得

hv+mgH=hv0

2

hv0=me

解得

V=vo(l-^r)

選項A錯誤；

B.由表達式

2GM

12GM

\~c\R+H)

可知

即接收器接受到的光的波長大于發(fā)出的光的波長，選項B正確；

C.若從地面上的P點發(fā)出一束光照射到。點，從以上兩種方法均可知，其頻率變小,

若從。點發(fā)出一束光照射到尸點，其頻率變大，選項C錯誤；

D.由上述分析可知，從地球表面向外輻射的光在傳播過程中頻率變小；通過類比可知，

從太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變小，選項D錯誤。

故選B?

4.(2023?北京?統(tǒng)考高考真題)下列核反應方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是()

A.$u+：)n-堞Ba+：：Kr+()B.^8U^4Th+()

C.*4N+^He->'70+()D.^4C^4N+()

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為

LnWBa+1Kr+3(*n)

故A符合題意；

B.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為

-L+gHe)

故B不符合題意；

C.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為

HeT7O+(；H)

故C不符合題意；

D.根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為

.Cf.N+.e)

故D不符合題意。

故選Ao

5.（2023.海南.統(tǒng)考高考真題）牡元素衰變時會放出/粒子，其中￡粒子是（）

A.中子B.質(zhì)子C.電子D.光子

【答案】C

【詳解】放射性元素衰變時放出的三種射線處6、y分別是氫核流、電子流和光子流。

故選C。

6.（2023?遼寧?統(tǒng)考高考真題）原子處于磁場中，某些能級會發(fā)生劈裂。某種原子能級

劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①

照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應，且逸出光電子的最大初動能為反，則（）

A.①和③的能量相等

B.②的頻率大于④的頻率

C.用②照射該金屬一定能發(fā)生光電效應

D.用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于及

【答案】A

【詳解】A.由圖可知①和③對應的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項A

正確；

B.因②對應的能級差小于④對應的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據(jù)石=加

可知②的頻率小于④的頻率，選項B錯誤；

C.因②對應的能級差小于①對應的能級差，可知②的能量小于①，②的頻率小于①，

則若用①照射某金屬表面時能發(fā)生光電效應，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應,

選項C錯誤；

D.因④對應的能級差大于①對應的能級差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①，

因用①照射某金屬表面時能逸出光電子的最大初動能為耳，根據(jù)

Ekm=/7V-W逸出功

則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于反，選項D錯誤。

故選Ao

7.（2023?天津?統(tǒng)考高考真題）關于太陽上進行的核聚變，下列說法正確的是（）

A.核聚變需要在高溫下進行B.核聚變中電荷不守恒

C.太陽質(zhì)量不變D.太陽核反應方程式：

旨U+MBa+^Kr+3'n

【答案】A

【詳解】A.因為高溫時才能使得粒子的熱運動劇烈，才有可能克服他們自身相互間的

排斥力，使得它們間的距離縮短，才能發(fā)生聚變，故A正確；

B.核聚變中電荷是守恒的，故B錯誤；

C.因為太陽一直在發(fā)生核聚變，需要放出大量能量，根據(jù)質(zhì)能方程可知是要消耗一定

的質(zhì)量的，故C錯誤；

D.核聚變的方程為

；H+：HHe+oii

題中為核裂變方程，故D錯誤。

故選A?

