五年高考物理真题分类训练（2019-2023） 原子和原子核波粒二象性 (解析版)

专题16原子和原子核波粒二象性

一、单选题

1.（2023•全国•统考高考真题）在下列两个核反应方程中X+=NfY+?。、

Y+jLi—>2X,X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量

数，贝I（）

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

【答案】D

【详解】设Y电荷数和质量数分别为根和“，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知

第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足

A+14=〃+17,Z+7=m+8

第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足

n+1—2A,m+3—2Z

联立解得

Z=2,A=4

故选D。

2.（2023・山东・统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组

发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟

工作的四能级体系，原子吸收频率为小的光子从基态能级I跃迁至激发态能级II,然后

自发辐射出频率为匕的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2,并在一定条件下可跃迁到钟跃

迁的下能级1,实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为匕的光子回到基态。该

【答案】D

【详解】原子吸收频率为％的光子从基态能级I跃迁至激发态能级II时有

Eji-4=hv0

且从激发态能级II向下跃迁到基态I的过程有

En—=hv1+hv2+hv3

联立解得

故选D。

3.（2023・北京•统考高考真题）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：从地面尸点向上发出一束频率为％的光，射向离地面高为“（远小于地球半径）

的。点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为口。

方法一：根据光子能量E=/〃=mc2（式中为普朗克常量，机为光子的等效质量，c

为真空中的光速）和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率口。

方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该

I.2GM

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

理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率小=%J:六,式中G为

\~c\R+H）

引力常量，M为地球质量，R为地球半径。

下列说法正确的是（）

A.由方法一得到口=%1+及J,g为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长大于发出时光的波长

C.若从。点发出一束光照射到P点，从以上两种方法均可知，其频率会变小

D.通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大

【答案】B

【详解】A.由能量守恒定律可得

hv+mgH=hv0

2

hv0=me

解得

V=vo(l-^r)

选项A错误；

B.由表达式

2GM

12GM

\~c\R+H)

可知

即接收器接受到的光的波长大于发出的光的波长，选项B正确；

C.若从地面上的P点发出一束光照射到。点，从以上两种方法均可知，其频率变小,

若从。点发出一束光照射到尸点，其频率变大，选项C错误；

D.由上述分析可知，从地球表面向外辐射的光在传播过程中频率变小；通过类比可知，

从太阳表面发出的光的频率在传播过程中变小，选项D错误。

故选B„

4.(2023・北京・统考高考真题)下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是()

A.$u+：)n-堞Ba+：：Kr+()B.^8U^4Th+()

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

【答案】A

【详解】A.根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

LnWBa+1Kr+3(*n)

故A符合题意；

B.根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

-L+gHe)

故B不符合题意；

C.根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

HeT7O+(；H)

故C不符合题意；

D.根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

.Cf.N+.e)

