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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。
2020年5月全国百所名校最新高考物理原子物理模拟试题汇编原子物理1、（2020·吉林省长春市八中高三下学期3月线上测试）居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖，下列关于放射性的叙述，正确的是( )A. 自然界中只有原子序数大于83的元素才具有放射性B. 三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线C. α衰变2384922U He x →+的产物x 由90个质子和144个中子组成D. 放射性元素半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关2、（2020·贵州省贵阳市一中高三下学期第五次月考）“人造太阳”实验中的可控热核反应的聚变方程是23411120H+H He+n →，反应原料氘（21H ）富存于海水中；氚（31H ）可以用某种粒子X 轰击锂核（63Li ）得到，核反应方程为643321Li+X He+H →。
则下列说法正确的是（ ）A. X 为质子B. 核反应生成物中的α粒子具有很强的电离本领和很强的穿透能力C. 在粒子X 轰击锂核（63Li ）的核反应生成物中有α粒子，故该核反应属于α衰变D. 氦核（42He ）的比结合能大于氘核（21H ）的比结合能，也大于氚核（31H ）的比结合能3、（2020·贵州省贵阳市四校高三下学期第五次联考）关于原子、原子核，下列说法正确的是（ ）A. 原子从低能级跃迁到高能级会辐射光子B. 卢瑟福通过α粒子散射实验发现原子具有复杂的结构C. 氘和氚聚变生成氦，反应前总质量比反应后总质量小D. 卫星可以在大于地球半径的任意圆轨道上运动，电子也可以在大于基态轨道半径的任意圆轨道上运动 4、（2020·广东省兴宁一中高三下学期3月质检）与下列图片相关的物理知识说法正确的是（ ）的A. 甲图，汤姆生通过α粒子散射实验，提出了原子核的概念，建立了原子核式结构模型B. 乙图，氢原子的能级结构图，大量处于n =4能级的原子向低能级跃迁时，能辐射6种不同频率的光子C. 丙图，“光电效应”实验揭示了光的粒子性，爱因斯坦为此提出了相对论学说，建立了光电效应方程D. 丁图，重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续得进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为2351419219256360U Ba Kr 2n →++5、（2020·天津市和平区高三下学期线上评估）关于原子核，下列说法正确的是（ ）A ．核子结合为原子核时总质量将减小B ．天然放射现象说明原子具有核式结构C ．原子核每发生一次β衰变核内增加一个质子D ．γ射线具有很强的电离能力6、（2020·广东省广州市广大附中高三下学期3月理综）下列说法正确的是A ．比结合能越小的原子核，核子结合得越牢固，原子核越稳定B ．根据玻尔理论可知，氢原子核外电子跃迁过程中电子的电势能与动能之和不变C ．原子核发生一次β衰变，原子核内的一个质子转变为一个中子D ．处于激发态的原子核辐射出γ射线时，原子核的核子数不会发生变化。
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。
历年(2020-2024)全国高考物理真题分类(原子结构)汇编一、单选题1．（2023ꞏ山东ꞏ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0ν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1ν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3ν的光子回到基态。
该原子钟产生的钟激光的频率2ν为（ ）A ．013ννν++B ．013ννν+-C ．013ννν-+D ．013ννν--2．（2023ꞏ辽宁ꞏ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E k ，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E k3．（2023ꞏ湖北ꞏ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1216nm ．的氢原子谱线（对应的光子能量为102eV ．）。
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（ ）A ．2n =和1n =能级之间的跃迁B ．3n =和1n =能级之间的跃迁C ．3n =和2n =能级之间的跃迁D ．4n =和2n =能级之间的跃迁4．（2022ꞏ重庆ꞏ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（ ）A ．10.20eVB ．12.09eVC ．12.75eVD ．13.06eV5．（2022ꞏ北京ꞏ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6．（2022ꞏ浙江ꞏ统考高考真题）如图为氢原子的能级图。
2020年6月高三模拟物理试题分项汇编（一）原子物理（2020·山东省淄博市部分学校高三下学期6月二模）.23592U 经过m 次α衰变和n 次β衰变，变成20782Pb ，则A. m=7，n=4B. m=7，n=3C. m=14，n=10D. m=14，n=18 【答案】A【解析】由质量数守恒得 2352074m =+由电荷数守恒得92822-m n =+联立解得m =7n =4故A 正确，BCD 错误。
故选A 。
.（2020·辽宁省大连市24中高三下学期最后一卷）已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝12E n ，其中n ＝2,3,4…，h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．有一氢原子处于n ＝3的激发态，在它向低能级跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为( )A. 198hc E -B. 143hc E -C. 1hc E -D. 1365hc E - 【答案】D【解析】【分析】能级间跃迁辐射或吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，波长越小．一群氢原子处于n=3激发态，可释放出的光子频率种类为3种，据玻尔理论在这3种频率光子中，当氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，E 2=14E ，E 3=19E ，hc λ=E 3-E 2，321365hc hc E E E λ==--，故D 正确，ABC 错误；故选D ． （2020·内蒙古呼和浩特市高三下学期一模）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频率的光。
关于这些光下列说法正确的是（ ）A. 最容易使金属发生光电效应的光是由n =4能级跃迁到n =1能级产生的B. 频率最小的光是由n =2能级跃迁到n =1能级产生的C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D. 用n =2能级跃迁到n =1能级辐射出的光，照射逸出功为6.34eV 的金属铀，能发生光电效应【答案】AD【解析】A. 由于n =4到n =1的能级差最大，辐射的光子的频率最大，则最容易使金属发生光电效应的光是由n =4能级跃迁到n =1能级产生的，选项A 正确；B. 由于n =4到n =3的能级差最小，辐射的光子的频率最小，选项B 错误；C. 这些氢原子总共可辐射出246C =种不同频率的光，选项C 错误；D. 用n =2能级跃迁到n =1能级辐射出的光的能量为(-3.4eV)-(-13.6eV)=10.2eV>6.34eV ，则照射逸出功为6.34eV 的金属铀，能发生光电效应，选项D 正确。
高考物理专题训练：原子物理（基础卷）一、(本题共13小题，每小题4分，共52分。
在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～13题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列说法正确的是()A．在核反应过程的前后，反应体系的质量数守恒，但电荷数不守恒B．用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射性原子核的半衰期C．18个放射性元素的原子核经一个半衰期一定有9个发生了衰变D．由两种元素的原子核结合成一种新元素的原子核时，一定吸收能量【答案】B【解析】核反应前后质量数守恒，电荷数也守恒，A错误；半衰期是宏观统计概念，C错误；核聚变释放能量，D错误。
2．下列说法正确的是()A．12C与14C是同位素，它们的化学性质并不相同B．核力是原子核内质子与质子之间的力，中子和中子之间并不存在核力C．在裂变反应235U＋1n→144Ba＋89Kr＋31n中，235U的结合能比144Ba和89Kr都大，但比结合能没有92056360925636144 56Ba或89Kr大36D．α、β、γ三种射线都是带电粒子流【答案】C【解析】同位素的核外电子数量相同，所以一种元素的各种同位素都具有相同的化学性质，A错误；原子核内相邻的质子和中子之间均存在核力，B错误；核子数越多其结合能也越大，所以23592U的结合能比144Ba和89Kr都大，但235U的比结合能比144Ba和89Kr都小，C正确；α射线、β射线都5636925636是带电粒子流，而γ射线是电磁波，不带电，故D错误。
3．以下说法正确的是()A．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量减小B．紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板1表面逸出的光电子的个数增多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同的频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流【答案】C【解析】氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量增大，A项错误；由E＝hν－W可知，只增加光照强度而不改变光的频k0率，光电子的最大初动能不变，B项错误；原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误。
十二、原子物理考试要求及考题分布13. （2006年北京）目前核电站利用的核反应是（）A．裂变，核燃料为铀B．聚变，核燃烧为铀C．裂变，核燃烧为氘D．聚变，核燃料为氘【答案】A【解析】目前核电站利用的核反应是核裂变，而核裂变用的燃料是铀，故选项A正确。
而聚变反应的条件很严格，目前人类还没有掌握和平利用聚变释放的能量而做成的电站。
13．（2016年北京）处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有A．1种B．2种C．3种D．4种【答案】C【解析】因为是大量处于n=3能级的氢原子，所以根据可得辐射光的频率可能有3种，故C正确。
也可以用画图的方法解决，如图所示先是n=3向n=2跃迁，或者n=3向n=1跃迁，还有n=2向n=1跃迁等，共3种。
2Cn13．（2012年北京）一个氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级，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【解析】一个氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级，即从高能级向低能级跃迁，故需要放释放能量，放出光子，能量减少，选项B 正确。
2. （2020年北京）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 【答案】C【解析】大量氢原子处于3n =能级跃迁到1n =最多可辐射出23C 3=种不同频率的光子，故A 错误；根据能级图可知从3n =能级跃迁到1n =能级辐射的光子能量为113.6eV 1.51eV h ν；从3n =能级跃迁到2n =能级辐射的光子能量为23.4eV 1.51eV h ν；比较可知从3n =能级跃迁到1n =能级比跃迁到2n =能级辐射的光子频率高，故B 错误；根据能级图可知从3n =能级跃迁到4n =能级，需要吸收的能量为 1.51eV 0.85eV=0.66eV E ，故C 正确；根据能级图可知氢原子处于3n =能级的能量为-1.51e V ，故要使其电离至少需要吸收1.51e V 的能量，故D 错误。
全国新课标Ⅰ卷有其特定的命题模板，无论是命题题型、考点分布、模型情景等，还是命题思路和发展趋向方面都不同于其他省市的地方卷。
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本资料以全国新课标Ⅰ卷考区的最新名校试题为主，借鉴并吸收了其他省市最新模拟题中对全国新课标Ⅰ卷考区具有借鉴价值的典型题，优化组合，合理编排，极限命制。
备注：新课标Ⅰ卷专版所选试题和新课标Ⅱ卷专版所选试题不重复，欢迎同时下载使用。
专题17 原子结构、原子核和波粒二象性（选修3-5）（解析版）1.【2013·武汉武昌区高三期末调研】（6分）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n=2能级跃迁时产生的。
四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。
每选错一个扣3分，最低得分为0分）A．红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的B．蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级直接向n=2能级跃迁时产生的C．若氢原子从n=6能级直接向n=1能级跃迁，则能够产生紫外线D．若氢原子从n=6能级直接向n=1能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应E．若氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应2.【2014·黄冈高三上学期期末考试】(6分)下列说法正确的是 （填入正确选项前的字母。
选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分。
每错1个扣3分，最低得分为0分）。
A ．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应B ．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C ．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子， 因此，光子散射后波长变长D ．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少4个E ．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，原子的电势能减小。
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。
2020年6月全国名校联考最新高考物理原子物理模拟试题分项汇编（第三期）原子物理（17道题，15个选择，2个填空）1、（2020·安徽省合肥市高三下学期6月三模）家庭装修使用的大理石中常含有放射性元素氡（22286Rn），其衰变方程为：222218486342Rn Po He→+，半衰期为3.8天，则下列说法正确的是（）A. 衰变中释放出的α射线比γ射线的穿透能力强B. 10个氡核经过3.8天的衰变剩余5个氡核C. 钋（21884Po）的比结合能大于氡（22286Rn）的比结合能D. 若采用增大压强方法，可以改变氡（22286Rn）的半衰期【答案】C【解析】A．由α射线及γ射线的特点可知：衰变中释放出的α射线比γ射线的穿透能力弱，故A错误；B．半衰期是统计规律，对大量的原子核适用，少数原子核不适用，故B错误；C．钋核比氡核稳定，钋（21884Po）的比结合能大于氡（22286Rn）的比结合能，故C正确；的D ．半衰期不受外界环境及化学状态的影响，故D 错误；故选C 。
2、（2020·重庆一中高三下学期6月模拟）已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量12n E E n=，其中 n ＝2、3、……。
若氢原子从 n =3 跃迁到 n =1辐射光的频率为ν，则能使基态氢原子电离的光子最小频率为 A. 89ν B. ν C. 98ν D. 365ν【答案】C【解析】从 n =3 跃迁到 n =1辐射光的频率为ν，则112231E E h ν-=则使基态氢原子电离，则'10-E h ν=联立解得'98νν=故选C 。
3、（2020·安徽省皖南八校高三下学期临门一脚卷）根据玻尔的原子模型，当氢原子吸收一个光子后（ ）A. 氢原子的电势能增大B. 氢原子的总能量减小C. 电子绕核运动的动能增大D. 电子绕核运动的半径减小【答案】A【解析】处于基态的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级后，氢原子的总能量增大，电子的轨道半径增大，由222ke mv r r= 又2k 12E mv = 联立解得2k 2ke E r= 可知电子的动能减小，由于库伦力做负功，则电势能增大，故A 正确，BCD 错误。
