高考原子物理历年真题汇编

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。

原子物理五套试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子核的组成元素是（）。

A. 质子和中子B. 电子和质子C. 电子和中子D. 质子和电子答案：A2. 根据波尔理论，氢原子的能级是（）。

A. 连续的B. 离散的C. 线性的D. 非线性的答案：B3. 电子云的概念是由哪位科学家提出的？（）A. 尼尔斯·玻尔B. 阿尔伯特·爱因斯坦C. 马克斯·普朗克D. 埃尔温·薛定谔答案：D4. 根据海森堡不确定性原理，以下说法正确的是（）。

A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时被精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时被精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时被精确测量答案：B5. 原子核外电子的排布遵循（）。

A. 泡利不相容原理B. 洪特规则C. 库仑定律D. 以上都是答案：D6. 原子核的放射性衰变遵循（）。

A. 线性规律B. 指数规律C. 正态分布D. 泊松分布答案：B7. 原子核的结合能是指（）。

A. 原子核内所有核子的总能量B. 原子核内单个核子的能量C. 原子核内所有核子的总能量与单独核子能量之和的差值D. 原子核内单个核子的能量与单独核子能量之和的差值答案：C8. 原子核的同位素是指（）。

A. 具有相同原子序数但不同质量数的原子核B. 具有相同质量数但不同原子序数的原子核C. 具有相同原子序数和质量数的原子核D. 具有不同原子序数和质量数的原子核答案：A9. 原子核的裂变是指（）。

A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的聚变答案：A10. 原子核的聚变是指（）。

A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的裂变答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子的核外电子排布遵循______原理。