故D不符合题意。

故选Ao

5.（2023.海南.统考高考真题）牡元素衰变时会放出/粒子，其中£粒子是（）

A.中子B.质子C.电子D.光子

【答案】C

【详解】放射性元素衰变时放出的三种射线处6、y分别是氢核流、电子流和光子流。

故选C。

6.（2023・辽宁・统考高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级

劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①

照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为反，则（）

A.①和③的能量相等

B.②的频率大于④的频率

C.用②照射该金属一定能发生光电效应

D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于及

【答案】A

【详解】A.由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A

正确；

B.因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据石=加

可知②的频率小于④的频率，选项B错误；

C.因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，

则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应,

选项C错误；

D.因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，

因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为耳，根据

Ekm=/7V-W逸出功

则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于反，选项D错误。

故选Ao

7.（2023•天津•统考高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（）

A.核聚变需要在高温下进行B.核聚变中电荷不守恒

C.太阳质量不变D.太阳核反应方程式：

旨U+MBa+^Kr+3'n

【答案】A

【详解】A.因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的

排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确；

B.核聚变中电荷是守恒的，故B错误；

C.因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定

的质量的，故C错误；

D.核聚变的方程为

；H+：HHe+oii

题中为核裂变方程，故D错误。

故选A„

8.（2023・山西•统考高考真题）一电子和一a粒子从铅盒上的小孔。竖直向上射出后，

打到铅盒上方水平放置的屏幕尸上的。和b两点，。点在小孔。的正上方，。点在。点

的右侧，如图所示。已知a粒子的速度约为电子速度的］,铅盒与屏幕之间存在匀强

电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为（）

A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里

B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外

C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里

D.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外

【答案】C

【详解】A.带电粒子在电场和磁场中运动，打到a点的粒子电场力和洛伦兹力平衡，

当电场向左磁场垂直直面向里时，因a粒子带正电，则受到向左的电场力和向左的洛伦

兹力，则会打到。点左侧；同理电子带负电，受到向右的电场力和向右的洛伦兹力，则

电子会打到。点右侧，A错误；

B.因a粒子带正电，设带电量为2q,速度v,电子带负电，电量口，电子速度v/>v,

若电场方向向左，磁场方向向外，则如果a粒子打在。点则受到向左的电场力和向右的

洛伦兹力平衡

2qE=IqvB

E

v=一

B

因电子带负电，电量且电子速度大，受到向左的洛伦兹力力,3大于向右的电场力

qE,则电子从而向左偏转；同理如果电子打在〃点，则理:=彼8,所以此时。粒子向左

的电场力2qE大于向右的洛伦兹力2家右，则向左偏转，不会打在b点，B错误；

CD.电场方向向右，磁场垂直纸面向里，如果。粒子打在4点，即向右的电场力和向

左的洛伦兹力平衡

2qE=2qvB

E

v=—

B

电子速度大，受到向右的洛伦兹力力，B大于向左的电场力qE则向右偏转，从而达到

6点；同理如果电子打在a,«E=则a粒子向右的电场力2qE大于向左的洛伦兹力

从而向右偏转，会打在b点；

同理电场向右磁场垂直纸面向外时，夕粒子受到向右的电场力和洛伦兹力，电子受到向

左的电场力和洛伦兹力不能受力平衡打到。点，故C正确，D错误；

故选C。

9.（2023・湖北・统考高考真题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星

成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱

线（对应的光子能量为10.2cV）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太

阳中氢原子（）

nE/eV

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

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

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

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

1-13.6

A.”=2和”=1能级之间的跃迁B.〃=3和〃=1能级之间的跃迁

C.〃=3和"=2能级之间的跃迁D.〃=4和〃=2能级之间的跃迁

【答案】A

【详解】由图中可知〃=2和〃=1的能级差之间的能量差值为

AE=凡—4=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV

与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子"=2和n=l能级之

间的跃迁。

故选Ao

10.(2023•山西•统考高考真题)能原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有

稳定的频率，葩原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV,跃迁发射的光子的频率量

级为(普朗克常量72=6.63x1()-34J%元电荷e=1.60xl()T9c)()

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

【答案】C

【详解】艳原子利用的两能极的能量差量级对应的能量为

£=10?=10—5xl.6xlOT9j=1.6、10力

由光子能量的表达式€=加可得，跃迁发射的光子的频率量级为

1.6X1024

Hz*2.4x109Hz

h6.63xl0-34

跃迁发射的光子的频率量级为109Hz。故选C。

11.(2023・浙江・统考高考真题)“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池

将W：Pu衰变释放的核能一部分转换成电能。2；：尸〃的衰变方程为誓P"TzU+^He,则

()

A.衰变方程中的X等于233B.；He的穿透能力比y射线强

C.2；二"比窑U的比结合能小D.月夜的寒冷导致肾P"的半衰期变大

【答案】C

【详解】A.根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为

空U+；He

即衰变方程中的X=234,故A错误；

B.；He是。粒子，穿透能力比丫射线弱，故B错误；

C.比结合能越大越稳定,由于"Pu衰变成为了度U,故支U比2；：Pu稳定，即Hu比

制U的比结合能小，故C正确；

D.半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D错误。

故选C。

12.（2023・湖南•统考高考真题）2023年4月13日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流

