(17)原子结构和波粒二象性 原子核-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（Y）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (十七)原子结构和波粒二象性原子核 (考试时间75分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符 合题目要求的) 1.如图所示为氢原子最低的四个能级，其中E为基态，若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于 激发态E3,下列说法正确的是 E4=-0.85cV E3=-1.51eV A.原子A可能辐射出2种频率的光子 E2=-3.4eV B.原子B可能辐射出3种频率的光子 C.原子B可能吸收原子A发出的光子并从能级E3跃迁到能级E E1=-13.6eV D.原子B不可能吸收原子A发出的光子并从能级E3跃迁到能级E 2.假设可见光的平均波长为500nm,功率为100W的灯泡每秒朝某一方向发射1×1019个光子，这 些光子全部被一张黑纸吸收，普朗克常量h=6.63×1034J·s,这些光子施加在黑纸上的力的大 小大约为 A.1.33×10-8N B.1.33×10-6N C.1.33×10-10N D.1.33×10-12N 3.9N原子的质量为16.006099u,中子的质量为1.008665u,质子的质量为1.007825u,1u= 931.5MeV/c2,则N原子核的核子的比结合能约为 A.118 MeV B.17.4 MeV C.16.9 MeV D.7.4 MeV 4.下列关于四幅图的说法正确的是 镉棒 荧光屏 水泥防护层 验电器 锌板 紫外线灯 金箔 粒子束 α粒子源、 真空 铀棒 石墨 甲 乙 丙 入 A.图甲为α粒子散射实验，α粒子穿过金箔后，多数α粒子发生了大角度的偏转 B.图乙为光电效应实验，此时张开的验电器的指针带负电，锌板带正电 C.图丙为放射源放出的三种射线在磁场中的运动轨迹，其中1为3射线 D.图丁为核反应堆示意图，其中石墨作为慢化剂的作用是吸收中子 5.原子处于磁场中时，某些能级会发生劈裂现象。劈裂前的能级如图甲所示，X代表激发态1，XX 代表激发态2，G代表基态；由于能级劈裂，X态劈裂为两支，分别为XH、Xv两个能级，如图乙所 示。①和②为原子劈裂前辐射出的光谱线，③、④、⑤和⑥为劈裂后辐 ① ③ ⑤ 射出的光谱线，下列说法正确的是 A.XH的能级低于Xv的能级 ② B.②的波长大于⑥的波长 G C.①和②的频率之和等于③和④的频率之和 劈裂前 劈裂后 甲 d D.⑤和③的频率之差小于④和⑥的频率之差 6.聚变能是人类永久解决能源问题的重要途径之一。地球上并不存在天然氚，氚的供应成为实现受 控氘氚聚变反应所必须解决的重要挑战之一。利用高能中子与Lⅰ的氚增殖反应可以实现氚的循 环利用，过程如图所示。下列相关的核反应方程正确的是 物理第1页（共4页) 衡水金卷·先享题·高三 提取、回收 高能中子 (T) (14.1MeV) T 品 , 8 0中子 氘氟反应8过 氚增殖反应 0质子 2 白参与反应 00 88 88 →反应产生 锂 (e (Li) 收集 氨灰 A.H+H→He+_9e B.H+HHe+H C.on+LiHe+H D.n+8Li-→3H 7.如图所示，在屏幕MN的下方有一截面为等边三角形的透明介质，三角形边长为1，顶点与屏幕接 触于C点，底边AB与屏幕MN平行。激光a垂直于AB边射向AC边的中点O,恰好发生全反 射，光线最后照射在屏幕MN上的E点（图中未画出）。已知光在真空中传播的速度为c,下列说 法错误的是 A.光在透明介质中发生全反射的临界角为30° B.该透明介质的折射率为2y 3 C,光在透明介质中传播的速度为3。 D.光从射入AB边开始到射到E点所用的时间为4+)业 Ac 二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.某同学设计的气压升降机如图所示，竖直圆柱形气缸用活塞封闭了一定质量的理想气 体，气缸内壁光滑，活塞与内壁接触紧密且无气体泄漏，活塞的横截面积为S,活塞及其 上方装置的总重力G=,活塞停在内壁的小支架上，与红底的距离为H,气体的温 度为T。,压强为大气压强p。,现给电热丝通电，经过一段时间，活塞缓慢上升的距离为 电热丝 wWWWM 号，则在上述过程中，下列说法正确的是 接电源 A.气缸内气体的压强先变大后不变 B活塞缓慢上升的距离为号时.气缸内气体的温度为2T。 C.气缸内气体分子的平均速率先增大后减小 D.除分子碰撞外，气缸内气体分子间的作用力表现为引力 9.用同一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实验，获得的双缝干涉条纹分别如图甲、乙所 示，下列说法正确的是 A.甲光的波长比乙光的波长短 B.对同一种介质，甲光的折射率小于乙光的折射率 C.