与原子物理有关的高考真题高考物理试题一共占据60分，其中12分属于原子物理相关内容。

考题主要涉及原子结构、核反应、辐射与辐射防护等方面。

以下将逐一介绍几道与原子物理有关的高考真题。

1. (2019年全国卷III ·选择题) 关于原子结构的描述，下列说法正确的是（）。

A. K层的电子数最多为2B. L层的电子数最多为8C. 外层电子数与能级成正比D. 能级越高，能量越低答案：B。

原子的电子依次填充K、L、M、N...各壳层，K层最多2个电子，L层最多8个电子，N层最多32个电子。

2. (2019年全国卷I ·选择题) 下列能量变化的说法正确的是（）。

A. 电子从能级高降到能级低，释放能量B. 电子从能级低升到能级高，吸收能量C. 电子自能级高升到能级低，吸收能量D. 电子自能级低降到能级高，释放能量答案：A。

电子从能级高降到低时，会释放能量，而从能级低升到高时，则需要吸收能量。

3. (2018年天津卷 ·选择题) 下列元素中，与核能源开发无关的是（）。

A. 铀B. 钚C. 铀-235D. 铀-238答案：D。

铀-238不适合用作核能源开发，只有铀-235和钚等核素才可以在核反应堆中被利用产生核能。

4. (2017年全国卷II ·填空题) β粒子是指( )的带负电荷的粒子；α粒子是指原子核中不带电荷的粒子。

答案：电子。

通过以上高考真题的回顾，我们可以看到原子物理作为高考物理中的重要考点，涉及的内容广泛且深刻。

考生在备考过程中需要对原子结构、核反应、辐射等知识点有深入的理解和掌握，以便在考试中取得较好的成绩。

希望通过认真学习和实践，考生们能够顺利掌握相关知识，取得优异的成绩。

原子物理、近代物理专题1.[2024·北京卷] 已知钍234的半衰期是24天.1 g 钍234经过48天后,剩余钍234的质量为 ( ) A .0 g B .0.25 g C .0.5 g D .0.75 g 1.B [解析] 1 g 钍234经过48天后,剩余质量m =(12)tτm 0=0.25 g,故选B .2.[2024·北京卷] 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,1 as=1×10-18 s,阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能.设有一个持续时间为100 as 的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期.取真空中光速c =3.0×108 m/s,普朗克常量h =6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是 ( )A .对于0.1 mm 宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550 nm 的可见光的衍射现象更明显B .此阿秒光脉冲和波长为550 nm 的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多C .此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离D .为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期2.C [解析] 此阿秒光脉冲的波长为λ≤cT =30 nm<550 nm,由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时,衍射现象越明显知,波长为550 nm 的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显,故A 错误;由ε=h cλ知,阿秒光脉冲的光子能量大,故总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更少,故B 错误;阿秒光脉冲的光子能量最小值ε=hν=ℎT=6.6×10-18 J>2.2×10-18 J,故此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离,故C 正确;为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期,故D 错误.3.[2024·北京卷] 电荷量Q 、电压U 、电流I 和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量,其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性,如图所示.类似地,上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q 之比可能也是一种电磁学元件的属性,并将此元件命名为“忆阻器”,近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”.由于“忆阻器”对电阻的记忆特性,其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景.下列说法错误的是 ( ) A .QU 的单位和ΦI 的单位不同B .在国际单位制中,图中所定义的M 的单位是欧姆C .可以用I U来描述物体的导电性质D .根据图中电感L 的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式E =L ΔI Δt3.A [解析] 由法拉第电磁感应定律可知E =ΔΦΔt,则Φ的单位为V·s,由Q =It 可知,Q 的单位为A·s,则QU 与ΦI 的单位相同,均为V·A·s,故A 错误;由题图可知,从单位角度分析有M =ΦQ =V ·sA ·s =Ω,故B 正确;由R =UI 知I U =1R ,可以用来描述物体的导电性质,故C 正确;由电感的定义L =ΦI =ΔΦΔI ,以及法拉第电磁感应定律E =ΔΦΔt ,解得E =L ΔIΔt ,故D 正确.4.[2024·甘肃卷] 2024年2月,我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素76169Os,核反应方程如下:48106Cd +2858Ni→76160Os+4X,该方程中X 是 ( ) A .质子 B .中子 C .电子 D .α粒子4.B [解析] 根据反应前后质量数和电荷数守恒得X 是 01n,故选B .5.[2024·广东卷] 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”,其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素.科学家尝试使用核反应Y +95243Am→119A X+201n 产生该元素.关于原子核Y 和质量数A ,下列选项正确的是 ( ) A .Y 为 2658Fe,A =299 B .Y 为 2658Fe,A =301 C .Y 为 2454Cr,A =295 D .Y 为 2454Cr,A =2975.C [解析] 由于核反应过程中质量数守恒且电荷数守恒,故原子核Y 的电荷数为119-95=24,则原子核Y 为 2454Cr,质量数A =54+243-2=295,C 正确.6.[2024·广西卷] 近期,我国科研人员首次合成了新核素锇-160(76160Os)和钨-156(74156W).若锇-160经过1次α衰变,钨-156经过1次β+衰变(放出一个正电子),则上述两新核素衰变后的新核有相同的 ( ) A .电荷数 B .中子数 C .质量数 D .质子数6.C [解析] 锇-160经过1次α衰变后产生的新核素质量数为156,质子数为74,钨-156经过1次β+衰变后质量数为156,质子数为73,可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数,故选C .7.[2024·海南卷] 利用如图所示的装置研究光电效应,闭合单刀双掷开关S 1,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U 1,已知电子电荷量为e ,普朗克常量为h ,下列说法正确的是 ( )A .其他条件不变,增大光强,电压表示数增大B .改用比ν1更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U 1C .其他条件不变,使开关接S 2,电流表示数仍为零D .光电管阴极材料的截止频率νc =ν1-eU1ℎ7.D [解析] 当开关接S 1时,由爱因斯坦光电效应方程eU 1=hν1-W 0,故其他条件不变时,增大光强,电压表的示数不变,故A 错误;若改用比ν1更大频率的光照射时,调整电流表的示数为零,而金属的逸出功不变,故遏止电压变大,即此时电压表示数大于U 1,故B 错误;其他条件不变时,使开关接S 2,是加速电压,又hν1>W 0,可发生光电效应,故电流表示数不为零,故C 错误;根据爱因斯坦光电效应方程eU 1=hν1-W 0,其中W 0=hνc ,联立解得,光电管阴极材料的截止频率为 νc =ν1-eU1ℎ,故D 正确.8.[2024·河北卷] 锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明,锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应,其中一种核反应方程为612C +11H→ 37Li+211H+X,式中的X 为 ( )A . 01nB . -10eC . 10eD . 24He8.D[解析] 根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒得,A=12+1-7-2×1=4,Z=6+1-3-2×1=2,则X为24He,D正确.9.[2024·湖南卷] 量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是()A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线部分D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性9.B[解析] 普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是量子化的,并不连续,A错误;发生光电效应的条件是ν>νc,紫光的频率高于红光的频率,光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,则改用紫光照射也可以让电子从该金属表现逸出,B正确;石墨对X射线散射可知波的过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定动量,光子动量变小,根据p=ℎλ长应变长,所以散射后除了有与原波长相同的射线部分外,还有波长大于原波长的射线部分,C 错误;德布罗意认为物质都具有波动性,包括质子和电子,D错误.10.[2024·江西卷] 近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际上第三条LED技术路线.某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为()A.6.38×1014 HzB.5.67×1014 HzC.5.31×1014 HzD.4.67×1014 Hz10.C[解析] 根据题意可知,辐射出的光子能量ε=3.52×10-19J,由ε=hν,解得频率ν≈5.31×1014 Hz,C正确.11.(多选)[2024·辽宁卷] X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器.用某一频率的X 光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X 光的强度,则( )A .该金属的逸出功增大B .X 光的光子能量不变C .逸出的光电子最大初动能增大D .单位时间逸出的光电子数增多11.BD [解析] 金属的逸出功是金属的自身固有属性,仅与金属自身有关,与照射光无关,所以增加此X 光的强度时,该金属逸出功不变,故A 错误;根据光子能量公式ε=hν可知,增加此X 光的强度时,由于光的频率不变,所以X 光的光子能量不变,根据爱因斯坦光电效应方程E k =hν-W 0可知,逸出的光电子最大初动能不变,故B 正确,C 错误;增加此X 光的强度时,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D 正确.12.[2024·山东卷] 2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池.已知 3890Sr 衰变为 3990Y 的半衰期约为29年;94238Pu 衰变为 92234U的半衰期约87年.现用相同数目的 3890Sr 和 94238Pu 各做一块核电池,下列说法正确的是( )A . 3890Sr 衰变为 3990Y 时产生α粒子B . 94238Pu 衰变为 92234U 时产生β粒子C .50年后,剩余的 3890Sr 数目大于 94238Pu 的数目D .87年后,剩余的 3890Sr 数目小于 94238Pu 的数目12.D [解析] 由质量数守恒和电荷数守恒可知,3890Sr→3990Y +-10e ⇒β衰变,94238Pu→92234U +24He ⇒α衰变,A 、B 错误;由于 3890Sr 的半衰期小于 94238Pu 的半衰期,所以初始数目相同的两者经过相同时间后剩余的 3890Sr 数目小于 94238Pu 的数目,C 错误,D 正确.13.[2024·新课标卷] 三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献,荣获了2023年诺贝尔化学奖.不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光.现有两种量子点分别发出蓝光和红光,下列说法正确的是 ( )A .蓝光光子的能量大于红光光子的能量B .蓝光光子的动量小于红光光子的动量C .在玻璃中传播时,蓝光的速度大于红光的速度D .蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率13.A [解析] 由于红光的频率小于蓝光的频率,则根据ε=hν可知,蓝光光子的能量大于红光光子的能量,根据p =ℎλ=ℎνc 可知,蓝光光子的动量大于红光光子的动量,故A 正确,B 错误;由于红光的折射率小于蓝光的折射率,根据v =cn 可知,在玻璃中传播时,蓝光的速度小于红光的速度,故C 错误;光从一种介质射入另一种介质中,其频率不变,故D 错误.14.[2024·浙江6月选考] 发现中子的核反应方程为 24He +49Be→X +01n,“玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为 94238Pu →92234U+Y ,正确的是( ) A .核反应方程中的X 为 612C B .衰变方程中的Y 为 23He C .中子 01n 的质量数为零 D .钚238的衰变吸收能量14.A [解析] 根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒知X 的电荷数为6,质量数为12,故X 为 612C,A 正确;同理可知Y 应为 24He,B 错误;中子 01n 的质量数为1,C 错误;衰变过程中释放能量,D 错误.15.[2024·浙江6月选考] 玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n =3能级的原子向低能级跃迁,会产生频率为ν31、ν32、 ν21的三种光,下标数字表示相应的能级.已知普朗克常量为h ,光速为c.正确的是 ( )A .频率为ν31的光,其光子动量为E 3-E 1ℎcB .频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32C .频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d 、双缝到屏的距离为l 的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为lcdν32D .若原子从n =3 跃迁至 n =4 能级,入射光的频率ν34'>E 4-E 3ℎ15.B [解析] 根据p =ℎλ,λ=c ν,可得频率为ν31的光其光子动量为p 31=ℎν31c =E 3-E 1c,A 错误.根据光电效应方程E km =hν-W 0,对于同一光电效应装置来说,逸出功W 0相同,两种光射入时逸出光电子最大初动能之差ΔE km =h Δν=h (ν31-ν21)=hν32,B 正确.根据双缝干涉条纹间距Δx =l dλ可知,两种光分别发生干涉时的条纹间距之差为Δx 21-Δx 31=l d(λ21-λ31)=l d (c ν21-c ν31)=lcd (1ν21-1ν31)=lcν32dν21ν31,C 错误.因为入射的是光子,所以跃迁时氢原子吸收的能量必为两能级的差值,则对应入射光的频率为ν34'=E 4-E 3ℎ,D 错误.16.(多选)[2024·浙江6月选考] 下列说法正确的是( ) A .中子整体呈电中性,但内部有复杂结构B .真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同C .增加接收电路的线圈匝数,可接收更高频率的电台信号D .分子间作用力从斥力变为引力的过程中,分子势能先增加后减少16.AB [解析] 中子整体呈电中性,但内部有复杂结构,由夸克组成,A 正确;根据光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同,B 正确;增加接收电路的线圈匝数,则线圈的自感系数增大,由f =2π√LC可知,接收电路的固有频率减小,可接收更低频率的电台信号,C错误;分子间作用力从斥力变为引力的过程中,分子力先做正功后做负功,分子势能先减少后增加,D 错误.。