8.（2023?山西?統(tǒng)考高考真題）一電子和一a粒子從鉛盒上的小孔。豎直向上射出后，

打到鉛盒上方水平放置的屏幕尸上的。和b兩點，。點在小孔。的正上方，。點在。點

的右側，如圖所示。已知a粒子的速度約為電子速度的］,鉛盒與屏幕之間存在勻強

電場和勻強磁場，則電場和磁場方向可能為（）

A.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向里

B.電場方向水平向左、磁場方向垂直紙面向外

C.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向里

D.電場方向水平向右、磁場方向垂直紙面向外

【答案】C

【詳解】A.帶電粒子在電場和磁場中運動，打到a點的粒子電場力和洛倫茲力平衡，

當電場向左磁場垂直直面向里時，因a粒子帶正電，則受到向左的電場力和向左的洛倫

茲力，則會打到。點左側；同理電子帶負電，受到向右的電場力和向右的洛倫茲力，則

電子會打到。點右側，A錯誤；

B.因a粒子帶正電，設帶電量為2q,速度v,電子帶負電，電量口，電子速度v/>v,

若電場方向向左，磁場方向向外，則如果a粒子打在。點則受到向左的電場力和向右的

洛倫茲力平衡

2qE=IqvB

E

v=一

B

因電子帶負電，電量且電子速度大，受到向左的洛倫茲力力,3大于向右的電場力

qE,則電子從而向左偏轉；同理如果電子打在〃點，則理:=彼8,所以此時。粒子向左

的電場力2qE大于向右的洛倫茲力2家右，則向左偏轉，不會打在b點，B錯誤；

CD.電場方向向右，磁場垂直紙面向里，如果。粒子打在4點，即向右的電場力和向

左的洛倫茲力平衡

2qE=2qvB

E

v=—

B

電子速度大，受到向右的洛倫茲力力，B大于向左的電場力qE則向右偏轉，從而達到

6點；同理如果電子打在a,?E=則a粒子向右的電場力2qE大于向左的洛倫茲力

從而向右偏轉，會打在b點；

同理電場向右磁場垂直紙面向外時，夕粒子受到向右的電場力和洛倫茲力，電子受到向

左的電場力和洛倫茲力不能受力平衡打到。點，故C正確，D錯誤；

故選C。

9.（2023?湖北?統(tǒng)考高考真題）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星

成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜

線（對應的光子能量為10.2cV）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太

陽中氫原子（）

nE/eV

00------------------------------------0

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1-13.6

A.”=2和”=1能級之間的躍遷B.〃=3和〃=1能級之間的躍遷

C.〃=3和"=2能級之間的躍遷D.〃=4和〃=2能級之間的躍遷

【答案】A

【詳解】由圖中可知〃=2和〃=1的能級差之間的能量差值為

AE=凡—4=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV

與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子"=2和n=l能級之

間的躍遷。

故選Ao

10.(2023?山西?統(tǒng)考高考真題)能原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有

穩(wěn)定的頻率，葩原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10-5eV,躍遷發(fā)射的光子的頻率量

級為(普朗克常量72=6.63x1()-34J%元電荷e=1.60xl()T9c)()

A.103HzB.106HzC.109HzD.1012Hz

【答案】C

【詳解】艷原子利用的兩能極的能量差量級對應的能量為

￡=10?=10—5xl.6xlOT9j=1.6、10力

由光子能量的表達式€=加可得，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為

1.6X1024

Hz*2.4x109Hz

h6.63xl0-34

躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為109Hz。故選C。

11.(2023?浙江?統(tǒng)考高考真題)“玉兔二號”裝有核電池，不懼漫長寒冷的月夜。核電池

將W：Pu衰變釋放的核能一部分轉換成電能。2；：尸〃的衰變方程為誓P"TzU+^He,則

()

A.衰變方程中的X等于233B.；He的穿透能力比y射線強

C.2；二"比窯U的比結合能小D.月夜的寒冷導致腎P"的半衰期變大

【答案】C

【詳解】A.根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，衰變方程為

空U+；He

即衰變方程中的X=234,故A錯誤；

B.；He是。粒子，穿透能力比丫射線弱，故B錯誤；

C.比結合能越大越穩(wěn)定,由于"Pu衰變成為了度U,故支U比2；：Pu穩(wěn)定，即Hu比

制U的比結合能小，故C正確；

D.半衰期由原子核本身決定的，與溫度等外部因素無關，故D錯誤。

故選C。

12.（2023?湖南?統(tǒng)考高考真題）2023年4月13日，中國“人造太陽”反應堆中科院環(huán)流

器裝置（EAST）創(chuàng)下新紀錄，實現(xiàn)403秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模等離子體運行，為可控核