从同种介质射向空气，甲光发生全反射的临界角大于乙光发生全反射的临 甲 乙 界角 D.遇到同一障碍物，乙光比甲光更容易发生明显的衍射现象 一轮复习单元检测卷十七 物理第2页（共4页） 回 10.下列说法正确的是 镉棒 个A/cm 放大器 厚度控制装置 探测器 4 塑料板 或金属板 00.250.50.75fiz 放射性同位素 铀棒 水泥防护层 甲 丙 A.图甲为一单摆做受迫振动的共振曲线，表示的是振幅A与驱动力的频率∫的关系，重力加速 度g=10m/s2,可知此单摆的摆长约为1m B.图乙，急救车疾驰而过时，听到其笛声的音调会变化，是由于多普勒效应引起声源的频率发生 变化 C.图丙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能力来检测金属板或塑料板的厚度 D.图丁为核反应堆的原理图，将镉棒插人深一些，可以加快链式反应的速度 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题（本题共5小题，共57分。请按要求完成下列各题） 11.(6分)采用如图甲所示电路可研究光电效应的规律，现分别用两束单色光、b照射光电管，得到 光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示，b光对应的遏止电压比α光对应 的遏止电压 (填“大”或“小”)，b光的频率比a光的频率 (填“高”或“低”)，照射 阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能比α光使其逸出的光电子的最大初动能 (填“大”或“小”)。 A P 甲 乙 12.(8分)用金属物制成的光电管探究光电效应的装置如图甲所示。 光束、 窗口 个UV K] 5.0 A --1 2.0 - 电源 5.010.015.020.0v/×1014Hz) 甲 (1)图甲中电极K为光电管的 (填“阴极”或“阳极”)。 (2)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为 (填“左负右正”或“左正右负”)。 (3)用不同频率的光照射该光电管，测得遏止电压U。与入射光频率的关系图像如图乙所示，已知 普朗克常量h=6.6×1034J·s,则该金属的截止频率。= Hz,逸出功W。= J。(结果保留两位有效数字) 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 13.(13分)氢原子的能级图如图甲所示，一群处于=3的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子 中仅有α、b两种光能使光电管电路中产生光电流，如图乙所示，测量得到的光电流I与光电管两 端的电压U的关系图像如图丙所示。求： (1)用b光照射光电管时产生的光电子的最大初动能；（结果用eV为单位） (2)阴极K的逸出功；（结果用eV为单位） (3)用a光照射光电管时的反向遏止电压。 光 E/eV 0·-----=-0 0.54 光电管 A -0.85 3 -1.51 ⊙ -3.4 -13.6 -8.9-Uc2 UNV 甲 乙 丙 14.(14分)一群氢原子处于n=4的激发态，氢原子的能级图如图所示。 (1)氢原子可能辐射出几种频率的光子？ (2)氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射光子的能量是多少电子伏特？ (3)用(2)中辐射出的光子照射下表中的几种金属，哪些金属能发生光电效应，发生光电效应时， 辐射出光电子的最大初动能是多少电子伏特？ 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W。/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 EleV 00·----------÷0 9 2 -3.4 1 -13.6 15.(16分)天文学家测得银河系中氦的含量约为25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条， 一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的，二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部氢核聚变反应 生成的。可能用到的数据：银河系的质量M=3×101kg,原子质量单位1u=1.66×107kg, 1u相当于1.5×101°J的能量，电子的质量m.=0.0005u,氦核的质量m。=4.0026u,氢核的 质量m。=1.0078u,中微子(e)的质量为零，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1. (1)把氢核聚变反应简化为4个氢核(}H)聚变成氦核(He),同时放出2个正电子(9e)和2个中 微子()。