原子物理试题集及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪个选项是描述原子核的？A. 由质子和中子组成B. 由电子组成C. 由原子组成D. 由分子组成答案：A2. 根据玻尔理论，氢原子的能级是量子化的，这意味着：A. 电子只能在特定的轨道上运动B. 电子可以在任何轨道上运动C. 电子的运动速度是连续的D. 电子的运动轨迹是确定的答案：A3. 放射性衰变中，哪种衰变不涉及质量数的变化？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 电子俘获答案：C4. 哪种射线可以穿透几毫米厚的铅板？A. α射线B. β射线C. γ射线D. X射线答案：C5. 以下哪个选项是正确的同位素表示？A. ^{14}_{6}CB. ^{14}_{7}NC. ^{16}_{8}OD. ^{12}_{6}C答案：D6. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道中最多可以容纳几个电子？A. 1B. 2C. 3D. 4答案：B7. 哪种元素的原子序数为26？A. 铁C. 镍D. 锌答案：C8. 以下哪个选项是正确的电子云模型？A. 电子在原子核周围做圆周运动B. 电子在原子核周围做随机运动C. 电子在原子核周围有确定的轨道D. 电子在原子核周围的概率分布答案：D9. 哪种元素的原子核外层电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶？A. 氖B. 氩C. 氪答案：B10. 以下哪个选项是正确的核反应方程？A. _{92}^{235}U + _{0}^{1}n → _{56}^{144}Ba + _{36}^{89}Kr + 3 _{0}^{1}nB. _{92}^{235}U + _{0}^{1}n → _{56}^{144}Ba + _{36}^{92}Kr + 3 _{0}^{1}nC. _{92}^{235}U + _{0}^{1}n → _{56}^{144}Ba + _{36}^{92}Kr + 3 _{0}^{1}nD. _{92}^{235}U + _{0}^{1}n → _{56}^{144}Ba + _{36}^{89}Kr + 3 _{0}^{1}n答案：C二、填空题（每题2分，共20分）11. 原子核的组成包括________和________。