器装置（EAST）创下新纪录，实现403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核

聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（）

A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多

B.笊笳核聚变的核反应方程为:H+：H->；He+一；e

C.核聚变的核反应燃料主要是铀235

D.核聚变反应过程中没有质量亏损

【答案】A

【详解】A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，A正确；

B.根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，笊旅核聚变的核反应方程为

；H+：HHe+*n

B错误；

C.核聚变的核反应燃料主要是笊核和疑核，C错误；

D.核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D错误。

故选Ao

13.（2023•全国•统考高考真题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马

射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡

献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为1（/8j。假设释放的

能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为3xl（）8m/s）

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

【答案】C

【详解】根据质能方程£=,m2可知，则每秒钟平均减少的质量为

、E10481O30,

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

60c60x（3xl08y5.4

则每秒钟平均减少的质量量级为lO为kg。

故选Co

14.（2023•浙江•高考真题）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗

新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为

凡若天体射向天眼的辐射光子中，有〃⑺<1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发

出的频率为v的N个光子。普朗克常量为h,则该天体发射频率为v光子的功率为（）

4Nfhv2Nl}hvrjl}hvr/fhv

A.QD•QC.D•

R-r）R-j]4R2N2R2N

【答案】A

【详解】设天体发射频率为v光子的功率为P,由题意可知

„rtR2

Ptx------xz7=Nhv

4-

其中Bls,解得

c4NI?hv

P--------

R2TJ

故选Ao

15.（2023•浙江•高考真题）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大

气中的氮14会产生以下核反应：；N+；,nf；4c+；H,产生的；14c能自发进行月衰变，

其半衰期为5730年,利用碳14的衰变规律可推断古木的年代.下列说法正确的是（）

A.发生/衰变的产物是；N

B."衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子

C.近年来由于地球的温室效应，引起;4c的半衰期发生微小变化

D.若测得一古木样品的tC含量为活体植物的5,则该古木距今约为11460年

【答案】D

【详解】A.根据

N+_°e

即;4c发生力衰变的产物是;4N,选项A错误；

B.夕衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；

C.半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；

D.若测得一古木样品的14c含量为活体植物的可知经过了2个半衰期，则该古木

距今约为5730x2年=11460年，选项D正确。

故选D。

16.（2022・天津•高考真题）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停

歇。2021年10月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的

能量由核反应提供，其中一种反应序列包含核反应：；He+；Hef；He+2X,下列说法

正确的是（）

A.X是中子B.该反应有质量亏损

C.iHe比;He的质子数多D.该反应是裂变反应

【答案】B

【详解】A.根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1,电荷数

为1,可知X是质子，故A错误；

BD.两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，

释放能量，故B正确，D错误；

C.；He与;He的质子数相同，均为2个质子，故C错误。

故选B。

17.（2022・福建・高考真题）2011年3月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。

在泄露的污染物中含有大量放射性元素噜I,其衰变方程为啜I-1；Xe+te,半衰期为

8天,已知％=131.037214畋,=13L03186u,me=0.000549u,则下列说法正确的是

（）

A.衰变产生的。射线来自于噜I原子的核外电子

B.该反应前后质量亏损0.00535u

C.放射性元素发生的衰变为以衰变

D.经过16天，75%的；扛原子核发生了衰变

【答案】D

【详解】A.1扛衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出

来形成。射线，故A错误；

B.该反应前后质量亏损为

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

故B错误；

C.放射性元素啜I发生的衰变为O衰变，故C错误；

D.由于半衰期为8天，可知经过16天，即经过两个半衰期，75%的与」原子核发生了

衰变，故D正确。

故选Do

18.（2022・重庆•高考真题）如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为

2.53~2.76eV,紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，

可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（）

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

【详解】由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光

子能量范围可知从氢原子从"=4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光（即从"=

4,跃迁到〃=2辐射蓝光），则需激发氢原子到w=4能级，则激发氢原子的光子能量

为

△E=ELEI=12.75eV

故选C。

19.（2022・北京・高考真题）2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置

（EAST）取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒

等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要

一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，被认为是物质的第四态。当物质

处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为

电子和正离子，此时物质称为等离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等

离子体，太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是（）

A.核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能

B.可以用磁场来约束等离子体

C.尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体

D.提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力

【答案】A

【详解】A.核聚变释放的能量源于来自于原子核的质量亏损，A错误；

B.带电粒子运动时，在匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用而不飞散，故可以用磁场来

约束等离子体，B正确；

C.等离子体是各种粒子的混合体，整体是电中性的，但有大量的自由粒子，故它是电

的良导体，C正确；

D.提高托卡马克实验装置运行温度，增大了等离子体的内能，使它们具有足够的动能

来克服库仑斥力，有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力，D正确。

本题选择错误的，故选A。

20.（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

【答案】B

【详解】氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于

两能级之差，能量减少。

故选B。

21.（2022・江苏•高考真题）上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增

加后（）

A.频率减小B.波长减小C.动量减小D,速度减小

【答案】B

【详解】AB.根据E=可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据

2=-

v

可知光子波长减小，故A错误，B正确；

CD.根据

h

p=—

2

可知光子的动量增加；又因为光子质量不变，根据。=〃加可知光子速度增加，故C错

误，D错误。

故选B。

22.（2022.海南•高考真题）下列属于P衰变的是（）

A.声U-记Th+；HeB.-N+；He31O+；H

C.转Thf；：Pa+：eD.占U+；n-堞Ba+黑Kr+3〉

【答案】C

【详解】A.该反应属于a衰变，放出了氢核（：He）,A错误；

B.该反应是卢瑟福发现质子（:H）的核反应方程，B错误；

C.该反应属于B衰变，放出了电子（.；e）,C正确；

D.该反应是重核裂变的核反应方程，D错误。

故选C。

23.（2022.河北•统考高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止

电压。。与入射光频率口的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第

A.钠的逸出功为加,B.钠的截止频率为8.5x10"Hz

C.图中直线的斜率为普朗克常量力D.遏止电压S与入射光频率Y成正比

【答案】A

【详解】A.根据遏止电压与最大初动能的关系有

e5=或amx

根据电效应方程有

Ekmax=%-叫

当结合图像可知，当《为0时，解得

叽=牝

A正确；

B.钠的截止频率为，，根据图像可知，截止频率小于8.5x10"Hz,B错误;