聚變的最終實現(xiàn)又向前邁出了重要的一步，下列關于核反應的說法正確的是（）

A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多

B.笊笳核聚變的核反應方程為:H+：H->；He+一；e

C.核聚變的核反應燃料主要是鈾235

D.核聚變反應過程中沒有質(zhì)量虧損

【答案】A

【詳解】A.相同質(zhì)量的核燃料，輕核聚變比重核裂變釋放的核能更多，A正確；

B.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知，笊旅核聚變的核反應方程為

；H+：HHe+*n

B錯誤；

C.核聚變的核反應燃料主要是笊核和疑核，C錯誤；

D.核聚變反應過程中放出大量能量，有質(zhì)量虧損，D錯誤。

故選Ao

13.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）2022年10月，全球眾多天文設施觀測到迄今最亮伽馬

射線暴，其中我國的“慧眼”衛(wèi)星、“極目”空間望遠鏡等裝置在該事件觀測中作出重要貢

獻。由觀測結果推斷，該伽馬射線暴在1分鐘內(nèi)釋放的能量量級為1（/8j。假設釋放的

能量來自于物質(zhì)質(zhì)量的減少，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為（光速為3xl（）8m/s）

A.1019kgB.1024kgC.1029kgD.1034kg

【答案】C

【詳解】根據(jù)質(zhì)能方程￡=,m2可知，則每秒鐘平均減少的質(zhì)量為

、E10481O30,

Am=-o%=---------------y=------kg

60c60x（3xl08y5.4

則每秒鐘平均減少的質(zhì)量量級為lO為kg。

故選Co

14.（2023?浙江?高考真題）被譽為“中國天眼”的大口徑球面射電望遠鏡已發(fā)現(xiàn)660余顆

新脈沖星，領先世界。天眼對距地球為L的天體進行觀測，其接收光子的橫截面半徑為

凡若天體射向天眼的輻射光子中，有〃⑺<1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)

出的頻率為v的N個光子。普朗克常量為h,則該天體發(fā)射頻率為v光子的功率為（）

4Nfhv2Nl}hvrjl}hvr/fhv

A.QD?QC.D?

R-r）R-j]4R2N2R2N

【答案】A

【詳解】設天體發(fā)射頻率為v光子的功率為P,由題意可知

?rtR2

Ptx------xz7=Nhv

4-

其中Bls,解得

c4NI?hv

P--------

R2TJ

故選Ao

15.（2023?浙江?高考真題）宇宙射線進入地球大氣層與大氣作用會產(chǎn)生中子，中子與大

氣中的氮14會產(chǎn)生以下核反應：；N+；,nf；4c+；H,產(chǎn)生的；14c能自發(fā)進行月衰變，

其半衰期為5730年,利用碳14的衰變規(guī)律可推斷古木的年代.下列說法正確的是（）

A.發(fā)生/衰變的產(chǎn)物是；N

B."衰變輻射出的電子來自于碳原子的核外電子

C.近年來由于地球的溫室效應，引起;4c的半衰期發(fā)生微小變化

D.若測得一古木樣品的tC含量為活體植物的5,則該古木距今約為11460年

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)

N+_°e

即;4c發(fā)生力衰變的產(chǎn)物是;4N,選項A錯誤；

B.夕衰變輻射出的電子來自于原子核內(nèi)的中子轉化為質(zhì)子時放出的電子，選項B錯誤；

C.半衰期是核反應，與外界環(huán)境無關，選項C錯誤；

D.若測得一古木樣品的14c含量為活體植物的可知經(jīng)過了2個半衰期，則該古木

距今約為5730x2年=11460年，選項D正確。

故選D。

16.（2022?天津?高考真題）從夸父逐日到羲和探日，中華民族對太陽的求知探索從未停

歇。2021年10月，我國第一顆太陽探測科學技術試驗衛(wèi)星“羲和號”順利升空。太陽的

能量由核反應提供，其中一種反應序列包含核反應：；He+；Hef；He+2X,下列說法

正確的是（）

A.X是中子B.該反應有質(zhì)量虧損

C.iHe比;He的質(zhì)子數(shù)多D.該反應是裂變反應

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)核反應過程滿足質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)