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。

原子物理试题集粹（49+17=66 个）一、选择题（每题的四个选项中至少有一个是正确的）1．氢原子从激发态跃迁到基态，则核外电子的［］2．氢原子从能级Ａ跃迁到能级Ｂ时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级Ｂ跃迁到能级Ｃ时，吸收频率为ν2的光子．若ν2＞ν1，则氢原子从能级Ｃ跃迁到能级Ａ时，将［］ν 2－ν 1 的光子ν1＋ν2的光子ν2－ν1的光子ν1＋ν2的光子3．氢原子能级图的一部分如图5－1 所示，Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出的光子．它们的能量和波长分别为ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ和λＡ、λＢ、λＣ，则下述关系中正确的是［］Ａ． 1／λＣ＝ 1／λＡ＋ 1／λＢＢ．λＣ＝λＡ＋λＢＣ＝ＥＡ＋ＥＢＤ．1／λＡ＝1／λＢ＋1／λＣ图 5－1图5－24．氢原子的ｎ＝1，2，3， 4 各能级的能量如图5－2 所示，氢原子由ｎ＝ 1 的状态激发到ｎ＝ 4 的状态．在它回到ｎ＝ 1 的状态的过程中［］3 种 6 种不同频率的光子12.5 ｅＶ0.85 ｅＶ5．下列叙述中正确的是［］α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进6．按照玻尔理论，氢原子处在量子数ｎ＝ 1 和ｎ＝ 2 的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比│Ｅ1 │∶│Ｅ2 │及电子的动能之比Ｅｋ1∶Ｅｋ2分别等于［］Ｃ．2∶1，4∶17．氢原子从ｎ＝ 4 的激发态直接跃迁到ｎ＝ 2 的能级时，发出蓝色光．则氢原了从ｎ＝ 5 的激发态直接跃迁到ｎ＝ 2 的能级时，可能发出的是［］γ射线8．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种颜色的光子，且ν3 ＞ν 2＞ν 1，则［］ν 3Ｂ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν 2 ν 1Ｄ．被氢原子吸收的光子能量为ｈ（ν1＋ν2）9．天然放射现象的发现揭示了［］Ｂ．原子的核式结构10．如图 5－ 3 所示，ｘ表示原子核，α粒子射向ｘ时被散射而偏转，其偏转轨道可能是图中的（α粒子入射动能相同）［］图5－3题号12345678910 答案B C AC BC AC A C AD C D11．关于α粒了散射实验，下列说法中正确的是［］α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小α粒子在离开原子核的过程中，加速度逐渐减小α粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小12．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，判断正确的是［］13．图 5－ 4 所示的实验中，用天然放射性元素钋（Ｐｏ）放出的α射线轰击铍时，产生一种不可见粒子．当用这种粒子轰击石蜡时，可从石蜡中打出质子，经过各种检测发现［］γ射线（光子）1／ 10，而且能量很大（＞55ＭｅＶ），因此它不是γ射线量相等的粒子图5－414．质子和α粒子在真空条件下，同时自静止由同一电场加速，经同点垂直进入同一偏转电场后均打在平行于偏转电场方向的同一荧光屏上．不计质子和α粒子所受的重力．说法正确的是［］α粒子先打到屏上α粒子的动能比质子大α粒子电场力的冲量大α粒子将打到荧光屏上同一点15．如图 5－ 5 所示，ａ为未知的天然放射源，ｂ为一张黑纸，ｃ为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，ｄ为荧光屏，ｅ为固定不动的显微镜筒．整个装置放在真空中．实验时，如果将电场Ｅ撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有变化．如果再将黑纸ｂ移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数大为增加，由此可判定放射源ａ发出的射线为［］β射线和 γ 射线 Ｂ．α射线和 β 射线α 射线和 γ 射线Ｄ． α 射线和Ｘ射线图 5－516．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，说明［ ］17．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了ν 1、 ν2 、ν 3 三种频率的光子（ ν3＞ν 2＞ν 1），对应光子的波长分别是λ1、λ 2、 λ3，则 ［ ］ν2Ｂ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν 1ν3＝ ν2 ＋ν 1Ｄ． λ3＝ λ1λ2／（ λ1 ＋λ 2）18．当氢原子的电子处于第ｎ条轨道时，下面说法正确的是［ ］ｎ＝ｎｒ 1 （ｒ 1 为第 1 条可能轨道半径）ｎ＝Ｅ 1 ／ｎ 2（Ｅ 1 为电子在第一条可能轨道时的能量），可知ｎ越大时，原子能量越大1）定态时，辐射光子的波长λ＝（Ｅ ｎ －Ｅｎ－ 1 ）／ｈ1）／ 219．在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为 7∶1，如图 5－ 6 所示，那么碳 14 的衰变方程是［］146C → 42 H e + 104 B e Ｂ． 146 C → 01 e + 145 B146C → 01 e + 147 NＤ．146C → 12 H + 125 B图 5－620．在核反应方程：9412C ＋ｘ中，ｘ表示［ ］4B e + 2 H e → 6Ｃ．电子题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案CDBDACDABDCBDCDBDCB21．下列核反应中属于 α 衰变的是 ［］11 414127 24H e5B +2 H e → 7 N + 0 n13Al + 1 H → 1225 M g + 2230 226 4 3 1 490 Th →88 Ra +2 He1H + 1 H →2 He22．最初发现中子的原子核的人工转变，是下列核反应方程中的哪一个［］14 4 17 1 9 4 12 17 N+ 2 He→ 9 F+ 0 n Ｂ． 4 Be+ 2 He→ 6 C+ 0 n23 4 26 12 1 27 4 30 111 Na+ 2 He→ 13 Al 6 C +0 n 13 Al+ 2 He→ 15 P+ 0 n24．在核反应方程1530P→1430Si＋ｘ中的ｘ表示［］Ａ．质子25．用中子轰击铝 27，产生钠24 和ｘ粒子，钠24 具有放射性，它衰变后变成镁24，则ｘ粒子和钠的衰变过程分别是［］α衰变Ｂ．电子、α衰变α粒子、β衰变β衰变26．下列说法正确的是［］α射线轰击铍（9 12C ，并放出γ射线4Be ），铍核转变为 6γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹γ光子的能量足够大时，用γ射线轰击氘核能使氘核分解为11 H 和10n27．1900 年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射的能量分布时发现，只有认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份的能量等于ｈν，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合．受该理论的启发，其他一些物理学家开展了有关方面的一些研究工作，取得了一些丰富的成果，下列所述符合这种情况的有：［］28．人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从［］α粒子散射实验开始的29．目前，关于人类利用核能发电，下列说法中正确的是［］30．下列说法中正确的是［］β射线就是大量的原子被激发后，从原子的内层电子中脱出的电子源题号21222324252627282930 答案B C B D C BD CD D AC B 31．天然放射物质的放射线包含三种成份，下面的说法中正确的是［］α射线，但不能挡住β射线和γ射线γ粒子后会变成另一种元素的原子核α射线β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子32．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数ｎ越大，则［］Ｂ．电子轨道速度越小Ｄ．原子的电势能越小33．对卢瑟福的α粒子散射实验现象的分析表明了［］34．如图 5-1 为氢原子ｎ＝ 1，2，3，4 的各个能级示意图．处于ｎ＝ 4 能量状态的氢原子，当它向较低能级发生跃迁时，发出的光子能量可能为［］图 5-12． 55ｅＶＢ．13．6ｅＶ12．75ｅＶＤ．0．85ｅＶ35．下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在α粒子散射实验中观察到的，并据此现象得出原子的核式结构［］α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子仍按原方向前进α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子按原方向前进，或被弹回α粒子穿过金箔后仍按原方向前进α粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回36．如图 5-2 所示的 4 个图中，Ｏ点表示某原子核的位置，曲线ａｂ和ｃｄ表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是［］图 5-237．根据玻尔理论，氢原子的基态能级为Ｅ１，氢原子从ｎ＝ 3 的定态跃迁到ｎ＝ 1 的基态过程中辐射光子的波长为λ，ｈ为普朗克常量，ｃ为光速，则［］Ｂ．电子的电势能增大38．下列说法正确的是［］γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强γ光子的能量足够大，用γ线轰击氘核能使氘核分解为11 H 和10n39．