C.结合遏止电压与光电效应方程可解得

ee

h

可知，图中直线的斜率表示a，C错误；

e

D.根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压4与入射光频率U成线性关系，

不是成正比，D错误。

故选A„

24.（2022・辽宁・高考真题）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理

研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方

程为X+j；A1,已知X、Mg、Al的质量分别为〃仆机2、砥，真空中的光速

为。，该反应中释放的能量为及下列说法正确的是（）

A.X为笊核:HB.X为瓶核

C.■£=（〃?]+“4+网）。2D.£1=（4+〃?2—砥）c?

【答案】D

【详解】AB.根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1,电荷数为1,

为气核;H,AB错误；

CD.根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的能量为

E='me1=（町+机，—m^c1

C错误、D正确。

故选D。

25.（2022・湖北・统考高考真题）上世纪四十年代初，我国科学家王澄昌先生首先提出证

明中微子存在的实验方案：如果静止原子核:Be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ve,即：Be+_；e7X+；Ve。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

（）

A.原子核X是;LiB.核反应前后的总质子数不变

C.核反应前后总质量数不同D.中微子匕的电荷量与电子的相同

【答案】A

【详解】AC.根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7,电荷数为3,可知原

子核X是;Li,A正确、C错误；

B.由选项A可知，原子核X是:Li,则核反应方程为:Be+_：e一;Li+°ve,则反

应前的总质子数为4,反应后的总质子数为3,B错误；

D.中微子不带电，则中微子嗔的电荷量与电子的不相同，D错误。

故选Ao

26.（2022•浙江•统考高考真题）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（）

nE/eV

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

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

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

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

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

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

A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV

B.n=3跃迁到〃=1放出的光子动量最大

C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应

D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到〃=4激发态

【答案】B

【详解】A.从n=3跃迁到n=l放出的光电子能量最大，根据

Ek=E-W0

可得此时最大初动能为

4=9.8eV

故A错误；

B.根据

hhv

一

P=1z=c

E=hv

又因为从H=3跃迁到行1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；

C.大量氢原子从〃=3的激发态跃迁基态能放出c；=3种频率的光子，其中从〃=3跃迁

到"=2放出的光子能量为

△4=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV

不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；

D.由于从n=3跃迁到«=4能级需要吸收的光子能量为

AE=1.5leV-0.85eV=0.66eV丰0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。

故选B。

27.（2022・广东・高考真题）目前科学家已经能够制备出能量量子数〃较大的氢原子。氢

原子第"能级的能量为凡=与，其中&=-13.6eV。图是按能量排列的电磁波谱，要

n

使”=20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是

()

红外线见紫外线X射线

为

111111

10-210-,10°10'102103

能量（eV）

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

【答案】A

【详解】要使处于〃=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需

要吸收光子的能量为

-13.6

£=0-()eV=0.034eV

202

则被吸收的光子是红外线波段的光子。

故选A„

28.（2022・湖南・统考高考真题）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的

是（）

A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

C.光电效应揭示了光的粒子性

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

【答案】C

【详解】A.波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；

B.玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理

论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误;

