专题14 原子结构、原子核和波粒二象性——2020年高考和模拟题物理分项汇编(解析版)
【复习指导】2020年高考物理重点试题分项版汇编系列专题14原子结构原子核和波粒二象性含解析
专题14原子结构、原子核和波粒二象性一、单选题1．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是（）A. 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小C. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5eV的金属发生光电效应【答案】 A光电效应，A正确D错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大，B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据222ke mvr r可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C错误．2．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行解释的是（）A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振都是波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行解释，故C不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D符合题意． 3．用波长为72.010m -⨯的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是194.710J -⨯。
由此可知，钨的极限频率是（ ）。
（普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅，光速83.010/c m s =⨯，结果取两位有效数字）A. 145.510Hz ⨯B. 147.910Hz ⨯C. 149.810Hz ⨯D. 151.210Hz ⨯【答案】 B【解析】据Km E h W υ=-0W h υ=cυλ=可得：0Km E chυλ=-，代入数据得：1407.910Hz υ=⨯故选B 4．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。
高考物理真题分类汇编-原子结构、原子核、波粒二象性(详解_精校).docx
高中物理学习材料桑水制作2011年高考物理真题分类汇编（详解+精校）原子结构、原子核、波粒二象性1．（2011年高考·上海卷）卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是A． B． C． D．1.D 解析：本题考查α粒子散射实验的原理，主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解。
由于α粒子轰击金箔时，正对金箔中原子核打上去的一定原路返回，故排除A、C选项；越靠近金原子核的α粒子受力越大，轨迹弯曲程度越大，故D正确。
2．（2011年高考·上海卷）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间2.B 解析：本题考查光电效应现象，要求学生知道光电效应发生的条件。
根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，A错；与光照射时间无关，D错；与光强度无关，C错；X射线的频率比紫外线频率较高，故B对。
3．（2011年高考·上海卷）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。
则（）A．措施①可减缓放射性元素衰变 B．措施②可减缓放射性元素衰变C ．措施③可减缓放射性元素衰变D ．上述措施均无法减缓放射性元素衰变3.D 解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。
原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A 、B 、C 三种措施均无法改变，故D 对。
4．（2011年高考·北京理综卷）表示放射性元素碘131（I 13153）β衰变的方程是A ．He Sb I 421275113153+→ B ．e Xe I 013114513153-+→ C ．n I I 101305313153+→D ．H Te I 113012513153+→4.B 解析：A 选项是α衰变，A 错误；B 选项是β衰变，B 正确；C 选项放射的是中子，C 错误；D 选项放射的是质子，D 错误。
2017-2019年高考真题物理分项汇编专题14 原子结构、原子核和波粒二象性
专题14 原子结构、原子核和波粒二象性1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV 的可见光。
故 1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=。
故本题选A 。
2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c 为光速。
在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV【答案】C【解析】由2E mC ∆=∆知()242p e E m m m c α∆=⨯--⋅，2Em c ∆∆==6191693110 1.610J910-⨯⨯⨯⨯27311.710kg 0.910kg --≈⨯⨯?，忽略电子质量，则：()24 1.0078 4.0026MeV 26E u u c ≈∆=⨯-⋅，故C 选项符合题意；3．（2019·天津卷）如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。
由a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是【答案】C【解析】由光电效应的方程k E hv W =-，动能定理k eU E =，两式联立可得hv WU e e=-，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率b c a v v v >>，则可知三种光的折射率的关系为b c a n n n >>，因此光穿过三棱镜时b 光偏折最大，c 光次之，a 光最小，故选C ，ABD 错误。
2020-2022年高考物理真题分专题训练 专题14 原子结构、原子核和波粒二象性(学生版)
A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子
C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子
4、（2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A. B. C. D.