如图 5-3 所示是“原子核人工转变”实验装置示意图，其中Ａ是放射性物质，Ｆ是铝箔，Ｓ为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏Ｓ上出现闪光，该闪光是［］图 5-3α粒子射到屏上产生的α粒子从Ｆ打出的粒子射到屏上产生的α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的γ射线射到屏上产生的40．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图5-4 所示，离子源Ｓ产生一个质量为ｍ，电量为ｑ的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的．离子产生出来后经过电压Ｕ加速，进入磁感强度为Ｂ的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片Ｐ上，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离为ｘ．则下列说法正确的是［］图 5-4若某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，则说明离子的质量一定变大若某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，则说明加速电压Ｕ一定变大若某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，则说明磁感强度Ｂ一定变大若某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，则说明离子所带电量ｑ可能变小题号31323334353637383940 答案ACD B AD AC D D AD BCD C41．如果某放射性元素经过ｘ次α衰变和Ｙ次β衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小［］2ｘ＋ｙＢ．ｘ＋ｙＣ．ｘ－ｙＤ．2ｘ－ｙ42．某放射性元素的原子核Ａ的衰变过程是ＡＢＣ，下列说法中正确的是［］2Ｂ．原子核Ｃ的质子数比Ａ少 11 143．1999 年 9 月 18 日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中属研究两弹的基本的核反应方程式的是［］44．一个质子以1．0×10 ７ｍ／ｓ的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27 倍，硅原子核的质量是质子的28 倍，则下列判断正确的是［］107 ｍ／ｓ，方向跟质子的初速度方向一致105 ｍ／ｓ，方向跟质子的初速度方向一致45．同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度变化的趋势”的问题中，有下列结论．请你判断哪些结论正确［］Ｅ＝ｍｃ２可知太阳质量Ｍ在不断减少２和Ｆ＝ｍｖ２／ｒ知日地距离ｒ不断增大，地球环绕速度将减少，且周期Ｔ＝2πｒ／ｖ将增大２和Ｆ＝ｍｖ２／ｒ知日地距离ｒ将不断减小，地球环绕速度将增大，且周期Ｔ＝ 2πｒ／ｖ将减小的热功率也减小，地球表面温度也将逐渐降低46．238U 是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由图5-5 可以知道［］92图 5-584，ｂ是 206β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的238 20692U 衰变成82 Pb 要经过6次①衰变，8次②衰变47．质子和中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11 H +10n→12 H ＋γ，以下说法正确的是［］２γ光子的能量为ｍｃ，ｍ为反应中的质量亏损ｍ，所以“物质不灭”的说法是不正确的48．氘核（2H ）和氚核（3H ）结合成氦核（4He ）的核反应方程为：2 3 4He11 12 1H + 1 H → 2 + 0n，设氘核，氚核，氦核和中子质量分别为ｍ１，ｍ２，ｍ３和ｍ４，真空中光速为ｃ，则反应过程释放的能量为［］１＋ｍ２－ｍ３）ｃ 2１＋ｍ２－ｍ４）ｃ2１＋ｍ２－ｍ３－ｍ４）ｃ2３＋ｍ４－ｍ１－ｍ２）ｃ 249．一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是ｍ１、ｍ２、ｍ３，则［］１＋ｍ２＝ｍ３１＋ｍ２＞ｍ３１＋ｍ２＜ｍ３１＋ｍ２－ｍ３）ｃ2／ｈ的光子，式中ｃ是光速、ｈ是普朗克常量题号41 42 43 44 45 46 47 48 49答案 D BC BD ABD ABD ABD AC C BD二、填空题1．现在科学家们正在设法探寻“反物质”．所谓“反物质”是由“反粒子”组成，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和电量，但电荷的符号相反，例如正电子就是电子的“反粒子”．据此，若有反质子存在，它的质量数应为，基元电荷的电量是 1.60 ×10 －19Ｃ，则反质子的带电量为．2．氢原子中核外电子在基态轨道上运动的能量为－13.6 ｅＶ，若已知氢原子辐射光子的能量为 2.55 ｅＶ，则可判断这个氢原子的核外电子是由第条可能轨道跃迁到第条可能轨道．3．如图 5－7 中给出的氢原子最低的四个能级．Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ分别表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是（填字母）最小的频率等于Ｈｚ．（保留两位有效数字，普朗克常量ｈ＝ 6.6 ×10 －34Ｊ·ｓ）图 5－74．在玻尔的氢原子模型中，电子的第一条可能轨道的半径为ｒ 1 ，则由此向外数的第三条可能轨道的半径ｒ3＝．电子在这第三条轨道上运动时的动能Ｅｋ＝．（已知基元电荷ｅ，静电力常量为ｋ）5．假设二个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子．已知氘核的质量是 2.0136 ｕ，中子的质量是 1.0087 ｕ，氦核同位素的质量是 3.0150 ｕ，写出聚变核反应方程 ，在聚变核反应中释放出的能量为ＭｅＶ（保留三位有效数字）．6．完成下列核反应方程1） 147 N + 24 He →＋11H ；2） 49 Be + 24 He → 126 C ＋；141 13） 7 N + 0 n →＋ 1 H ；4） 1530P → 1430 Si ＋；5） 92235 U + 01 n → 56141 Ba + 3692 Kr ＋ ．7．处于基态的氢原子在某种单色光照射下，只能发出频率为ν 1、 ν 2 和 ν 3 的三种光，且ν1＜ν 2＜ν3，则该照射光的光子能量为．8．用 γ 光子轰击氘核， 使之产生质子和中子， 写出核反应方程式 ．已知氘核质量为 2.0135ｕ，质子质量为 1.0072 ｕ，中子质量为 1.0086 ｕ， 1ｕ＝1.6605×10 －27ｋｇ，普朗克常量ｈ＝ 6.63 ×10 －34Ｊ·ｓ，则 γ 光子的波长应为ｍ．（要求一位有效数字）9．下列核反应均属释放核能的反应，请完成核反应方程，并注明反应类型．24 1反应；1）1H ＋→ 2 He + 0 n ，2） 92235 U + 01 n → 3890 Sr + 13654 Xe + ，反应．10．质子击中锂核后变成两个 α 粒子，其核反应式为 ；若它们的质量分别为 1.6726×10 －27ｋｇ、11.6505×10 － 27 ｋｇ、 6.6466×10－27ｋｇ，则此过程中释放的能量等于 Ｊ．（取 3 位有效数字）11．太阳内部发生热核反应，每秒钟辐射出的能量约3．8×10 26 Ｊ，据此估算太阳一年内质量将减少 ________ｋｇ．（保留两位数字）12．要使一个中性锂原子最外层的电子脱离锂原子所需的能量是 5． 39ｅＶ，要使一个中性氟原子结合一个电子形成一个氟离子所放出的能量是 3． 51ｅＶ，则将一个电子从锂原子转移到氟原子所须提供的能量为 ________．13．如图 5-6 所示给出的氢原子最低的四个能级，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ分别表示氢原子在这些能级之 间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是 ________（填字母），最小的频率等于________Ｈｚ．（保留两位有效数字，普朗克常量ｈ＝6．6×10 － 34 Ｊ·ｓ）图 5-614．氢原子的基态能量是－ 13．6ｅＶ，则氢原子光谱中频率最高的光波的波长是________ｍ．（ｈ3415．在匀强电场中逆电场线运动的Ｕ核（238α衰变，衰变时ｖα与电场线垂92 U）速度减为零时若发生直，衰变后当α粒子沿Ｅ的方向移动位移为Ｌ时残核在与电场线平行的方向上位移Ｌ′为 ________ Ｌ，Ｌ′与Ｌ方向 ________．16．用质子轰击锂核37Li，生成2 个α粒子，这个核反应方程式为 ________，若用ｍｐ表示质子质量，ｍ表示锂核质量，ｍα表示α粒子质量，ｃ表示光速，则此核反应中释放能量Ｅ＝ ________．17．两个氘核聚变产生一个氦核（32 He ）和一个中子，这一过程的核反应方程是________．3．3426×10 －27ｋｇ，氦核质量 5．0049×10 －27ｋｇ，中子质量1．6744×10 －27ｋｇ，上述核反应释放的能量为 ________Ｊ．参考答案1． 1，－1.60 ×10 －19Ｃ2． 4，23．Ｂ， 1.6 ×10 144． 9ｒ1，ｋｅ2／18ｒ15． 3.266．（ 1）17 1 14 0 1 8 O （2）0n （3）6C （4）1e （5） 3 0n7．ｈｒ 32 1 1 － 13 8．1H +γ →1 H +0 n ，6×109．（ 1）3 11H，聚变（ 2） 10 0n，裂变－ 1210．11H + 37Li→ 2 24He， 2.69 × 10 11． 1．3×10 1712． 1．88ｅＶ13．Ｂ 1 ．0×10 1414． 9．14×10 －815． 10／ 13 相同16．7 1 4 4He （ｍ＋ｍｐ－2ｍ）ｃ23 Li+ 1 H → 2 He + 2 α17．212H→23－ 13 He +10 n ，5．3×10。