為1,可知X是質(zhì)子，故A錯誤；

BD.兩個輕核結合成質(zhì)量較大的核，核反應屬于聚變反應，反應過程存在質(zhì)量虧損，

釋放能量，故B正確，D錯誤；

C.；He與;He的質(zhì)子數(shù)相同，均為2個質(zhì)子，故C錯誤。

故選B。

17.（2022?福建?高考真題）2011年3月，日本發(fā)生的大地震造成了福島核電站核泄漏。

在泄露的污染物中含有大量放射性元素嚕I,其衰變方程為啜I-1；Xe+te,半衰期為

8天,已知％=131.037214畋,=13L03186u,me=0.000549u,則下列說法正確的是

（）

A.衰變產(chǎn)生的。射線來自于嚕I原子的核外電子

B.該反應前后質(zhì)量虧損0.00535u

C.放射性元素發(fā)生的衰變?yōu)橐运プ?/p>

D.經(jīng)過16天，75%的；扛原子核發(fā)生了衰變

【答案】D

【詳解】A.1扛衰變時，原子核內(nèi)中子轉化為質(zhì)子和電子，大量電子從原子核釋放出

來形成。射線，故A錯誤；

B.該反應前后質(zhì)量虧損為

Am=-一砥-131.0372lu-131.03186u-0.000549u=0.00480lu

故B錯誤；

C.放射性元素啜I發(fā)生的衰變?yōu)镺衰變，故C錯誤；

D.由于半衰期為8天，可知經(jīng)過16天，即經(jīng)過兩個半衰期，75%的與」原子核發(fā)生了

衰變，故D正確。

故選Do

18.（2022?重慶?高考真題）如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍光光子的能量范圍為

2.53~2.76eV,紫光光子的能量范圍為2.76~3.10eV。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，

可輻射藍光，不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為（）

nE/eV

00---------------------------------------0

5------------------------0.54

4----------------------0.85

3----------------------1.51

2----------------------3.40

1------------------------13.60

A.10.20eVB.12.09eVC.12.75eVD.13.06eV

【答案】C

【詳解】由題知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍光，不輻射紫光，則由藍光光

子能量范圍可知從氫原子從"=4能級向低能級躍遷可輻射藍光，不輻射紫光（即從"=

4,躍遷到〃=2輻射藍光），則需激發(fā)氫原子到w=4能級，則激發(fā)氫原子的光子能量

為

△E=ELEI=12.75eV

故選C。

19.（2022?北京?高考真題）2021年5月，中國科學院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

（EAST）取得新突破，成功實現(xiàn)了可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒

等離子體運行，創(chuàng)造托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄，向核聚變能源應用邁出重要

一步。等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認為是物質(zhì)的第四態(tài)。當物質(zhì)

處于氣態(tài)時，如果溫度進一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為

電子和正離子，此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等

離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是（）

A.核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能

B.可以用磁場來約束等離子體

C.盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導體

D.提高托卡馬克實驗裝置運行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力

【答案】A

【詳解】A.核聚變釋放的能量源于來自于原子核的質(zhì)量虧損，A錯誤；

B.帶電粒子運動時，在勻強磁場中會受到洛倫茲力的作用而不飛散，故可以用磁場來

約束等離子體，B正確；

C.等離子體是各種粒子的混合體，整體是電中性的，但有大量的自由粒子，故它是電

的良導體，C正確；

D.提高托卡馬克實驗裝置運行溫度，增大了等離子體的內(nèi)能，使它們具有足夠的動能

來克服庫侖斥力，有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力，D正確。

本題選擇錯誤的，故選A。

20.（2022?北京?高考真題）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（）

A.放出光子，能量增加B.放出光子，能量減少

C.吸收光子，能量增加D.吸收光子，能量減少

【答案】B

【詳解】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于

兩能級之差，能量減少。

故選B。

21.（2022?江蘇?高考真題）上海光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增

加后（）

A.頻率減小B.波長減小C.動量減小D,速度減小

【答案】B

【詳解】AB.根據(jù)E=可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)