5、（2022·浙江6月卷·T14）秦山核电站生产 的核反应方程为 ，其产物 的衰变方程为 。下列说法正确的是（ ）
A.X是 B. 可以用作示踪原子
C. 来自原子核外D.经过一个半衰期，10个 将剩下5个
6、（2022·浙江6月卷·T7）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．X的质量数与Y的质量数相等B．X的电荷数比Y的电荷数少1
C．X的电荷数比 的电荷数多2D．X的质量数与 的质量数相等
8．(2020·浙江省1月学业水平测试选考)由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出 射线
8、(2022·湖北·T1)上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 + →X + 。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（ ）
2017年高考物理试题分项版汇编系列专题14原子结构、原子核和波粒二象性(含解析)
专题14原子结构、原子核和波粒二象性一、单选题1．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是（）A. 从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长B. 处于n=4的定态时电子的轨道半径r4比处于n=3的定态时电子的轨道半径r3小C. 从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子的能量减小，电子的动能减小D. 从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5eV的金属发生光电效应【答案】 A光电效应，A正确D错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n=4的定态时电子的轨道半径4r比处于n=3的定态时电子的轨道半径3r大，B错误；从n=4能级跃迁到n=3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据222ke mvr r可知，电子越大的半径减小，则电子的动能增大，C错误．2．下列有关光的现象中，不能用光的波动性进行解释的是（）A. 光的衍射现象B. 光的偏振现象C. 泊松亮斑D. 光电效应【答案】 D【解析】光的衍射、偏振都是波特有的性质，故能说明光具有波动性（偏振是横波特有的属性），AB不符合题意；泊松亮斑是由于光的衍射形成的，能用光的波动性进行解释，故C不符合题意；光电效应说明光具有粒子性，D符合题意．3．用波长为72.010m -⨯的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是194.710J -⨯。
由此可知，钨的极限频率是（ ）。
（普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅，光速83.010/c m s =⨯，结果取两位有效数字） A. 145.510Hz ⨯ B. 147.910Hz ⨯ C. 149.810Hz ⨯ D. 151.210Hz ⨯【答案】 B，代入数据得：1407.910Hz υ=⨯故选B 4．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n = 4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光。
【高考】2020年高考真题和模拟题分项汇编物理：专题14-原子结构、原子核和波粒二象性物理
2020年高考真题和模拟题分项汇编物理：专题14 原子结构、原子核和波粒二象性物理 专题14 原子结构、原子核和波粒二象性 1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV【答案】A【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63e V ~3.10e V 的可见光。
故1.51(13.60)eV 12.09eV E ∆=---=。
故本题选A 。
2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c 为光速。
在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为 A ．8 MeV B ．16 MeV C ．26 MeV D ．52 MeV【答案】C【解析】由2E mC ∆=∆知()242p e E m m m c α∆=⨯--⋅，2E m c∆∆==6191693110 1.610J 910-⨯⨯⨯⨯27311.710kg 0.910kg --≈⨯⨯，忽略电子质量，则：()24 1.0078 4.0026MeV 26E u u c ≈∆=⨯-⋅，故C 选项符合题意；3．（2019·天津卷）如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。
由a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是【答案】C【解析】由光电效应的方程k E hv W =-，动能定理k eU E =，两式联立可得hv W U e e=-，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率b c a v v v >>，则可知三种光的折射率的关系为b c a n n n >>，因此光穿过三棱镜时b 光偏折最大，c 光次之，a 光最小，故选C ，ABD 错误。
专题波粒二象性、原子结构和原子核选修年高考题和高考模拟题物理分项版汇编
装 置 ,发 出 了 波 长 在 100 nｍ（1 nｍ=10–9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。
大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发
挥重要作用。
一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断，
能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.6×10–34 J·s,真空光速ｃ＝3×108 m/ｓ)
【答案】小于 2:1
(选填 .