高中物理学习材料（鼎尚**整理制作）原子物理高考专题一、单项选择题1、（92年）卢瑟福a粒子散射实验的结果（）(A)证明了质子的存在(B)证明了原子核是由质子和中子组成的(C)说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上(D)说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动2、（93年）若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天，则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比m A:m B=()(A)30:31 (B)31:30 (C)1:2 (D)2:13、(95年)放射性元素的样品经过6小时后还有1/8没有衰变它的半衰期是( )A、2小时;B、1.5小时;C、1.17小时;D、0.75小时、4、（96年）下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是( )。

5、（96年）根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( )。

(A)原子的能量增加，电子的动能减少(B)原子的能量增加，电子的动能增加(C)原子的能量减少，电子的动能减少(D)原子的能量减少，电子的动能增加6、(97年)在卢瑟福的a粒子散射实验中，有少数a粒子发生大角度偏转，其原因是（）（A）原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上（B）正电荷在原子中是均匀分布的（C）原子中存在着带负电的电子（D）原子只能处于一系列不连续的能量状态中7、（2000年）最近几年，原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。

1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现生成的超重元素的核经过6次a衰变后的产物是。

由此，可在判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是（）（A）124，259（B）124，265（C）112，265（D）112，277答案：一、单项选择题1、C2、C3、A4、B5、D6、A7、D二、不定项选择题1、(97年)在下列核反应方程中，x代表质子的方程是（）（A）（B）（C）（D）2、（98年）天然放射性元素Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成Pb（铅）。

2024全国高考真题物理汇编原子核章节综合一、单选题 1．（2024江苏高考真题）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是14117718X N H O +→+，粒子X 为（ ） A ．正电子01e B ．中子10n C ．氘核12HD ．氦核42He2．（2024广西高考真题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇-160（16076Os ）和钨-156（15674W ）。

若锇-160经过1次α衰变，钨-156经过1次+β衰变（放出一个正电子），则上述两新核素衰变后的新核有相同的（ ） A ．电荷数B ．中子数C ．质量数D ．质子数3．（2024甘肃高考真题）2024年2月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素16976Os ，核反应方程如下：10658160482876Cd Ni Os 4X +→+该方程中X 是（ ）A ．质子B ．中子C ．电子D ．α粒子4．（2024海南高考真题）人工核反应3013014115Si H X P +→+中的X 是（ ）A ．中子B ．质子C ．电子D ．α粒子5．（2024北京高考真题）已知钍234的半衰期是24天。