2=-

v

可知光子波長減小，故A錯誤，B正確；

CD.根據(jù)

h

p=—

2

可知光子的動量增加；又因為光子質(zhì)量不變，根據(jù)。=〃加可知光子速度增加，故C錯

誤，D錯誤。

故選B。

22.（2022.海南?高考真題）下列屬于P衰變的是（）

A.聲U-記Th+；HeB.-N+；He31O+；H

C.轉Thf；：Pa+：eD.占U+；n-堞Ba+黑Kr+3〉

【答案】C

【詳解】A.該反應屬于a衰變，放出了氫核（：He）,A錯誤；

B.該反應是盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子（:H）的核反應方程，B錯誤；

C.該反應屬于B衰變，放出了電子（.；e）,C正確；

D.該反應是重核裂變的核反應方程，D錯誤。

故選C。

23.（2022.河北?統(tǒng)考高考真題）如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應的遏止

電壓。。與入射光頻率口的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第

A.鈉的逸出功為加,B.鈉的截止頻率為8.5x10"Hz

C.圖中直線的斜率為普朗克常量力D.遏止電壓S與入射光頻率Y成正比

【答案】A

【詳解】A.根據(jù)遏止電壓與最大初動能的關系有

e5=或amx

根據(jù)電效應方程有

Ekmax=%-叫

當結合圖像可知，當《為0時，解得

嘰=牝

A正確；

B.鈉的截止頻率為，，根據(jù)圖像可知，截止頻率小于8.5x10"Hz,B錯誤;

C.結合遏止電壓與光電效應方程可解得

ee

h

可知，圖中直線的斜率表示a，C錯誤；

e

D.根據(jù)遏止電壓與入射光的頻率關系式可知，遏止電壓4與入射光頻率U成線性關系，

不是成正比，D錯誤。

故選A?

24.（2022?遼寧?高考真題）2022年1月，中國錦屏深地實驗室發(fā)表了首個核天體物理

研究實驗成果。表明我國核天體物理研究已經(jīng)躋身國際先進行列。實驗中所用核反應方

程為X+j；A1,已知X、Mg、Al的質(zhì)量分別為〃仆機2、砥，真空中的光速

為。，該反應中釋放的能量為及下列說法正確的是（）

A.X為笊核:HB.X為瓶核

C.■￡=（〃?]+“4+網(wǎng)）。2D.￡1=（4+〃?2—砥）c?

【答案】D

【詳解】AB.根據(jù)核反應的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1,電荷數(shù)為1,

為氣核;H,AB錯誤；

CD.根據(jù)質(zhì)能方程可知，由于質(zhì)量虧損核反應放出的能量為

E='me1=（町+機，—m^c1

C錯誤、D正確。

故選D。

25.（2022?湖北?統(tǒng)考高考真題）上世紀四十年代初，我國科學家王澄昌先生首先提出證

明中微子存在的實驗方案：如果靜止原子核:Be俘獲核外K層電子e,可生成一個新原

子核X,并放出中微子ve,即：Be+_；e7X+；Ve。根據(jù)核反應后原子核X的動能和動

量，可以間接測量中微子的能量和動量，進而確定中微子的存在。下列說法正確的是

（）

A.原子核X是;LiB.核反應前后的總質(zhì)子數(shù)不變

C.核反應前后總質(zhì)量數(shù)不同D.中微子匕的電荷量與電子的相同

【答案】A

【詳解】AC.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有，X的質(zhì)量數(shù)為7,電荷數(shù)為3,可知原