【考点定位】物质波 【名师点睛】考查公式,动量与动能的关系以及物质的波的波长和公式,较容易. 8.【2017·北京卷】(18 分）在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一
有
．
（A）
4 2
He
核的结合能约为
1４
MeV
(B)
4 2
He
核比
6 3
Li
核更稳定
(Ｃ)两个
2 1
H
核结合成
4 2
He
核时释放能量
（D)
235 92
U
核中核子的平【答案】BＣ
【考点定位】比结合能 结合能 【名师点睛】本题主要是要理解比结合能的含义,知道结合能与比结合能的区分与关系．以及在 核反应过程中由比结合能小的反应生成比结合能大的要释放能量． ４．【２017·新课标Ⅲ卷】在光电效应实验中，分别用频率为 νａ、νb 的单色光 a、b 照射到同 种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ｕa 和 Ub、光电子的最大初动能分别为Ｅka 和 Ekｂ。h 为 普朗克常量。下列说法正确的是 A.若 νa>νb，则一定有 Ua<Ub Ｂ.若 νａ＞νb，则一定有 Eka>Ekｂ C．若 Ua<Ｕb,则一定有 Ekａ<Ekｂ
高考物理-波粒二象性、原子结构和原子核-专题练习
高考物理专题练习 波粒二象性、原子结构和原子核一、选择题（本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求） 1．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（ ） A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等2．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用，下列说法符合历史事实的是（ ）A ．密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B ．贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核C ．卢瑟福通过α粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子D ．汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷3．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。
下列说法正确的（ ） A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生D ．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关4．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只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，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。
光电效应实验装置如图所示。
用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应。
换用同样频率ν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 ．h WU e eν=- B ．2h WU e e ν=-C ．U 2h W =ν-D ．5h WU 2e eν=-5．一群基态氢原子吸收某种波长的光后，可以发出三种波长的光，这三种光的波长关系为321λ>λ>λ，已知某金属的极限波长为2λ，则下列说法正确的是（ ） A ．该金属的逸出功为2h λB ．波长为3λ的光一定可以使该金属发生光电效应C ．基态氢原子吸收的光子的波长为1λD ．若用波长为4λ的光照射该金属且能发生光电效应，则发生光电效应的光电子的最大初动能为4211hc()-λλ 6．如图为玻尔为解释氢原子光谱画出的氢原子能级示意图，一群氢原子处于n 4=的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（ ） A ．电子轨道半径减小，动能增大B ．氢原子跃迁时，可发出连续不断的光谱线C ．由n 4=跃迁到n =1时发出光子的频率最小D ．金属钾的逸出功为2.21 eV ，能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条7．如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征认识正确的是（ ）A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时辐射的光子照射锌板一定不能产生光电效应B ．一群处于n 3=能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出无数种不同频率的光子C ．一群处于n 3=能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD ．用能量为9.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态8．我国矿泉水资源十分丰富，但其中也有不少水源受到天然或人工的放射性污染。
精选14 原子结构、原子核和波粒二象性(解析版)-2020年高考物理108所名校押题精选
子；原子核在发生衰变的过程中，动量守恒，从而即可求解。
本题考查了衰变方程及衰变过程中动量守恒，并掌握书写核反应的方程的规律，注意质量数
与质子数守恒。
4.下列说法正确的是
A. 黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B. 光电效应中，遏出电压与入射光的频率有关，与产生光电效应的金属材料无关
2.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量 原子核的质量除以核子数 与原子序数有如 图所示的关系。下列关于原子结构和核反应的说法错误的是
A. 由图可知，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时会有质量亏损要放出能量 B. 由图可知，原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时会有质量亏损，要放出核能 C. 已知原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时放出的 射线能使某金属板逸出光电子若增加 射线 强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D. 在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度 【答案】C 【解析】解：A、由图象可知，D 和 E 核子的平均质量大于 F 核子的平均质量，原子核 D 和 E 聚变成原子核 F 时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，故 A 正确； B、由图象可知，A 的核子平均质量大于 B 与 C 核子的平均质量，原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 时会有质量亏损，要放出核能，故 B 正确； C、光电电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的 强度，光电子的最大初动能不变，故 C 错误； D、在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故 D 正确； 本题选不正确的， 故选：C。 根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，最后根据质能方 程分析答题；为了控制核反应速度，常在铀棒之间插入镉棒； 解决该题的关键是能根据图象正确读出各种原子核的平均质量大小关系，掌握核反应中镉棒 所起到的作用，知道影响光电效应现象中最大初动能的因素。 3.氚核发生 衰变除了产生 粒子和新核外，还会产生质量数和电荷数都是 0 的反中微子 륰ᴩ 若氚核在云室中发生 衰变后，产生的反中微子和 粒子的运动方向在同一条直线上，设反 中微子的动量为 ， 粒子动量为 ，则。