请写出该氢核聚变反应的方程式，并计算出一次反应释放的能量；（结果用焦耳表示， 结果保留两位有效数字) (2)研究表明，银河系的年龄t=3.8×101?s,每秒钟银河系产生的能量P约为1.5×1037J,现假 定该能量全部来自(1)中氢核聚变反应。试估算银河系中由上述氢核聚变所产生的氦的质量； (结果保留一位有效数字) (3)根据(2)中估算的结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。 一轮复习单元检测卷十七 物理第4页（共4页）高三一轮复习Y ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（十七） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) I Ⅲ V ① ② ③④ 档次 系数 1 单项选择题 4 氢原子的能级图 易 0.85 2 单项选择题 4 光子动量 易 0.85 3 单项选择题 4 比结合能 中 0.75 α粒子散射实验、光电效应、射 4 单项选择题 中 0.75 线、核反应堆 5 单项选择题 4 能级示意图、跃迁 中 0.70 6 单项选择题 4 核反应方程 / 中 0.70 7 单项选择题 4 光的全反射 中 0.70 8 多项选择题 5 热力学定律 易 0.80 9 多项选择题 双缝干涉实验 中 0.75 受迫振动、多普勒效应、射线、链 10 多项选择题 难 0.55 式反应 11 非选择题 6 研究光电效应的规律 易 0.85 12 非选择题 8 探究光电效应 中 0.75 13 非选择题 13 氢原子的能级图、光电效应 中 0.70 14 非选择题 14 氢原子的能级图 中 0.70 15 非选择题 16 核反应方程式、质量亏损 难 0.55 考答案及解析 一、单项选择题 时，最多可以辐射出(n一1)种频率的光，即2种频率 1.D【解析】原子A处于n=2的激发态，回到基态时， 的光，B项错误：原子吸收的光子能量应为从低能级 最多可以辐射出(n一1)种频率的光，即1种频率的 到高能级的能量差，原子A发出的光子能量不等于 光，A项错误；原子B处于=3的微发态，回到基态 能级E:与能级E:之间的能级差，原子B不能吸收 ·71· ·物理· 参考答案及解析 该光子从能级E3跃迁到能级E,C项错误，D项 →He十H,该核反应方程不满足电荷数守恒，B 正确。 项错误；关于n十Li→He十1H,该核反应方程满 2.A【解析】光子动量p=么=6.63X10 500X10-kg·m/s 足质量数守恒和电荷数守恒，C项正确；关于n十Li →3H,该核反应方程不满足质量数守恒，D项 =1.326×107kg·m/s,根据动量定理，有一Ft=0 错误。 -np,可得这些光子施加在黑纸上的力F≈1.33× 7.A【解析】画出光路图如图所示： 10”N,A项正确。 3.D【解析】N原子中含有7个质子，9个中子，这些 核子结合为氮原子时的质量亏损△=9× 1.008665u十7×1.007825u-16.006099u,该原 子核的结合能E=△vc2≈118MeV,比结合能E 在AC边恰好发生全反射，由几何关系可知全反射的 =号≈7,4MeV,D项正确 临界角i=60°，则折射率n= 12E,A项错误，B sin i 3 4.C【解析】图甲为a粒子散射实验，a粒子穿过金箔 项正确：又n=云，则光在透明介质中传插的速度 后，少数α粒子发生了大角度的偏转，A项错误：图乙 为光电效应实验，锌板失去电子，张开的验电器的指 =3 2 c,C项正确：由几何关系可得OG=OD=OF 针和锌板都带正电，B项错误；图丙为放射源放出的 三种射线在磁场中运动的轨迹，根据左手定则，可知 2lsin i= 94.0E=20D,则DE=0E-0D 1带负电为β射线，C项正确；核反应堆中的石墨起到 L,光从射入AB边开始到射到E点所用的时间t= 使中子减速的作用，D项错误。 5C【解析】根据能级示意图可知XH的能级高于Xv OG+OD+DE_4十BL,D项正确。 4c 的能级，A项错误；因原子能级跃迁放出的光子的能 二、多项选择题 量等于原子相应能级的能量差，由题图可知②、⑥对 8.AB【解析】根据题意可知，当气缸内气体的压强p 应的光子的能量关系为E。<E。,光子的能量与频率 成正比，与波长成反比，则⑥的波长大于②的波长，B =A十号-音A时，话塞开始向上移动，则气缸内 项错误；XX态能级与基态能级间的能量差保持不 气体的体积在气缸内气体的压强未到达时保持不 变，由E=hy可知①和②的频率之和等于③和④的频 变，做等容变化，随着温度的升高，气体压强增大，由 率之和，C项正确；XX态能级与基态能级间的能量 查理定律有号=会，解得T-专T,故温度大于 差保持不变，故③和④的频率之和等于⑤和⑥的频率 之和，即⑤和③的频率之差等于④和⑥的频率之差， 专T之后，活塞向上移动，气缸内气体的压强不变， D项错误。 (H+)S 2 6.C【解析】关于H十H→He十-e,该核反应方 做等压变化，由盖一吕萨克定律有华 T, 程不满足电荷数守恒，A项错误；关于H十1H 解得T2=2T。,A,B项正确：气缸内气体的温度一直 ·72· 高三一轮复习Y ·物理· 增大，则气缸内气体分子的平均速率一直增大，C项 (2)左负右正(2分) 错误；理想气体分子间作用力可视为零，D项错误。 (3)5.0×104(2分)3.3×10-1(2分) 9.BC【解析】根据干涉条纹间距公式4x一子入，用同 【解析】(1)光电子从金属板上射出后被电场加速， 由此可知图甲中电极K为光电管的阴极。 一双缝干涉实验装置做甲、乙两种光的双缝干涉实 (2)要观察遏止电压，则应加反向电压，电源正、负极 验，可知两次实验的L和d均相等，甲光的条纹间距 的接线为左负右正。 大于乙光，则甲光的波长长，A项错误；甲光、乙光相 (3)根据爱因斯坦光电效应方程E=w一W。,eUU 比，甲光的波长长，对同一种介质，甲光的折射率小于 =Ekm,可得eU.=hv一Wo,因此当遏止电压为零时， 乙光的折射率，B项正确；根据全反射的临界角公式 有hv=W。,由图乙可知，该金属的截止频率.=5.0 snC=,甲光的折射率小，故甲光发生全反射的临 ×104Hz,根据hy.=W。,可得该金属的逸出功W。 界角更大，C项正确；障碍物的尺寸与波长相当或者 =3.3×10-1”J。 更小时，更容易发生衍射，因为甲光的波长长，所以甲 13.(1)8.9eV(2)3.19eV(3)7.01V 光更容易发生明显的衍射现象，D项错误 【解析】(1)由于辐射出的光子中仅有a、b两种光能 10.AC【解析】图甲为一单摆做受迫振动的共振曲 使光电管电路中产生光电流，结合图甲、丙，可知b 线，可知单摆的固有频率为0.5Hz,周期T=2s,根 光吸收的是处于=3的激发态的氢原子自发跃迁 到基态辐射的光子能量，a光吸收的是处于n=2的 据T=2π√g ，可知此单摆的摆长L=买 ≈1m, 4π2 激发态的氢原子自发跃迁到基态辐射的光子能量 A项正确；图乙，急救车疾驰而过时，听到其笛声的 对b光照射光电管时产生的光电子进行分析，有 音调会变化，是由于多普勒效应，使得人接收到的声 eUl=0-Ex (2分) 波的频率发生了变化，而声源的频率不变，B项错 解得用b光照射光电管时产生的光电子的最大初动 误；图丙为工业上利用放射性同位素射线的穿透能 能Ek=8.9eV (1分) 力来检测金属板或塑料板的厚度，C项正确；图丁为 (2)对b光的光子，有h=E-E=12.09eV 核反应堆的原理图，将镉棒插入深一些，吸收的中子 (2分) 数增加，可以减慢链式反应的速度，D项错误。 阴极K的逸出功W。=h,一Ek=3.19eV(2分) 三、非选择题 (3)对a光的光子，有h.=E2-E=10.2eV 11.大(2分)高(2分)大(2分) (2分) 【解析】由图乙可知b光对应的遏止电压比a光对 Ek'=ha一W。 (2分) 应的遏止电压大，故b光的频率比a光的频率高，由 Ex'=eUe2 (1分) Ek=y-W。,可知b光照射阴极材料时，使其逸出 联立解得反向遏止电压U2=7.01V (1分) 的光电子的最大初动能比a光使其逸出的光电子的 14.(1)6种(2)2.55eV(3)铯0.65eV 最大初动能大。 【解析】(1)一群氢原子处于n=4的激发态，根据C号 12.(1)阴极(2分) =6 (4分) ·73· ·物理· 参考答案及解析 可知氢原子可能辐射出6种频率的光子 0.0276u (2分) (2)氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射的 释放出的核能△E=△m×1.5×10-6J≈4.1× 光子能量等于两能级间的能级差，即 10-12J (4分) △E=E,-E2=2.55eV (4分) (2)银河系的年龄t=3.8×107s,每秒钟银河系产 (3)△E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属 生的能量P约为1.5×1037J,则产生的总能量为Pt 才能发生光电效应 (3分) 根据核反应释放的能量，可得核反应产生的氨的质 根据光电效应方程，可得辐射出光电子的最大初动 量m=P EXm.≈9X10”kg (4分) 能Ekm=hy-W6=△E-Wo=0.65eV (3分) 15.(1)4H→He+2e+24.4.1×10-12J(2)9× (3)宇宙诞生之初，氦的含量k= m9X1038 MF3X10r≈3% 10”kg(3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后3分 (2分) 钟左右生成的 k≈3%远小于25%的实际值，所以银河系中的氨主 【解析】(1)由质量数守恒与电荷数守恒可知，核反 要是字宙诞生后3分钟左右生成的 (2分) 应方程式为4H→He十2e十2 (2分) 核反应中的质量亏损△=4mp一。一2m= ·74·