子核X是;Li,A正確、C錯誤；

B.由選項A可知，原子核X是:Li,則核反應方程為:Be+_：e一;Li+°ve,則反

應前的總質(zhì)子數(shù)為4,反應后的總質(zhì)子數(shù)為3,B錯誤；

D.中微子不帶電，則中微子嗔的電荷量與電子的不相同，D錯誤。

故選Ao

26.（2022?浙江?統(tǒng)考高考真題）如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，

在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正

確的是（）

nE/eV

8--------------------0

5-----------------------0.54

4-----------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.40

1----------------------13.6

A.逸出光電子的最大初動能為10.80eV

B.n=3躍遷到〃=1放出的光子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到〃=4激發(fā)態(tài)

【答案】B

【詳解】A.從n=3躍遷到n=l放出的光電子能量最大，根據(jù)

Ek=E-W0

可得此時最大初動能為

4=9.8eV

故A錯誤；

B.根據(jù)

hhv

一

P=1z=c

E=hv

又因為從H=3躍遷到行1放出的光子能量最大，故可知動量最大，故B正確；

C.大量氫原子從〃=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出c；=3種頻率的光子，其中從〃=3躍遷

到"=2放出的光子能量為

△4=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV

不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應，其他兩種均可以，故C錯誤；

D.由于從n=3躍遷到?=4能級需要吸收的光子能量為

AE=1.5leV-0.85eV=0.66eV豐0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到n=4激發(fā)態(tài)，故D錯誤。

故選B。

27.（2022?廣東?高考真題）目前科學家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)〃較大的氫原子。氫

原子第"能級的能量為凡=與，其中&=-13.6eV。圖是按能量排列的電磁波譜，要

n

使”=20的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是

()

紅外線見紫外線X射線

為

111111

10-210-,10°10'102103

能量（eV）

A.紅外線波段的光子B.可見光波段的光子

C.紫外線波段的光子D.X射線波段的光子

【答案】A

【詳解】要使處于〃=20的氫原子吸收一個光子后恰好失去一個電子變成氫離子，則需

要吸收光子的能量為

-13.6

￡=0-()eV=0.034eV

202

則被吸收的光子是紅外線波段的光子。

故選A?

28.（2022?湖南?統(tǒng)考高考真題）關于原子結構和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的

是（）

A.盧瑟福的核式結構模型解釋了原子光譜的分立特征

B.玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運動的規(guī)律

C.光電效應揭示了光的粒子性

D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性

【答案】C

【詳解】A.波爾的量子化模型很好地解釋了原子光譜的分立特征，A錯誤；

B.玻爾的原子理論成功的解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處，是它保留了經(jīng)典理

論中的一些觀點，如電子軌道的概念，還不成完全揭示微觀粒子的運動規(guī)律，B錯誤;

C.光電效應揭示了光的粒子性，C正確；

D.電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實了電子的波動性，質(zhì)子、中子及原子、分子均

具有波動性，D錯誤。

故選C。

29.（2022?山東?統(tǒng)考高考真題）碘125衰變時產(chǎn)生7射線，醫(yī)學上利用此特性可治療某

些疾病。碘125的半衰期為60天,若將一定質(zhì)量的碘125植入患者病灶組織，經(jīng)過180

天剩余碘125的質(zhì)量為剛植入時的（）

A.—B.-C.-D.■

16842

【答案】B

【詳解】設剛植入時碘的質(zhì)量為機。，經(jīng)過180天后的質(zhì)量為小，根據(jù)

代入數(shù)據(jù)解得

180

~60

1外

故選B?