1g 钍234经过48天后，剩余钍234的质量为（ ） A ．0gB ．0.25gC ．0.5gD ．0.75g6．（2024浙江高考真题）发现中子的核反应方程为491240He+Be X n →+，“玉兔二号”巡视器的核电池中钚 238的衰变方程为型2349238942Pu U+Y →，下列正确的是（ ）A ．核反应方程中的X 为126CB ．衰变方程中的Y 为32He C ．中子10n 的质量数为零 D ．钚238的衰变吸收能量7．（2024山东高考真题）2024年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池。

已知9038Sr 衰变为9039Y 的半衰期约为29年；23894Pu 衰变为23492U 的半衰期约87年。

2024年高考物理原子物理的现代实验技术历年真题近年来，原子物理实验技术在科学研究和技术应用中发挥着重要作用。

作为高考物理的一部分，了解和掌握原子物理的现代实验技术对于学生而言至关重要。

本文将回顾2024年高考物理原子物理的现代实验技术历年真题，帮助同学们更好地理解和应对考试。

1. 【2024年高考物理】某实验室使用原子力显微镜（AFM）对一块金属表面进行观测，以下为观测结果：（a）请用所学知识判断该金属的表面形貌，并简要解释你的判断依据。

（b）根据图示，估算金属表面的粗糙度。

解析：（a）根据观测结果可以看到在金属表面有许多高低起伏的小山和小谷，说明该金属的表面是凹凸不平的，即具有明显的粗糙度。

这种观测结果表明原子力显微镜具有纳米级别的空间分辨率，可以观测到物体表面的微观结构。

（b）通过图示中两个峰顶之间的距离，我们可以估算金属表面的粗糙度。

粗糙度通常用Ra值表示，即表面的平均粗糙度。

我们可以选取几个峰顶之间的距离，计算出其平均值，然后除以顶点数量，即可得到粗糙度的估计值。

2. 【2024年高考物理】某学生在实验室中进行了一项测量任务，需要使用激光共聚焦显微镜（LCM）来观测细胞内的蛋白质分布。

以下是该学生从LPM中获得的一张图像：图像描述：在该图像中，观察到了许多分散的亮点，这些亮点代表了细胞内的蛋白质。

（a）请简要解释激光共聚焦显微镜的原理，并解释为什么使用该显微镜可以观察到细胞内的蛋白质。

（b）该图像上的亮点如何反映细胞内蛋白质的分布情况？解析：（a）激光共聚焦显微镜利用激光束的聚焦和反射原理来实现高分辨率的三维图像获取。

它与传统显微镜的不同之处在于采用了共聚焦技术和激光扫描的方式。

共聚焦技术可消除样品和光源的散焦或扩展，提高了空间分辨率；激光扫描则通过扫描样品上的一点来获取图像，可以得到更清晰地细胞结构和分布。

使用激光共聚焦显微镜可以观察到细胞内的蛋白质，是因为蛋白质分子具有荧光标记物，这些标记物受到激光的激发后会发出荧光信号，而激光共聚焦显微镜可以将这些信号聚焦到非常小的体积中，使其成像。

第1页（共63页）2020-2024年高考物理五年真题知识点分类汇编：原子物理
一．选择题（共49小题）
1．2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首次在轨获取的太阳H α谱线精细结构。

H α是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为（
）
A ．从∞跃迁到n ＝2
B ．从n ＝5跃迁到n ＝2
C ．从n ＝4跃迁到n ＝2
D ．从n ＝3跃迁到n ＝2
2
．理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应
C+Y
→O 的影响。

下列说法正确的是（）
A ．Y 是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B ．Y 是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C ．Y 是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D ．Y 是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
3．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R 。

若天体射向天眼的辐射光子中，有η（η＜1）倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为ν的N 个光子。

普朗克常量为h ，则该天体发射频率为ν光子的功率为（
）
A ．
B ．。

高考物理复习原子物理学题100题ＷＯＲＤ版含答案一、选择题1.下列说法正确的是:A. β,γ射线都是电磁波B. 原子核中所有核子单独存在时，质量总和大于该原子核的总质量，C. 在LC振荡电路中，电容器刚放电时电容器极板上电量最多，回路电流最小D. 处于n=4激发态的氢原子，共能辐射出四种不同频率的光子2.下列说法正确的是______A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变3.(多选)下列说法正确的是______。

（填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）A．太阳辐射能量与目前采用核电站发电的能量均来自核聚变反应B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C．一个氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射6种不同频率的光子D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小E. 康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性4.如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠。

下列说法正确的是（ )A. 这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短B. 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C. 能发生光电效应的光有三种D. 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV5.2017年11月17日，“中国核潜艇之父”----黄旭华获评全国道德模范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑，下列有关核反应说法错误的是（ )A. 目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B. 重核裂变反应前后一定有质量亏损C. 式中d=2D. 铀核裂变后的新核比铀核的比结合能小6.下列说法正确的是A. 某种放射性元素的半衰期为T,则这种元素的12个原子核在经过2T时间后，这些原子核一定还有3个没有发生衰变B. 根据爱因斯坦的光电效应方程E K=hv一W，若频率分别为和 (<)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为的光照射该金属时产生的光电子的初动能一定比频率为的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大C. 氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应D. 放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流一一即β射线。

选修3—5波粒二象性1、（2011新课标卷35题（1））在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______。

若用波长为λ（λ<λ0）单色光做实验，则其截止电压为______。

已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e ，c 和h 。

7答案: hc/λ000hc e λλλλ-6 . （2010天津理综物理）用同一光电管研究a 、b 两种单色光产生的光电效应，得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图。