2020年高考物理108所名校押题精选14 原子结构、原子核和波粒二象性(解析版)
精选14 原子结构、原子核和波粒二象性1．下列几幅图的有关说法中正确的是A．图甲中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动B．图乙中射线c由β粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，射线b不带电，是高速运动的中子流C．图丙为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光子有4种D．图丁中若改用红光照射，验电器金属箔可能不张开【答案】CD【解析】A．人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，最初系统动量为零，人用大锤连续敲打车的左端，根据动量守恒可知，系统的总动量为零，车不会持续地向右驶去，故A错误。
B．根据带电粒子在磁场中偏转，结合左手定则可知，射线c由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，而射线b不偏转，说明其不带电，是高速运动的中子流，故B错误。
C．一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量为12.75eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应；从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应。
可知能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条。
故C正确。
D．根据光电效应产生条件，当红光照射，则红光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D正确；故选CD。
2.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。
专题14 原子结构、原子核和波粒二象性 学生版
d.增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变
36.(2018·天津卷·T5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线
，都是氢原子中
电子从量子数 n>2 的能级跃迁到 n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可
以判定
A. 对应的前后能级之差最小
B. 同一介质对 的折射率最大
7
C. 同一介质中 的传播速度最大 D. 用 照射某一金属能发生光电效应，则 也一定能
，
1u=931MeV/c2，c
为光速。在
4
个
1 1
H
转变成
1
个
4 2
He
的过程中，释放的能量约为
A. 8 MeV
B. 16 MeV
C. 26 MeV
D. 52 MeV
2.(2019•全国Ⅰ卷•T1)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 1.63 eV~3.10 eV 的光为可见
光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能
经过
10
天后还剩下
50
克
16.(2011·上海卷)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意
图是
17.(2013·福建卷·T30(1))在卢瑟福 α 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 α 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)
A. 核聚变比核裂变更为安全、清洁 B. 任何两个原子核都可以发生聚变 C. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D. 两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 5.(2019•江苏卷•T13)100 年前，卢瑟福用 α 粒子轰击氮核打出了质子.后来，人们用 α 粒子轰
(2017-2019)高考物理真题分类汇编专题14原子结构、原子核和波粒二象性(学生版)
专题14 原子结构、原子核和波粒二象性1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态（n =1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A ．12.09 eVB ．10.20 eVC ．1.89 eVD ．1.5l eV2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c 为光速。
在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为A ．8 MeVB ．16 MeVC ．26 MeVD ．52 MeV3．（2019·天津卷）如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。
由a 、b 、c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是4．（2019·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能奠定了重要的技术基础。
下列关于聚变的说法正确的是A ．核聚变比核裂变更为安全、清洁B ．任何两个原子核都可以发生聚变C ．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加5．（2019·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后，人们用α粒子轰击6028Ni 核也打出了质子：460621228291He+Ni Cu+H X →+；该反应中的是 （选填“电子”“正电子”或“中子”）．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
2020年高考物理真题分类汇编 原子结构、原子核、波粒二象性