30.（2022.全國?統(tǒng)考高考真題）兩種放射性元素的半衰期分別為辦和4,在f=0時刻

這兩種元素的原子核總數(shù)為N,在f=2%時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為:，則在r=%

時刻，尚未衰變的原子核總數(shù)為（）

?NrNcNcN

A.—B.—C.—D.—

12986

【答案】C

【詳解】根據(jù)題意設半衰期為%的元素原子核數(shù)為無，另一種元素原子核數(shù)為》依題

意有

x+y=N

經(jīng)歷2歷后有

聯(lián)立可得

x=-N,y=-N

3-3

在f=4f°時，原子核數(shù)為x的元素經(jīng)歷了4個半衰期，原子核數(shù)為y的元素經(jīng)歷了2個

半衰期，則此時未衰變的原子核總數(shù)為

故選c。

31.（2022.全國.統(tǒng)考高考真題）一點光源以113W的功率向周圍所有方向均勻地輻射波

長約為6x10-7m的光，在離點光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3x

10"個。普朗克常量為=6.63x10-34J&R約為（）

A.1x102mB.3x102mC.6x102mD.9x102m

【答案】B

【詳解】一個光子的能量為

E=hv

v為光的頻率，光的波長與頻率有以下關系

c=Av

光源每秒發(fā)出的光子的個數(shù)為

PPA

n-——=—

hvhe

尸為光源的功率，光子以球面波的形式傳播，那么以光源為原點的球面上的光子數(shù)相同，

此時距光源的距離為R處，每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3x1014個，那么此處的

球面的表面積為

S=4兀R2

則

-=3xl014

S

聯(lián)立以上各式解得

7?~3x102m

故選B。

32.（2021?重慶?高考真題）放射性元素由1會衰變?yōu)榉€(wěn)定的3Te,半衰期約為13h,可

以用于檢測人體的甲狀腺對碘的吸收。若某時刻您1與i”Te的原子數(shù)量之比為4:1,則

通過26h后回1與“3Te的質(zhì)量之比（）

A.1:2B.1:4C.1:8D.1:16

【答案】B

【詳解】根據(jù)題述，.1與⑵Te原子數(shù)量之比為4:1,則通過26h（兩個半衰期）后，4

份⑵I衰變剩余1份，生成了3份gTe原子，剩余⑵I與^Te原子數(shù)量之比為1：4,因

為⑵［與⑵Te原子質(zhì)量相同，所以通過26h（兩個半衰期）后，1231與⑵Te原子的質(zhì)量

之比為1:4,故B正確，ACD錯誤。

故選B。

33.（2021.江蘇.高考真題）如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究,

其截止頻率匕＜v2,保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值E.隨電壓U

變化關系的圖像是（）

【答案】C

【詳解】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A

極時動能的最大值

E

km=Ue+hv-hv&]i.

可知紇圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因

匕＜%，則圖像C正確，ABD錯誤。

故選Co

34.（2021?江蘇?高考真題）用“中子活化”技術分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的;"N

產(chǎn)生;4c和另一種粒子X,則X是（）

A.質(zhì)子B.a粒子C.月粒子D.正電子

【答案】A

【詳解】該核反應方程為

Hc+田

可知X是質(zhì)子。

故選A?