则这两种光 A.照射该光电管时a 光使其逸出的光电子最大初动能大 B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a 光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时，a 光的偏折程度大 【答案】BC4．（2012·上海物理）根据爱因斯坦的“光子说”可知（ B ）（A ）“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” （B ）光的波长越大，光子的能量越小 （C ）一束单色光的能量可以连续变化（D ）只有光子数很多时，光才具有粒子性3. （2011广东理综卷第18题）光电效应实验中，下列表述正确的是CD A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子1．（2012·上海物理）在光电效应实验中，用单色光照时某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的 （ ） （A ）频率（B ）强度（C ）照射时间（D ）光子数目2.（2011江苏物理）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是(A)例5、03上海15.（5分）在右图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A 单色光照射光电管式，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B 单色光照射时不发生光电效应，那么 （A C ）A.A 光的频率大于B 光的频率B.B 光的频率大于A 光的频率C.用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是a 流向bD.用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是b 流向a例4.（2010江苏物理卷第12C 题）研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K ），钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流。

专题14 原子结构、原子核和波粒二象性1．（2024·新课标Ⅱ卷）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2.9×107J ，1 MeV= 1.6×10–13J ，则M 约为A ．40 kgB ．100 kgC ．400 kgD ．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 66E 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，须要燃烧标准煤燃烧的质量400kg E Q m q q==≈ 2．（2024·江苏卷）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作便利等优点。

它是依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。

若人体温度上升，则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长λ的变更状况是 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】黑体辐射的试验规律如图特点是，随着温度上升，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；随着温度的上升，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．（2024·浙江卷）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 ．自然放射的三种射线，穿透实力最强的是α射线C ．光电效应试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1pλ∝，λ∝，故A 错误；B ．自然放射的三种射线，穿透实力最强的是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，由材料确定，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。

2024高考物理原子物理学练习题及答案精选一、选择题1. 下列元素中，属于惰性气体的是：A) 氢气 (H2)B) 氮气 (N2)C) 氧气 (O2)D) 氩气 (Ar)答案：D2. 以下哪种粒子在原子核中的数量最多？A) 质子B) 中子C) 电子D) 引力子答案：B3. 以下关于原子核的说法哪个是错误的？A) 原子核带有正电荷B) 原子核由质子和中子组成C) 原子核占据整个原子的体积D) 原子核的质量约等于整个原子的质量答案：C4. 电离能是指：A) 电子从原子中进入自由状态所需的能量B) 两个原子之间发生化学反应所需要的能量C) 电子在原子核附近运动所受到的力D) 电子在金属中的自由运动所需的能量答案：A5. 以下关于原子核中质子和中子的说法哪个是正确的？A) 质子质量和中子质量相等B) 质子带有正电荷，中子带有负电荷C) 质子和中子的质量和电荷都相等D) 质子带有正电荷，中子不带电荷答案：D二、填空题1. 原子序数为20的钙元素的简化电子结构为_________。

答案：2, 8, 8, 22. 原子核中质子的数量等于_________。

答案：电子的数量3. 电离能越大，原子结构中的电子越_________。

答案：稳定4. 氢原子的质子数为_________，中子数为_________。

答案：1，05. 氯元素的电子结构为_________。

答案：2, 8, 7三、解答题1. 将下列原子按照质子数从小到大排列：氢、铜、锌、氧。

答案：氢、氧、铜、锌2. 简要说明半导体材料与导体材料以及绝缘体材料的区别。

答案：半导体材料具有介于导体材料和绝缘体材料之间的电导率，在适当的条件下可以导电。

导体材料具有很高的电导率，能够自由传导电流。

绝缘体材料的电导率非常低，不容易传导电流。

3. 简述原子核聚变与原子核裂变。

答案：原子核聚变是指两个或两个以上轻原子核融合成较重的新原子核的过程，同时产生巨大能量。

原子核裂变是指重原子核分裂成两个或多个轻原子核的过程，同样会释放大量能量。

2024年高考物理原子核物理的基本知识历年真题一、选择题1. 核外电子能级的能量是按照如下哪个原则排列的？A. 元素周期律B. 安培定律C. 波尔理论D. 泡利不相容原理2. 核反应中发生裂变的核是指：A. 被轰击核所分裂为两个或多个较小的核B. 发射中子C. 合并成更重的核D. 发生衰变的核3. 质子数为10的氧核的天然存在且稳定，这是因为它的质子数和：A. 中子数相等B. 中子数大于质子数C. 中子数小于质子数D. 与中子数无关4. 下列关于放射性衰变的说法中，正确的是：A. 放射性衰变是放射性核稳定的表现B. 放射性衰变是不可逆过程C. 放射性核衰变速率与时间无关D. 放射性衰变只存在于自然界5. 下列关于质子和电子的说法中，正确的是：A. 质子和电子都带有正电荷B. 质子和电子都带有负电荷C. 质子带正电荷，电子带负电荷D. 质子不带电荷，电子带正电荷二、填空题1. α粒子由2个质子和2个中子组成，它的电荷数为__，质量数为__。

2. 某放射性同位素在0.4秒内衰变一半，其半衰期为__秒。

3. α衰变过程中，原子核质子数减少__，中子数减少__。

三、解答题1. 列举并解释已知的三个自然界中的基本粒子。

答：电子、质子和中子是自然界中的基本粒子。

电子带有负电荷，质量很小，质子带有正电荷，质量与电子相近，中子没有电荷，质量与质子相近。

2. 请解释原子核衰变的三种形式，并给出一个具体的例子说明。

答：原子核衰变分为放射性衰变、α衰变和β衰变。

放射性衰变指的是具有不稳定原子核的核素自行发生衰变的过程，如铀-238放射性衰变为钍-234。

α衰变是指原子核放出一个α粒子，质子数减少2，中子数减少2，如镭-224衰变为钋-220。

β衰变是指原子核放出一个β粒子，质子数增加1，中子数减少1，如镭-226衰变为铯-126。

3. 解释质子与中子在原子核中起到的作用。

答：质子和中子都是原子核中的组成部分。

质子带有正电荷，它们之间的排斥力使得原子核具有稳定性。