海南省海口实验中学2025-2026学年高三上学期周测（一）物理试题（原子物理专题）

· 高三物理周测一（原子物理专题） · 1 · 2 · 3 · 4 · 5 · 6 · 7 · 8 · · · · · · · · · 9 · 10 · 11 · 12 · 13 · 14 · 15 · 16 · · · · · · · · · 17 · 18 · 19 · 20 · 21 · · · · · · · · · · · · 22 · 23 · 24 · 25 · 26 · · · · · · · · · · · · 一、单选题 1．静止在匀强磁场中的发生β衰变，产生的和在磁场中做匀速圆周运动，关于它们的运动情况，下列判断正确的是（　　） A．和的动量大小之比为7∶1 B．和的动量大小之比为1∶7 C．和的运动半径之比为7∶1 D．和的运动半径之比为1∶7 2．下列现象中，与原子核内部变化有关的是（　　） A．光电效应现象 B．原子发光现象 C．天然放射现象 D．α粒子散射现象 3．物理学理论是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（　　） A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 C．粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的 D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 4．氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 5．如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光的光子能量最大 B．用乙光照射时饱和光电流最大 C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大 D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽 6．金属板M受到紫外线照射时，会持续向各个方向发射不同速率的电子，电子最大速率为，质量为m，电量为e。正对M放置一金属网N，M与N间距为d（远小于板长）。在M、N之间加一个恒定电压U，M与电源正极相连，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．U增大，电流表的读数将增大 B．d减小，电子由M到N的过程，动能变化量将减小 C．仅将正、负极对调，从M逸出的电子，到达N时的最大动能为 D．仅将正、负极对调，电流表的读数将减小 7．如图所示为玻尔模型中氢原子能级示意图，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光。下列关于这群氢原子的发射光谱的说法中，正确的是（    ） A．是连续谱 B．最多有3种频率 C．波长最长的是从能级跃迁到能级所发出的光 D．只有3种不同频率的光能使逸出功为3.34eV的锌板发生光电效应 8．如图甲为氢原子光谱示意图，图乙为氢原子部分能级示意图。图甲中的、、、是氢原子在可见光区的四条谱线，这四条谱线为氢原子从能级向能级跃迁时产生的。已知可见光的光子能量范围为。下列说法正确的是（　　） A．对应的光子能量比对应的光子能量大 B．可能是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 C．若氢原子从能级向能级跃迁，则辐射出的光属于红外线 D．若氢原子从能级向能级跃迁，则需要吸收10.2eV的能量 9．已知铋210的半衰期是5d。20g铋210衰变后还剩5g，需要经过（　　） A．20d B．15d C．10d D．5d 10．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到个该种光子。已知探测仪镜头面积为，卫星离太阳中心的距离为，普朗克常量为，光速为。下列说法不正确的是（　　） A．每个光子的动量 B．每个光子的能量 C．太阳辐射硬X射线的总功率 D．秒太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为 11．氢原子的能级图如图所示，和是氢原子在能级跃迁过程中产生的光子。下列说法正确的是（　　） A．光子的频率比光子的频率低 B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量 C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变小 D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 12．2025年1月20日，我国“人造太阳”核聚变实验装置（EAST）首次完成1亿摄氏度一千秒“高质量燃烧”，创造了新的世界纪录。下列方程属于核聚变反应的是（　　） A． B． C． D． 13．下列说法正确的是（　　） A．汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验现象 B．环境温度增加，的半衰期变长 C．氢原子从基态跃迁到激发态放出光子 D．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 14．下列关于光的现象与结论正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波 B．光电效应现象说明光具有粒子性 C．光的衍射现象说明光具有粒子性 D．光的干涉现象说明光具有粒子性 15．2024年4月19日起，日本开始排放第五批福岛核污染水，预计排放19天。核污染水中含有一定量的放射性核素“氚”，该核素可在生物体内富集，损害生物体的健康。已知氚的衰变方程为，半衰期约为12年，下列说法正确的是（　　） A．