35.（2021?海南?高考真題）1932年，考克饒夫和瓦爾頓用質(zhì)子加速器進行人工核蛻變

實驗，驗證了質(zhì)能關系的正確性。在實驗中，鋰原子核俘獲一個質(zhì)子后成為不穩(wěn)定的被

原子核，隨后又蛻變?yōu)閮蓚€原子核,核反應方程為;Li+；HBef2X。已知;H、；Li、

X的質(zhì)量分別為%=L00728u、m2=7.01601u,m3=4.0015lu,光在真空中的傳播速

度為c,則在該核反應中（）

A.質(zhì)量虧損A/w=4.02178u

B.釋放的核能A￡=（叫一2m

C.鍍原子核內(nèi)的中子數(shù)是5

D.X表示的是氤原子核

【答案】B

【詳解】CD.根據(jù)核反應方程滿足質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，可知方程為

；Li+：H-：Be-2；He

則z=4,A=8,鍍原子核內(nèi)的中子數(shù)是4,X表示的是氫核，故CD錯誤；

AB.核反應質(zhì)量虧損為

Am=叫+色一2m3=0.02027w

則釋放的核能為

故A錯誤，B正確；

故選B。

36.（2021?海南?高考真題）某金屬在一束單色光的照射下發(fā)生光電效應，光電子的最大

初動能為5,已知該金屬的逸出功為明，普朗克常量為〃。根據(jù)愛因斯坦的光電效應理

論，該單色光的頻率v為（）

【答案】D

【詳解】根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可知

hv=W0+Ek

解得該單色光的頻率為

故選D。

37.（2021?湖北?統(tǒng)考高考真題）20世紀60年代，我國以國防為主的尖端科技取得了突

破性的發(fā)展。1964年，我國第一顆原子彈試爆成功；1967年，我國第一顆氫彈試爆成

功。關于原子彈和氫彈，下列說法正確的是（）

A.原子彈和氫彈都是根據(jù)核裂變原理研制的

B.原子彈和氫彈都是根據(jù)核聚變原理研制的

C.原子彈是根據(jù)核裂變原理研制的，氫彈是根據(jù)核聚變原理研制的

D.原子彈是根據(jù)核聚變原理研制的，氫彈是根據(jù)核裂變原理研制的

【答案】C

【詳解】原子彈是根據(jù)重核裂變研制的，而氫彈是根據(jù)輕核聚變研制的，故ABD錯誤，

C正確。

故選C。

38.（2021?遼寧?統(tǒng)考高考真題）赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極

如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現(xiàn)象，即照射

到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點對該現(xiàn)象給予合理解

釋的科學家是（）

A.玻爾B.康普頓

C.愛因斯坦D.德布羅意

【答案】C

【詳解】A.玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯誤；

B.康普頓提出康普頓效應，發(fā)現(xiàn)了光子不僅具有能量，還具有動量，證明了光具有粒

子性，與題意不符，B錯誤；

C.愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應的實驗現(xiàn)象，符合題意，C正確；

D.德布羅意提出一切物質(zhì)都具有波粒二象性，與題意不符，D錯誤。

故選C。

39.（2021.天津.高考真題）光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將

精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術處理制成芯片。為提高光刻機清晰投影最小圖像的能力，

在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進入液體后與其在真空中相比（）

A.波長變短B.光子能量增加C.頻率降低D.傳播速度增大

【答案】A

【詳解】紫外線進入液體后與真空相比，頻率不變，傳播速度減小，根據(jù)

2=-

f

可知波長變短；根據(jù)

s=hv

可知，光子能量不變。

故選Ao

40.（2021?北京?高考真題）北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025

年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為l（?5m?10-Um,

對應能量范圍約為10%V?105eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎科學研

究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉時，

會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同

步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量約為10W,回旋一圈輻射的總能量約為

4

10eVo下列說法正確的是（）

A.同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣

B.用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離

C.蛋白質(zhì)分子的線度約為不能用同步輻射光得到其衍射圖樣

D.盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小

【答案】D

【詳解】A.同步輻射是在磁場中圓周自發(fā)輻射光能的過程，氫原子發(fā)光是先吸收能量

到高能級，在回到基態(tài)時輻射光，兩者的機理不同，故A錯誤；

B.用同步輻射光照射氫原子，總能量約為104eV大于電離能13.6eV,則氫原子可以電

離，故B錯誤；

C.同步輻射光的波長范圍約為10-5m?與蛋白質(zhì)分子的線度約為IO"m差不多，

故能發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；

D.以接近光速運動的單個電子能量約為109eV,回旋一圈輻射的總能量約為104eV,

則電子回旋一圈后能量不會明顯減小，故D正確；

故選D。

41.（2021.北京?高考真題）硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、

治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力

的a粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（）

A.RB+T.；Li+；HeB.：B+；Her1N+

C.*N+汨e.[O+；HD.[C