C.光电效应揭示了光的粒子性，C正确；

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均

具有波动性，D错误。

故选C。

29.（2022・山东・统考高考真题）碘125衰变时产生7射线，医学上利用此特性可治疗某

些疾病。碘125的半衰期为60天,若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180

天剩余碘125的质量为刚植入时的（）

A.—B.-C.-D.■

16842

【答案】B

【详解】设刚植入时碘的质量为机。，经过180天后的质量为小，根据

代入数据解得

180

~60

1外

故选B„

30.（2022.全国•统考高考真题）两种放射性元素的半衰期分别为办和4,在f=0时刻

这两种元素的原子核总数为N,在f=2%时刻，尚未衰变的原子核总数为:，则在r=%

时刻，尚未衰变的原子核总数为（）

•NrNcNcN

A.—B.—C.—D.—

12986

【答案】C

【详解】根据题意设半衰期为%的元素原子核数为无，另一种元素原子核数为》依题

意有

x+y=N

经历2历后有

联立可得

x=-N,y=­N

3-3

在f=4f°时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个

半衰期，则此时未衰变的原子核总数为

故选c。

31.（2022.全国.统考高考真题）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波

长约为6x10-7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3x

10"个。普朗克常量为=6.63x10-34J&R约为（）

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

【答案】B

【详解】一个光子的能量为

E=hv

v为光的频率，光的波长与频率有以下关系

c=Av

光源每秒发出的光子的个数为

PPA

n-——=—

hvhe

尸为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，

此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3x1014个，那么此处的

球面的表面积为

S=4兀R2

则

-=3xl014

S

联立以上各式解得

7?~3x102m

故选B。

32.（2021・重庆•高考真题）放射性元素由1会衰变为稳定的3Te,半衰期约为13h,可

以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻您1与i”Te的原子数量之比为4:1,则

通过26h后回1与“3Te的质量之比（）

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

【答案】B

【详解】根据题述，.1与⑵Te原子数量之比为4:1,则通过26h（两个半衰期）后，4

份⑵I衰变剩余1份，生成了3份gTe原子，剩余⑵I与^Te原子数量之比为1：4,因

为⑵［与⑵Te原子质量相同，所以通过26h（两个半衰期）后，1231与⑵Te原子的质量

之比为1:4,故B正确，ACD错误。

故选B。

33.（2021.江苏.高考真题）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究,

其截止频率匕＜v2,保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值E.随电压U

变化关系的图像是（）

【答案】C

【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A

极时动能的最大值

E

km=Ue+hv-hv&]i.

可知纥图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因

匕＜%，则图像C正确，ABD错误。

故选Co

34.（2021•江苏•高考真题）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的;"N

产生;4c和另一种粒子X,则X是（）

A.质子B.a粒子C.月粒子D.正电子

【答案】A

【详解】该核反应方程为

Hc+田

可知X是质子。

故选A„

35.（2021・海南•高考真题）1932年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变

实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的被

原子核，随后又蜕变为两个原子核,核反应方程为;Li+；HBef2X。已知;H、；Li、

X的质量分别为%=L00728u、m2=7.01601u,m3=4.0015lu,光在真空中的传播速

度为c,则在该核反应中（）

A.质量亏损A/w=4.02178u

B.释放的核能A£=（叫一2m

C.镀原子核内的中子数是5

D.X表示的是氤原子核

【答案】B

【详解】CD.根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为

；Li+：H-：Be-2；He

则z=4,A=8,镀原子核内的中子数是4,X表示的是氢核，故CD错误；

AB.核反应质量亏损为

Am=叫+色一2m3=0.02027w

则释放的核能为

故A错误，B正确；

故选B。

36.（2021・海南•高考真题）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大

初动能为5,已知该金属的逸出功为明，普朗克常量为〃。根据爱因斯坦的光电效应理

论，该单色光的频率v为（）

【答案】D

【详解】根据爱因斯坦的光电效应方程可知

hv=W0+Ek

解得该单色光的频率为

故选D。

37.（2021・湖北•统考高考真题）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突

破性的发展。1964年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成

功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确的是（）

A.原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的

B.原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的

C.原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的

D.原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的

【答案】C

【详解】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故ABD错误，

C正确。

故选C。

38.（2021・辽宁・统考高考真题）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极

如果受到光照，就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射

到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解

释的科学家是（）

A.玻尔B.康普顿

C.爱因斯坦D.德布罗意

【答案】C

【详解】A.玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不符，A错误；

B.康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒

子性，与题意不符，B错误；

C.爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，C正确；

D.德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，D错误。

故选C。

39.（2021.天津.高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将

精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，

在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（）

A.波长变短B.光子能量增加C.频率降低D.传播速度增大

【答案】A

【详解】紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据

2=-

f

可知波长变短；根据

s=hv

可知，光子能量不变。

故选Ao

40.（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l（?5m〜10-Um,

对应能量范围约为10%V〜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10W,回旋一圈辐射的总能量约为

4

10eVo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

【答案】D

【详解】A.同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量

到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；

B.用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV,则氢原子可以电

离，故B错误；

C.同步辐射光的波长范围约为10-5m〜与蛋白质分子的线度约为IO"m差不多，

故能发生明显的衍射，故C错误；

D.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,

则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；

故选D。

41.（2021.北京•高考真题）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、

治疗时先给病人注射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力

的a粒子和锂（Li）离子。这个核反应的方程是（）

A.RB+T.；Li+；HeB.：B+；Her1N+

C.*N+汨e.[O+；HD.[C