氚核发生的是衰变 B．衰变产物X来自氚的核外电子 C．该衰变产生的射线穿透能力比射线强 D．若立即停止排放，12年后因排污导致的核辐射量会减少 16．在量子世界中，一个物体可以同时处在多个位置，一只猫可以处在“死”和“活”的叠加状态上；所有物体都具有“波粒二象性”，既是粒子也是波；两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变。正是由于量子具有这些不同于宏观物理世界的奇妙特性，才构成了量子通信安全的基石。在量子保密通信中，由于量子不可分割、不可克隆和测不准的特性，所以一旦存在窃听就必然会被发送者察觉并规避。通过阅读以上材料可知（　　） A．电磁波是量子化的 B．量子不具有波粒二象性 C．可以准确测定量子的位置 D．量子相互独立互不干扰 二、多选题 17．在如图所示的匀强磁场中，有一个氡原子核静止在A点，某时刻氡原子核发生衰变，若粒子的径迹是纸面内的一个半径为的圆，衰变产生的新核的径迹是纸面内的一个半径为的圆。下列判断正确的有（　　） A．两圆一定内切 B．两圆一定都沿逆时针方向转动 C． D．在粒子转动42圈之内，二者都不会相撞 18．巴耳末系是指氢原子从n=3，4，5，6能级跃迁到n=2能级时发出的光谱线系如图甲所示，因瑞士数学教师巴耳末于1885年总结出其波长通项公式(巴耳末公式)而得名。图乙中给出了巴耳末谱线对应的波长，其中、、谱线均在可见光区，可见光的光子能量在到之间，则下列说法正确的是（    ） A．谱线对应光子的能量大于谱线对应光子的能量 B．、谱线分别用于同一套双缝干涉仪器，屏上观察到的谱线的条纹间宽更大 C．巴耳末系可见光区的三条谱线中，谱线在水中传播速度最大 D．谱系的光照射逸出功为的钨，能发生光电效应现象 19．2025年1月20日，中国“人造太阳”装置EAST利用核反应释放能量，首次创下“亿度千秒”的世界新纪录。下列关于该反应的说法，正确的是（　　） A．该反应为核聚变 B．该反应质量守恒，释放能量 C．X为中子 D．生成物的平均比结合能小于反应物的比结合能 20．我国自主研发的氢原子钟已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。如图所示为氢原子的能级结构示意图。则（　　） A．用11eV的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁 B．用11eV的电子去轰击处于基态的氢原子可能使之发生跃迁 C．用4eV的光子照射处于n=3的激发态的氢原子能使之电离 D．一个处于n=3激发态的氢原子，在向低能级跃迁时最多可辐射3种频率的光子 21．核反应方程为→+17.6MeV，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（　　） A．该反应有质量亏损 B．该反应为核裂变 C．获得的动能约为14MeV D．获得的动能约为14MeV 22．中国钍基熔盐堆即将建成小型实验堆，为我国能源安全和可持续发展提供有力支持。反应堆中涉及的核反应方程有：①②，下列说法正确的是（　　） A．方程①中X是中子 B．方程②中发生了衰变 C．受反应堆高温影响，的半衰期会变短 D．方程②释放电子，说明电子是原子核的组成部分 23．我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为的中性氢辐射，另一处是波长为的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子（　　） A．频率更大 B．能量更小 C．动量更小 D．传播速度更大 24．我国太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由n = 3和n = 4能级向n = 2能级跃迁产生的谱线（如图），则（   ） A．Hα的波长比Hβ的小 B．Hα的频率比Hβ的小 C．Hβ对应的光子能量为3.4eV D．Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态 25．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 26．有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（    ） A．电子的动量 B．电子的动能 C．光子的能量 D．光子的动量 试卷第6页，共7页 试卷第1页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 《周测一（原子物理专题）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A B C C D C C C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B B A B D A BD BC AC BC 题号 21 22 23 24 25 26 答案 AC AB BC BD BD AD 1．D 【详解】AB．β衰变前后系统动量守恒，初始总动量为零，故衰变后氮核和电子的动量大小相等、方向相反，故动量大小之比为1:1，故AB错误； CD．和在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力公式有 解得 动量相等，故和的运动半径之比为，故C错误，D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．光电效应现象是入射光的频率大于金属的极限频率时，金属中核外电子逸出的现象，与原子核内部变化无关，故A不符合题意； B．原子发光现象是原子外层电子从高能级向低能级跃迁时辐射光子的现象，与原子核内部变化无关，故B不符合题意； C．天然放射现象是放射性元素自发地发出射线的现象，与原子核内部变化有关，故C符合题意； D．