2020年高考物理真题分类汇编（详解+精校）原子结构、原子核、波粒二象性1.（2020年高考•上海卷）卢瑟福利用a粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是A. B. D.1.D解析：本题考查a粒子散射实验的原理，主要考查学生对该实验的轨迹分析和理解。
由于a粒子轰击金箔时，正对金箔中原子核打上去的一定原路返回，故排除A、C选项；越靠近金原子核的a粒子受力越大，轨迹弯曲程度越大，故D正确。
2.（2020年高考•上海卷）用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间2.B解析：本题考查光电效应现象，要求学生知道光电效应发生的条件。
根据爱因斯坦对光电效应的研究结论可知光子的频率必须大于金属的极限频率，A错；与光照射时间无关，D错；与光强度无关，C错；X射线的频率比紫外线频率较高，故B对。
3.（2020年高考•上海卷）在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物。
则（）A.措施①可减缓放射性元素衰变B.措施②可减缓放射性元素衰变C.措施③可减缓放射性元素衰变D.上述措施均无法减缓放射性元素衰变4.D解析：本题考查衰变及半衰期，要求学生理解半衰期。
原子核的衰变是核内进行的，故半衰期与元素处于化合态、游离态等任何状态无关，与外界温度、压强等任何环境无关，故不改变元素本身，其半衰期不会发生变化，A、B、C三种措施均无法改变，故D对。
5.（2020年高考•北京理综卷）表示放射性元素碘131（i3i I）6衰变的方程是53A.1311—127Sb+4HeB.1311—131Xe+o eC.1311—130I+1n535125354-153530D.131I—130Te+1H535214.B解析：A选项是a衰变，A错误；B选项是6衰变，B正确；C选项放射的是中子，C错误；D选项放射的是质子，D错误。
2010-2019年高考物理真题分专题训练 专题14 原子结构、原子核和波粒二象性 (学生版)
十年高考真题分类汇编(2010－2019) 物理 专题 14原子结构、原子核和波粒二象性选择题：1.(2019•全国Ⅱ卷•T2)太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为1401214H He+2e+2v →，已知11H 和42He 的质量分别为P 1.0078u m =和 4.0026u m α=，1u=931MeV/c 2，c 为光速。
在4个11H 转变成1个42He 的过程中，释放的能量约为 A. 8 MeVB. 16 MeVC. 26 MeVD. 52 MeV2.(2019•全国Ⅰ卷•T1)氢原子能级示意图如图所示。
光子能量在1.63 eV~3.10 eV 的光为可见光。
要使处于基态(n =1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为A. 12.09 eVB. 10.20 eVC. 1.89 eVD. 1.5l eV3.(2019•北京卷•T7)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。
表中给出了6次实验的结果。
组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第 二4 56.0 6.0弱 中27 402.9 2.9组 6 6.0 强55 2.9由表中数据得出的论断中不正确的是A. 两组实验采用了不同频率的入射光B. 两组实验所用的金属板材质不同C. 若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD. 若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大4.(2019•天津卷•T6)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。
下列关于聚变的说法正确的是A. 核聚变比核裂变更为安全、清洁B. 任何两个原子核都可以发生聚变C. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加D. 两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加5.(2019•江苏卷•T13)100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子.后来，人们用α粒子轰击6028Ni核也打出了质子：460621228291He+Ni Cu+H X→+；该反应中的X是______(选填“电子”“正电子”或“中子”).此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能.目前人类获得核能的主要方式是_______(选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”).6.(2019•海南卷•T7)对于钠和钙两种金属，其遏止电压c U与入射光频率v的关系如图所示。
精选14 原子结构、原子核和波粒二象性(解析版)-2020年高考物理108所名校押题精选
精选14 原子结构、原子核和波粒二象性1．下列几幅图的有关说法中正确的是A．图甲中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动B．图乙中射线c由β粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，射线b不带电，是高速运动的中子流C．图丙为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光子有4种D．图丁中若改用红光照射，验电器金属箔可能不张开【答案】CD【解析】A．人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，最初系统动量为零，人用大锤连续敲打车的左端，根据动量守恒可知，系统的总动量为零，车不会持续地向右驶去，故A错误。
B．根据带电粒子在磁场中偏转，结合左手定则可知，射线c由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，而射线b不偏转，说明其不带电，是高速运动的中子流，故B错误。
C．一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量为12.75eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为12.09eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；从n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应；从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应。
可知能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条。
故C正确。
D．根据光电效应产生条件，当红光照射，则红光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D正确；故选CD。
2.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系。
2020-2024北京高考真题物理汇编：原子结构和波粒二象性章节综合
2020-2024北京高考真题物理汇编原子结构和波粒二象性章节综合一、单选题1．（2022北京高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ）A ．放出光子，能量增加B ．放出光子，能量减少C ．吸收光子，能量增加D ．吸收光子，能量减少2．（2020北京高考真题）氢原子能级示意如图。
现有大量氢原子处于3n =能级上，下列说法正确的是（ ）A ．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B ．从3n =能级跃迁到1n =能级比跃迁到2n =能级辐射的光子频率低C ．从3n =能级跃迁到4n =能级需吸收0.66eV 的能量D ．3n =能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV 的能量3．（2021北京高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。
同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X 光波段，波长范围约为10-5m ～10-11m ，对应能量范围约为10-1eV ～105eV ）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。
速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。
以接近光速运动的单个电子能量约为109eV ，回旋一圈辐射的总能量约为104eV 。
下列说法正确的是（ ）A ．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样B ．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离C ．蛋白质分子的线度约为10-8 m ，不能用同步辐射光得到其衍射图样D ．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小4．（2023北京高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。
现象：从地面P 点向上发出一束频率为0v 的光，射向离地面高为H （远小于地球半径）的Q 点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为ν。
2020年天津高考模拟物理原子和原子核部分汇编(非组卷)
C.γ射线实质是高速中子流，可用于医学的放射治疗
D. 核电站可通过“慢化剂”控制中子数目来控制核反应的速度
9.（2022和平三模）下列说法正确的是（ ）
A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B.某些元素的原子核可以自发进行α衰变，衰变后原子核总质量减少
B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能减少
C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D.托马斯·杨通过对光的干涉现象的研究，证明了光是波
5.（2020部分区二模）下列说法正确的是（ ）
A.几百万度的高温足以改变原子核衰变的半衰期
B. ，此方程为核聚变反应方程
C.卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子核是由质子合中子组成的
17.（2020十二区二模）下列说法正确的是（ ）
A. 当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小
B. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量比聚变前一定增加
C.α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构
D.β衰变过程中释放的电子来自原子核
18.（2020塘沽一中二模）下列说法中正确的是
A.α粒子散射实验发现了质子
C.聚变反应中没有质量亏损
D.目前，各国核电站都采用 聚变反应发电
7.（2020和平一模）物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察 基础上，下列说法正确的是（）
A. 电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B. 天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C. 粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
A.法国物理学家贝可勒尔发现了X射线
B.德国物理学家伦琴发现，铀和含铀的矿物能够发出 射线
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专题14 原子结构、原子核和波粒二象性 1．（2020·Ⅱ）氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+表示。
海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J ，1 MeV= 1.6×10–13J ，则M 约为
A ．40 kg
B ．100 kg
C ．400 kg
D ．1 000 kg
【答案】C
【解析】氘核21H 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
241112106H 2He 2H+2n+43.15MeV →+则平均每个氘核聚变释放的能量为
43.15=MeV 66
E ε=1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为
0E N ε=
由Q mq =可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量
0400kg E Q m q q
==≈2．（2020·江苏）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。
它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。
若人体温度升高，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ 的变化情况是
A ．I 增大，λ 增大
B ．I 增大，λ 减小
C ．I 减小，λ 增大
D ．I 诚小，λ 减小
【答案】B 【解析】黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I 增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以λ 减小。
故选B 。
3．（2020·浙江）下列说法正确的是
A ．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是α 射线
C ．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D ．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【答案】D
【解析】A ．由公式
h p λ==可知质子的德布罗意波长1p
λ∝
，λ∝，故A 错误； B ．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是γ射线，故B 错误；
C ．由
k
E h W ν=−当0h W ν=，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C 错误；
D ．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D 正确。
故选D 。
4．（2020·山东）氚核31H 发生β 衰变成为氦核2
3He 。
假设含氚材料中31H 发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104 s 时间内形成的平均电流为5.0×10-8 A 。
已知电子电荷量为1.6×10-19 C ，在这段时间内发生β衰变的氚核31H 的个数为（ ）
A ．14
5.010×B ．161.010×C ．162.010×D ．181.010×
【答案】B 【解析】根据q ne I t t ==，可得产生的电子数为8416195.010 3.210101.610
It n e −−×××===×个因在β 衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016 个。
故选B ．
5．（2020·天津）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的
理论认识。
下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是
A ．
B ．
C ．
D ．
【答案】D
【解析】A ．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A 错误；
B ．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B 错误；
C ．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C 错误；
D ．卢瑟福的α 粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D 正确；故选D 。
6．（2020·新课标Ⅰ）下列核反应方程中，X 1，X 2，X 3，X 4 代表α 粒子的有
A ．2211101H +H n +X →
B ．2311102H +H n +X →
C ．23511448992056363U +n Ba +Kr +3X →
D ．1630314
n +Li H +X →4
24242【答案】BD
【解析】α 粒子为氦原子核 He ，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X 1 为23 He ，B 选项中的X 2 为 He ，C 选项中的X 3 为中子01
n ，D 选项中的X 4 为 He 。
故选BD 。
7．（2020·Ⅲ）1934 年，约里奥—居里夫妇用α 粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X ，反应方程为：42712130He+Al X+n →。
X 会衰变成原子核Y ，衰变方程为01X Y+e →，则
A ．X 的质量数与Y 的质量数相等
B ．X 的电荷数比Y 的电荷数少1
C ．X 的电荷数比2713Al 的电荷数多2
D ．X 的质量数与27
13Al 的质量数相等 【答案】AC
【解析】设X 和Y 的质子数分别为1n 和2n ，质量数分别为1m 和2m ，则反应方程为
1142712130He+Al X+n m n → ，121201X Y+m m n n e
→根据反应方程质子数和质量数守恒，解得
12+13=n ，1
21n n =+ 14+27=1m + ，1
20m m =+解得
115n = ，214n =，130m = ，230
m =AC ．X 的质量数（130m =）与Y 的质量数（230m =）相等，比2713Al 的质量数多3，故A 正确，D 错误；
BC ．X 的电荷数（115n =）比Y 的电荷数（214n =）多1，比2713Al 的电荷数多2，故B 错误，C 正确；故选AC 。
8．（2020·浙江省1月学业水平测试选考）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV 到3.11eV 之间，则
A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出γ射线
B ．氢原子从3n =的能级向2n =的能级跃迁时会辐射出红外线
C ．处于3n =能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D ．大量氢原子从4n =能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光
【答案】CD
【解析】A ．γ射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射γ射线，故A 错误；
B ．氢原子从3n =的能级向2n =的能级辐射光子的能量：
1.51eV (3.40eV) 1.89eV E =−−−=
在可见光范围之内，故B 错误；
C ．氢原子在3n =能级吸收1.51eV 的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于1.51eV ，可以使处于3n =能级的氢原子电离，故C 正确；
D ．氢原子从4n =能级跃迁至2n =能级辐射光子的能量：
0.85eV (3.40eV) 2.55eV
E ′=−−−=
在可见光范围之内；同理，从n = 3的能级向n = 2 的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量氢原子从n = 4 能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光，故D 正确。
故选CD ．
9．（2020·浙江）太阳辐射的总功率约为4´ 1026 W ，其辐射的能量来自于聚变反应。
在聚变反应中，一个质量为21876.1MeV /c （c 为真空中的光速）的氘核（21H ）和一个质量为22809.5MeV /c 的氚核（3
1H ）
结合为一个质量为23728.4MeV /c 的氦核（42He ）
，并放出一个X 粒子，同时释放大约17.6MeV 的能量。
下列说法正确的是（ ）
A ．X 粒子是质子
B ．X 粒子的质量为2
939.6MeV /c C ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为9 4. 410kg
×D ．太阳每秒因为辐射损失的质量约为2
17.6MeV /c 【答案】BC
【解析】A ．由质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，则X 为中子，选项A 错误； B ．根据能量关系可知 21876.12809.53728.417.6n m c =+−−
解得2
939.6MeV/n m c =，选项B 正确；
C ．太阳每秒放出的能量 26410J
E Pt ==×损失的质量
26
9216410kg 4.410kg 910
E m c ×∆≈××选项C 正确；
D ．因为
2626
453919410410J=eV 2.510eV=2.510MeV 1.610E −×=×=×××则太阳每秒因为辐射损失的质量为
392
2 2.510MeV/c E m c ∆×。