全国高考物理试题分类汇编原子物理学

专题11 原子物理1. 【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。

2. 【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，为氕核11H ，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22123()E mc m m m c =∆=+-C 错误、D 正确。

3. 【答案】A【详解】要使处于n =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213.60()eV 0.034eV 20E -=-= 则被吸收的光子是红外线波段的光子。

4. 【答案】B【详解】设刚植入时碘的质量为0m ，经过180天后的质量为m ，根据012t Tm m ⎛⎫ ⎪⎝⎭=代入数据解得180360000111228m m m m ⎛⎫⎛⎫=== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭5. 【答案】C【详解】根据题意设半衰期为t 0的元素原子核数为x ，另一种元素原子核数为y ，依题意有x y N +=经历2t 0后有11423N x y += 联立可得23x N =，13y N = 在04t t =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4211228N n x y =+= 6. 【答案】AB【详解】A ．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 的质子数为1，中子数为1，即为11H ，故A 正确；B ．常用的示踪原子有：146C ，168O ，31H ，故B 正确；C ．01e -由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以01e -来自原子核内，故C 错误；D ．半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D 错误。

专题14 原子结构、原子核和波粒二象性1．（2024·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，最少应给氢原子供应的能量为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．（2024·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∆=⨯--⋅，2E m c ∆∆==6191693110 1.610J 910-⨯⨯⨯⨯27311.710kg 0.910kg --≈⨯⨯，忽视电子质量，则：()24 1.0078 4.0026MeV 26E u u c ≈∆=⨯-⋅，故C 选项符合题意；3．（2024·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。

原子物理学试题（A 卷）一、选择题（每小题3分，共30分）1．在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:82．欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）? A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.43．已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则Li 原子的电离电势为： 4．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ．B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ . 7．原子发射伦琴射线标识谱的条件是：Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离；Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。

8．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个。

9．发生?+衰变的条件是A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ;B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ;C. M (A,Z)＞M (A,Z －1);D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有： A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题（每题4分，共20分）1．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。

高考物理原子物理学与相对论选择题汇编（2019-2014全国各地高考真题共38题有答案）1．（2019•全国）玻尔对前人的原子模型做了改进，提出了一些假设，其中的一个假设是（）A．整个原子是电中性的B．电子在原子核外运动C．正电荷集中在原子中心的原子核上D．电子仅能在一些半径为特定值的轨道上运行2．（2019•全国）天然放射性元素Th经过若干次α衰变和若干次β衰变后变成Pb，则（）A．α衰变的次数是6次B．β衰变的次数是8次C．Th核比Pb核多24个中子D．Th核比Pb核多16个质子3．（2019•全国）关于原子核和核反应，下列说法正确的是（）A．同位素的中子数相同而质子数不同B．若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损C．原子核发生裂变会产生质量亏损，而聚变不会产生质量亏损D．β衰变会改变原子核的电荷数，而α衰变不会改变原子核的电荷数4．（2019•新课标Ⅰ）氢原子能级示意图如图所示。

光子能量在1.63eV～3.10eV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．12.09eV B．10.20eV C．1.89eV D．1.51eV 5．（2019•新课标Ⅱ）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4H→He+2e+2v已知H和He的质量分别为m p＝1.0078u和mα＝4.0026u，1u＝931MeV/c2，c为光速。

在4个H转变成1个He的过程中，释放的能量约为（）A．8MeV B．16MeV C．26MeV D．52MeV 6．（2018•全国）如图为氢原子的能级示意图：a表示从能级n＝5到n＝3的跃迁：b表示从能级n＝4到n＝2的跃迁：c表示从能级n＝3到n＝1的跃迁。

氢原子在（）A．过程b发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长B．过程a发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短C．过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长D．过程c发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短7．（2018•全国）C测年是考古中常用的一种方法。

2011-2020北京10年高考真题物理汇编：原子物理学与相对论一．选择题（共8小题）1．（2020•北京）氢原子能级示意如图。

现有大量氢原子处于n＝3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n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量2．（2018•北京）在核反应方程He+N→O+X中，X表示的是（）A．质子B．中子C．电子D．α粒子3．（2016•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4．（2015•北京）下列核反应方程中，属于α衰变的是（）A．N+He→O+HB．U→Th+HeC．H+H→He+nD．Th→Pa+ e5．（2015•北京）实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生β衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图．则（）A．轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B．轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C．轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D．轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里6．（2014•北京）质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3．当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c表示真空中的光速）（）A．（m1+m2﹣m3）c B．（m1﹣m2﹣m3）cC．（m1+m2﹣m3）c2D．（m1﹣m2﹣m3）c27．（2012•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8．（2011•北京）表示放射性元素碘131（I）β衰变的方程是（）A．I→Sb+HeB．I→Xe+C．I→I+nD．I→Te+H2011-2020北京10年高考真题物理汇编：原子物理学与相对论参考答案一．选择题（共8小题）1．【分析】一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光子种数为C；利用公式hν＝E m﹣E n计算辐射出去的光子频率，然后比较频率大小；n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量。

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。

最新-2018年全国高考物理试题分类汇编原子物理精品原子物理一、选择题关于原子的核式结构，正确的说法是：B.___在α粒子散射实验中发现了电子。

关于光的本性和原子核的衰变，正确的说法是：D.原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量。

关于氢原子能级结构、光子的发射和吸收，下列哪个选项是正确的？B.2000.关于氢原子能级结构，用光子能量为13.18eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长有多少种？C.4.关于氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，下列哪个选项是正确的？A.40.8eV。

以上是关于原子物理的选择题。

6.原子的特征X射线是由内层电子被电离形成空位后，其他层的电子跃迁到该空位上时释放的多余能量所产生的电磁辐射。

内层空位的形成有多种机制，其中一种称为内转换。

内转换发生在原子核从激发态跃迁回基态时，将释放的能量交给某个内层电子，使其电离而形成空位（被电离的电子称为内转换电子）。

例如，214Po的原子核从某一激发态回到基态时，将能量E=1.416MeV交给内层电子（如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层），使其电离。

实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。

根据能量守恒定律，可能发射的特征X射线的能量为0.093MeV，即选项C。

7.根据题干中的信息，u夸克带电量为+2/3e，d夸克带电量为-1/3e。

质子和中子都是由夸克组成的，其中质子的电荷为+e，中子无电荷。

因此，质子和中子的夸克组成应满足电荷守恒定律。

选项A中，质子的电荷为+2/3e-1/3e=+e，中子的电荷为+2/3e-2/3e-1/3e=0，符合条件。

其他选项不符合电荷守恒定律。

8.核反应方程中，左边的核表示反应物，右边的核表示生成物。

因此，反应物和生成物的质量数和电荷数必须相等。

2010年高考物理试题分类汇编——原子物理学（全国卷1）14．原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ，继而经放射性衰变②变为原子核23491Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U 。

放射性衰变 ①、②和③依次为A ．α衰变、β衰变和β衰变B ．β衰变、β衰变和α衰变C ．β衰变、α衰变和β衰变D ．α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】Th U 2349023892−→−①,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变.Pa Th 2349123490−→−②,质子数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子. U Pa 2349223491−→−③,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化成质子。

【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。

（全国卷2）14. 原子核A Z X 与氘核21H 反应生成一个α粒子和一个质子。

由此可知A ．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2 【答案】D【解析】H He H X AZ 114221+→+，应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ，解得2,3==Z A ，答案D 。

【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。

（新课标卷）34.[物理——选修3-5](1)(5分)用频率为0v 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123v v v 、、的三条谱线，且321v v v ＞＞，则_______.(填入正确选项前的字母) A 、01v v ＜ B 、321v v v =+ C 、0123v v v v =++ D 、123111v v v =+ 答案：B解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，123νννh h h +=，解得：321v v v =+，选项B 正确。

一、单选题1. 如图所示，一半径为R 的均匀带正电圆环水平放置，环心为O 点，质量为m 的带正电的小球从O 点正上方h 高的A 点由静止释放，并穿过带电环，关于小球从A 到A 关于O 的对称点A ′过程加速度（a ）、重力势能（E pG ）、机械能（E ）、电势能（E p 电）随位置变化的图象一定错误的是（取O 点为坐标原点且重力势能为零，竖直向下为正方向，无限远电势为零）（ ）A．B．C．D．2. 如图所示，为两个等量同种的正电荷，在产生的电场中有M 、N 和O 三点，其中M 和O 在的连线上，O 为连线的中点，N为连线的中垂线上的一点，下列说法正确的是（ ）A ．在M 、N 和O 三点中，O 点电场强度最小B ．在M 、N 和O 三点中，O 点电势最低C ．若O 、N 间的电势差为U ，ON 间的距离为d ，则N点的场强为D ．若O 、N 间的电势差为U ，将一个带电荷量为q 的正点电荷从N 点移到O 点，电场力做的功为qU3. 用单色光a 、b 、c 分别照射同一光电管，研究产生的光电效应现象，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）A ．a 、c 单色光的颜色相同B ．a 照射光电管时，逸出光电子的最大初动能最大C ．增大b 光的光照强度，逸出光电子的最大初动能增大D ．若b 光照射某金属发生光电效应，a 光照射该金属也一定发生光电效应4.如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象，下列判断正确的是A ．t =2×10-3s 时刻纸盆中心的速度最大B ．t =3×10-3s 时刻纸盆中心的加速度最大C ．在0〜l×10-3s 之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D ．纸盆中心做简谐运动的方程为x =1.5×10-4cos50πt （m ）2024年高考物理易错专题：原子物理学.docx真题汇编版二、多选题5. 晾晒衣服的绳子两端A 、B 分别固定在两根竖直杆上，A 点高于B 点，原来无风状态下衣服保持静止。

2009年高考物理试题分类汇编——原子物理学（09年全国卷Ⅰ）16.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1λ=0.6328µm ，2λ=3.39µm ，已知波长为1λ的激光是氖原子在能级间隔为1E ∆=1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的。

用2E ∆表示产生波长为2λ的激光所对应的跃迁的能级间隔，则2E ∆的近似值为A ．10.50eVB ．0.98eVC ．0.53eVD ．0.36eV答案：D解析：本题考查波尔的原子跃迁理论.根据λυυch E ==∆,,可知当,6328.0,196m ev E μλ==∆当m μλ39.3=时,连立可知ev E 36.02=∆。

（09年全国卷Ⅱ）18. 氢原子的部分能级如图所示。

已知可见光的光子能量在1.62eV 到3.11eV 之间。

由此可推知, 氢原子A. 从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光答案：AD解析：本题考查玻尔的原理理论. 从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20ev,不在1.62eV 到3.11eV 之间,A 正确.已知可见光子能量在1.62eV 到3.11eV 之间从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量≤3.40ev ，B 错. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11ev 的光的频率才比可见光高,C 错.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89ev 介于1.62到3.11之间,所以是可见光D 对。

（09年北京卷）14．下列现象中，与原子核内部变化有关的是A ．α粒子散射现象B ．天然放射现象C ．光电效应现象D ．原子发光现象答案：B解析：α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A 项错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B 项正确；光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C 项错误；原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D 项错误。