α粒子散射现象是卢瑟福在探究原子内部结构时，用α粒子轰击金箔产生的α粒子散射，与原子核内部变化无关，故D不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】A．天然放射现象中原子核自发释放α、β、γ射线，说明原子核内部存在复杂结构，故A正确； B．电子的发现（汤姆逊）证明原子可分，但核式结构由卢瑟福的α粒子散射实验确立，故B错误； C．α粒子散射实验的核心结论是原子的核式结构模型，电荷量子化由密立根实验证实，故C错误； D．密立根油滴实验测得元电荷量，电子轨道不连续属于玻尔原子模型，与密立根油滴实验无关，故D错误。 故选A。 4．B 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 5．C 【详解】A．根据光电效应方程 根据动能定理 解得， 乙光对应的遏止电压较大，对应的光子能量最大，A错误； B．用甲光照射时饱和光电流最大，B错误； C．根据动能定理 解得 用乙光照射时光电子的最大初动能最大，C正确； D．乙光的光子能量最大，频率最高，波长最短，分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最窄，D错误。 故选C。 6．C 【详解】A．由于M与电源正极相连，可知所加电压为反向电压，电场力对电子做负功，则U增大，电流表的读数将减小，故A错误； B．电子由M到N的过程，根据动能定理可得 可知d减小，由于电压U不变，则动能变化量不变，故B错误； C．仅将正、负极对调，则电场力对电子做正功，从M逸出的电子，根据动能定理可得 可得到达N时的最大动能为 故C正确； D．仅将正、负极对调，所加电压为正向电压，电场力对电子做正功，电流表的读数将增大，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．是线状光谱，A错误； B．最多有6种频率，B错误； C．根据 ，波长最长的是从能级跃迁到能级所发出的光，C错误； D．只有从能级跃迁到能级、从能级跃迁到能级、从能级跃迁到能级发出的光子的能量大于3.34eV，所以只有3种不同频率的光能使逸出功为3.34eV的锌板发生光电效应，D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．谱线的波长最长，频率最小，能量最小，故对应的光子能量比对应的光子能量大，A错误； B．由图可知，四条谱线中谱线的波长最短，频率最大，而氢原子从高能级向能级跃迁产生的光子中，从能级向能级跃迁时产生的光子能量最小，其波长最长，频率最小，B错误； C．氢原子从能级向能级跃迁时发出的光子的能量为 此能量小于可见光的能量范围，故此光属于红外线，C正确； D．若氢原子从能级向能级跃迁，释放出能量为10.2eV的光子，D错误。 故选C。 9．C 【详解】根据半衰期公式，代入数据解得，故C正确，ABD错误。 故选C。 10．C 【详解】A．每个光子的动量 故A正确； B．每个光子的能量 故B正确； C．太阳辐射硬X射线的总功率 太阳t时间辐射硬X射线的总能量为 联立解得 故C错误； D．每个光子的能量 t秒太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线发射总光子数为 故D正确。 本题选不正确，故选C。 11．B 【详解】A．根据能级跃迁规律可知，光子的能量较大，频率较大，故A错误； B．处于n=3能级的氢原子电离至少需要吸收的能量为 eV=1.51eV 故B正确； C．根据波尔理论可知，氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，对应的电子的轨道变小，电子的动能变大，故C错误； D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁过程中最多可辐射出种频率的光子，故D错误； 故选B。 12．B 【详解】B．核聚变是指两个或多个轻核合并成一个较重的核的过程，释放出大量能量。氘和氚发生反应生成氦和中子，符合核聚变的定义，故B正确； A．核反应方程为人工转变，故A错误； C．核反应方程为衰变，故C错误； D．核反应方程为裂变反应，故D错误。 故选B。 13．A 【详解】A．汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验现象，卢瑟福依据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构，故A正确； B．半衰期与温度无关，故B错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态吸收能量，故C错误； D．根据光电效应方程 可知发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，故D错误； 故选A。 14．B 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，而不是纵波，只有横波才能发生偏振现象，纵波不能发生偏振，故A 错误； B．光电效应现象表明光照射金属表面时，能打出电子，说明光具有粒子性，像粒子一样与金属中的电子发生相互作用，故B 正确； C．光的衍射现象是光绕过障碍物偏离直线传播路径而进入阴影区里的现象，说明光具有波动性，而不是粒子性，故C错误； D．光的干涉现象是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，说明光具有波动性，并非粒子性，故D 错误。 故选B。 15．D 【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为0，电荷数为-1，则X为电子，则氚核发生的是β衰变，故A错误； B．衰变产物X来自氚核内的中子转化为质子时放出的电子，故B错误； C．β射线穿透能力比射线弱，故C错误； D．若立即停止排放，12年后即经过一个半衰期，会有一半氚核发生衰变，即因排污导致的核辐射量会减少50%，故D正确。 故选D。 16．A 【详解】AB．电磁波是一份份的能量，所以电磁波是量子化的，同时也具有波粒二象性，故A正确，B错误； C．微观的粒子与光子都具有波粒二象性，不能准确测定量子的位置，故C错误； D．由题可知，两个处于“纠缠态”的粒子，即使相距遥远也具有“心电感应”，一个发生变化，另一个会瞬时发生相应改变，故D错误。 故选A。 17．BD 【详解】AB．静止的氡原子核由于衰变放出粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则衰变产生的粒子与新核的动量等大反向，粒子与新核都带正电，根据左手定则可知两圆一定都沿逆时针方向转动，两圆一定外切，故A错误，B正确； C．设粒子和新核的质量分别为、，速度大小分别为、，电荷量分别为、。粒子做圆周运动过程中洛伦兹力提供向心力 则新核做圆周运动的半径为 同理可得，新核做圆周运动的半径为 静止的氡原子核由于衰变放出粒子而生成一个新的原子核的过程动量守恒，则有 根据核反应质量数和电荷数守恒，可知新核的核电荷数为84，质量数为218，联立可得 故C错误； D．粒子做圆周运动的周期为 新核做圆周运动的周期为 可知粒子第一次与新核碰撞时，新核转动84圈，粒子转动109圈，故在粒子转动42圈之内，二者都不会相撞，故D正确。 故选BD。 18．BC 【详解】A．谱线的波长大于谱线的波长，则谱线的频率小于谱线的频率，根据可知，谱线对应光子的能量小于谱线对应光子的能量，故A错误； B．、谱线分别用于同一套双缝干涉仪器，根据，由于谱线的波长大于谱线的波长，则屏上观察到的谱线的条纹间宽更大，故B正确； C．巴耳末系可见光区的三条谱线中，谱线的波长最大，频率最小，在水中的折射率最小，根据可知，谱线在水中传播速度最大，故C正确； D．由题意可知其中、、谱线均在可见光区，可见光的光子能量在到之间，则谱系的光子能量一定小于钨的逸出功，所以谱系的光照射逸出功为的钨，不能发生光电效应现象，故D错误。 故选BC。 19．AC 【详解】A．该反应为核聚变，选项 A正确； B．该反应释放能量，质量亏损，选项 B错误； C．核反应过程中，质量数和电荷数守恒，可得X为，即中子，选项C正确； D．由反应方程可知生成物的平均比结合能大于反应物的比结合能，选项D错误。 故选AC。 20．BC 【详解】A．光子的能量必须与能级差相等，由能级图可知 ， 用11eV的光子照射处于基态的氢原子不可能使之发生跃迁，故A错误； B．只要电子能量大于能级差就可能使氢原子跃迁，用11eV的电子去轰击处于基态的氢原子可能使之跃迁到n=2激发态，故B正确； C．用光子照射处于n=3的激发态的氢原子，只要能量大于1.51eV就能使之电离，故C正确； D．由于只有一个氢原子，处于n=3的激发态在向低能级跃迁时，最多只能辐射2种频率的光子，故D错误。 故选BC。 21．AC 【详解】A．核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确； B．该反应是核聚变反应，B错误； CD．在真空中，该反应动量守恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反，系统总动量为零。故反应后氦核与中子的动量也大小相等，方向相反。 由 得反应粒子获得的动能之比为 而两个粒子获得的总动能为，故获得的动能， 获得的动能。故C正确，D错误。 故选AC。 22．AB 【详解】A．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，方程①中X质量数为1，电荷数为零，则是中子，选项A正确； B．方程②中放出负电子，则发生了衰变，选项B正确； C．放射性元素的半衰期与外界因素无关，选项C错误； D．方程②释放的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，不能说明电子是原子核的组成部分，选项D错误。 故选AB。 23．BC 【详解】D．所有光波在真空中传播的速度相同，都是c，D错误； ABC．由光子频率与波长公式，能量公式，动量与波长公式可知，波长更长，频率更小，能量更小，动量更小，A错误，BC正确。 故选BC。 24．BD 【详解】AB．氢原子n = 3与n = 2的能级差小于n = 4与n = 2的能级差，则Hα与Hβ相比，Hα的波长大、频率小，故A错误、B正确； C．Hβ对应的光子能量为 E = (－0.85)eV－(－3.40)eV = 2.55eV 故C错误； D．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 E = (－3.40)eV－(－13.60)eV = 10.2eV Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故D正确。 故选BD。 25．BD 【详解】A．金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误； B．根据光子能量公式可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确； C．根据爱因斯坦光电方程 可知逸出的光电子最大初动能不变，故C错误； D．增加此X光的强度，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。 故选BD。 26．AD 【详解】根据条纹间距公式 可得 A．根据 可得 故A正确； B．根据动能和动量的关系 结合A选项可得 故B错误； C．光子的能量 故C错误； D．光子的动量 光子的能量 联立可得 则光子的动量 故D正确。 故选AD。 答案第4页，共11页 答案第3页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $