题型18 原子结构与原子核（题型专练）（广东专用）2026年高考物理二轮复习讲练测

题型18 原子结构与原子核目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 光电效应【重难】 考向02 原子结构与玻尔模型【重难】 考向03 原子核及其衰变【重难】 考向04 核反应方程与核能 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 本题型是近代物理的知识，多数可能是选择题的考向。本题型的命题常与现代科技中的实际问题等知识结合考查。解题的关键和核心能力在于灵活运用光电效应、原子结构、原子核等知识解题。 考向01 光电效应 【例1-1】（2025·广东中山·中山纪念中学·一测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（　　） A．频率为的光，其动量为 B．若原子从跃迁至能级，入射光的频率为 C．频率为和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 D．频率为和的两种光分别射入双缝间距为，双缝到屏的距离为的干涉装置、产生的干涉条纹相邻亮条纹间距之差为 【答案】C 【详解】A．根据玻尔理论，从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射出的光子能量可得 ，光子的动量 联立可得 ，A错误； B．原子从低能级向高能级跃迁时，需要吸收特定频率的光子， ，因此，入射光的频率应为 ，B错误； C．根据光电方程 ，最大初动能的差值就等于入射光子能量的差值，，结合 ，可得 ，C正确； D．双缝干涉的相邻亮条纹间距公式为 ，两种不同频率的入射光： ， 。 条纹间距之差为 。 因为 ，所以 ，因此 ，故D错误。 故选C。 【例1-2】（2025·广东·联考）如图，密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器，其电容为C，一个是镁板，一个是铯板，它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2，现在同时用两束频率为ν的单色光分别照射两块金属板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常数为h，元电荷为e，则照射足够长时间后，电容器所带电荷量为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】现用频率为ν且ν2<ν<ν1的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，只有大于极限频率的极板可以发生光电效应，根据光电效应方程有 平行板电容器两个极板的带电量是相等的，由Q=CU 解得 故选B。 1.光电效应的“两条对应关系”与“三个关系式” 两条对 应关系 光越强(一定频率)→光子数目越多→发射光电子越多→饱和电流越大 光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大 三个关 系式 爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0 截止频率与逸出功的关系式：hνc＝W0 遏止电压与最大初动能的关系式：eUc＝Ek 2.光电效应的四类图像 图像 名称 图像形状 由图像直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 Ek＝hν－W0 (1)截止频率νc：图像与ν轴交点的横坐标； (2)逸出功W0：图像与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝｜－E｜＝E； (3)普朗克常量h：图像的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc：图像与横轴交点的横坐标； (2)饱和电流； (3)最大初动能： Ek＝eUc 颜色不同、强度相同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc1、Uc2； (2)饱和电流； (3)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 Uc＝ν－ (1)截止频率 νc：图像与横轴交点的横坐标； (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大； (3)普朗克常量h：等于图像的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 【变式1-1】（2025·广东深圳福田红岭中学·适应性）真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，一束由单色光组成的光线从左侧沿玻璃砖半径方向入射。如图，此时右侧光屏上无亮点。随着转盘逆时针匀速转动，光屏上先出现单色光的亮点，则下列推断正确的是（　　） A．光的频率小于光的频率 B．光在玻璃砖内的传播速度小于光 C．双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用光 D．若均能使某金属发生光电效应，则光产生的光电子最大初动能较大 【答案】A 【详解】A．由题意可知转盘逆时针匀速转动时，入射角逐渐减小，a光首先折射出去，可知a光临界角较大，根据，a光折射率较小，则光的频率小于光的频率，选项A正确； B．根据可知，光在玻璃砖内的传播速度大于光，选项B错误； C．因a的波长较大，则双缝干涉实验中，根据可知，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用a光，选项C错误； D．若均能使某金属发生光电效应，因a光光子能量较小，则光产生的光电子最大初动能较小，选项D错误。 故选A。 【变式1-2】（2025·广东·三模）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压与入射光频率的关系图像如图中的直线所示。元电荷为，金属钠的截止频率为，逸出功为，金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功。下列说法正确的是（　　） A．直线的斜率为 B．直线的斜率为 C．金属锌的图像可能为图中的直线① D．金属锌的图像可能为图中的直线② 【答案】AD 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程有 可得 则所有金属的图像的斜率均为 又 联立可得，故A正确，B错误； CD．设金属锌的逸出功为，由题意可知金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功，即；根据 可知金属锌的图像的横轴截距大于金属钠的图像的横轴截距，则金属锌的图像可能为题图中的直线②，故C错误，D正确。 故选AD。 【变式1-3】（2025·广东广州增城·模拟）霓虹灯发出五颜六色的光是由于不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子。如图为氢原子的能级示意图，表格中为5种金属的逸出功，若一群氢原子处于能级，则下列说法正确的是（　　） 几种金属的逸出功 金属 钨 钙 钠 钾 铷 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 A．氢原子从高能级向低能级跃迁时，氢原子要吸收能量 B．氢原子从能级跃迁到基态时辐射出的光的频率最大 C．氢原子从能级向低能级跃迁时只有2种光可使金属钾发生光电效应 D．氢原子跃迁时辐射出的光能使金属发生光电效应，说明光具有波动性 【答案】B 【详解】A．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会释放能量，以光子的形式辐射出去，并非吸收能量，故A错误； B． 氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光子的能量等于能级差，能级差越大，光子能量越大，频率越高。处于能级的氢原子跃迁到基态时，能级差最大，辐射出的光子能量最大，由可知，频率也最大，故B正确； C．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射出的光子能量分别为： 从能级跃迁到能级，有 从能级跃迁到能级，有 从能级跃迁到能级，有 从能级跃迁到能级，有 从能级跃迁到能级，有 从能级跃迁到能级，有 辐射出的光子能量只有大于逸出功为的，才能使金属钾发生光电效应，则以上有4种，故C错误； D．光电效应现象说明光具有粒子性，而非波动性，故D错误。 故选B。 考向02 原子结构与玻尔模型 【例2-1】（2025·广东省大湾区·10月联合模拟）如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为，紫外线的光子能量范围为。则对于大量处于激发态的氢原子辐射的光子，下列说法正确的是（　　） A．包含5种不同频率的光子 B．有3种是可见光 C．有3种是紫外线 D．其中一种光子是光子（能量超过） 【答案】C 【详解】A．根据 可知大量处于激发态的氢原子能辐射6种不同频率的光子，故A错误； B．由于， 可知从4、直接跃迁到辐射出的光子是可见光光子，即有2种光子是可见光光子，故B错误； C．由于，， 可知从4、、直接跃迁到辐射出的光子是紫外线光子，故C正确； D．光子是由原子核的跃迁产生的，故D错误。 故选C。 【例2-2】（2025·佛山禅城·供题训练）已知氢原子能级分布如图所示，用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收光子后自发跃迁，可以发出n种不同频率的光子，其中频率最小的光子能量为E，则（　　） A．n=6，E=0.66eV B．n=6，E=1.89eV C．n=3，E=0.66eV D．n=3，E=1.89eV 【答案】A 【详解】用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氢原子，根据 可知氢原子吸收光子后跃迁到能级，根据 可知可以发出6种不同频率的光子；其中频率最小的光子能量为 故选A。 1.原子结构及三种模型 2.关于原子能级跃迁的五类问题 (1)原子跃迁时：所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。 (2)原子电离时：所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。 (3)一群氢原子和一个氢原子跃迁的区别 ①一个氢原子从n能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝n－1。 ②大量处于n能级的氢原子的核外电子向低能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝＝。 (4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，单位为电子伏时计算过程有时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J。 (5)按照玻尔的氢原子模型，电子在各轨道上稳定运动时，有＝m，可得mv2＝，可知氢原子的核外电子向靠近原子核的轨道跃迁时，辐射光子，电子动能增大，库仑力增大，库仑力做正功，系统电势能减少，原子能量减少。 【变式2-1】（2025·广东揭阳·揭阳一中·热身）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则（　　） A．大多数α粒子几乎沿原方向返回 B．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 C．在a、c两点金原子核对α粒子的库仑力相同 D．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 【答案】D 【详解】A．根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故A错误； B．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故B错误； C．库仑力是矢量，虽大小相等，但其方向不同，故C错误； D．粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知，α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故D正确。 故选D。 【变式2-2】（2025·广东湛江·二模）下图为氢原子的能级示意图，通过激光技术把处于基态的一群氢原子跃迁到的激发态上，又再向低能级跃迁而发出光子，下列说法正确的是（　　） A．发出光子的能量连续分布在0~13.6eV之间 B．发出光子的能量连续分布在0.31eV~12.06eV之间 C．发出光子可能是10个特定的能量值 D．发出光子只能是4个特定的能量值 【答案】C 【详解】AB．根据两个能级跃迁的能量差，可知发出光子的能量是不连续的，故AB错误； CD．而从向低能级跃迁，根据排列组合的知识，可知发出光子的能量可能达到10个能量值，而不只是4个能量值，故C正确，D错误。 故选C。 【变式2-3】（2025·广东惠州·三调）2024年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远的影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，已成为现代科学的重要基石之一、下列与量子力学的奠基性事件有关的说法中正确的是（　　） A．光电效应现象表明光具有波动性 B．实物粒子只具有粒子性而不具有波动性 C．玻尔的原子理论成功解释了氢原子的光谱现象 D．爱因斯坦的光子假说认为光的能量是可以连续变化的 【答案】C 【详解】A．光电效应现象表明光具有粒子性，故A错误； B．德布罗意的物质波假设认为运动的实物粒子都具有波粒二象性，B错误； C．玻尔的原子理论成功解释了氢原子的光谱现象，故C正确； D．爱因斯坦的光子假说认为光的能量是一份一份的，不是连续变化的，故D错误； 故选C。 考向03 原子核及其衰变 【例3-1】（2026·广东·模拟）人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性，它们经常会同时放出、、射线。如图所示，若将放射源分别放在匀强电场或匀强磁场中，并使电场和磁场与射线射出的方向垂直，由于场的作用带电的射线将发生偏转，下列说法正确的是（　　） A．图甲中的③射线是射线，具有很强的穿透能力 B．图乙中的⑥射线是电子流，用一张厚纸就可以把它挡住 C．图甲中的①射线和图乙中的④射线均是射线，具有很强的电离能力 D．图甲中的②射线和图乙的⑤射线属于同种射线，具有较强的电离能力 【答案】C 【详解】AB．由射线的偏转方向可知，图甲中的③射线和图乙中的⑥射线是电子流，具有较强的穿透能力，故AB错误； C．图甲中的①射线和图乙中的④射线均是射线，具有很强的电离能力，故C正确； D．图甲中的②射线和图乙中的⑤射线均是射线，电离能力很弱，故D错误。 故选C。 【例3-2】（2025·广东·联考）关于核反应，下列选项正确的是（　　） A．A=293 B．A=294 C．A=295 D．A=296 【答案】C 【详解】根据质量数守恒：反应前总质量数为54+243=297 反应后总质量数为A+2×1=A+2 由守恒得297 = A + 2 解得A = 295。 故选C。 1.原子核的衰变及半衰期 2.α衰变和β衰变次数的确定方法 方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变量确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。 方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 【变式3-1】（2025·广东省·部分学校10月联考）在核医学中，因铜—64独特的“诊疗一体化”特性而备受青睐，分别适用于PET成像与治疗，其衰变方程有和，其中铜—64的半衰期均为12.7小时。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是质子 C．大量的铜—64原子核，经过12.7小时，会有一半发生衰变 D．20个铜—64原子核，经过12.7小时，一定有10个铜—64原子核发生衰变 【答案】C 【详解】A．衰变方程 根据质量数和核电荷数守恒可知X为正电子（），故A错误。 B．衰变方程 根据质量数和核电荷数守恒可知Y为负电子（），故B错误。 CD．半衰期的定义是大量原子核衰变一半所需的时间，且适用于统计规律，故C正确、D错误。 故选C。 【变式3-2】（2026·广东清远·一模）氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，在土壤、岩石、空气中都有。氡原子核的半衰期为3.8天，氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X。以下说法正确的是（　　） A．1mol氡原子核全部发生衰变需要7.6天 B．氡气溶于水中之后，氡原子核会停止衰变 C．X粒子可以使空气分子电离变成导电气体 D．由X粒子形成的射线能穿透几厘米厚的铝板 【答案】C 【详解】A．1mol氡原子核不会全部衰变，根据半衰期的定义可知经过7.6天，即两个半衰期还剩余的氡原子核是原来的，故A错误； B．半衰期由原子核本身决定，与其所处物理环境和化学状态无关，氡气溶于水中之后，氡原子核会继续衰变，故B错误； C．氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X，衰变方程为，粒子X为α粒子，其电离能力强，可使空气电离，故C正确； D．α粒子穿透能力极弱，无法穿透厚铝板，故D错误。 故选C。 【变式3-3】（2025·广东·联考）1934年，约里奥·居里夫妇用粒子轰击铝箔实验合成出人工放射性同位素，磷元素的这种同位素在自然界并不存在，它会自发衰变，放出正电子（），变成，正电子与电子的质量相同，电荷量大小相等，只是它带正电。关于正电子，下列说法正确的是（　　） A．原子核中释放出正电子，说明正电子是磷原子核的组成部分 B．原子核中没有正电子，所以它来自磷原子的核外电子 C．正电子是原子核内的一个质子转化成中子后释放出来的 D．正电子的质量数为0，所以它的质量是0 【答案】C 【详解】A．原子核是由质子和中子组成的，正电子不是磷原子核的组成部分。释放正电子是原子核内部发生变化的结果，并非正电子原本就存在于磷原子核中，A错误； B．正电子来自原子核内的转变，而非核外电子，B错误； C．在原子核的衰变中，正电子是由原子核内的一个质子转化为中子时释放出来的，C正确； D．正电子的质量数为0，但实际质量与电子相同（约为9.1×10⁻³¹ kg），D错误。 故选C。 考向04 核反应方程与核能 【例4-1】（2025·广东深圳·南头中学·月考）基于核动力的载人火星快速往返技术的推进器的简化工作原理如图所示，将富含核燃料和中子慢化剂的堆芯材料制成具有较大换热面积的多孔结构，利用核裂变释放热能，用液氢作为冷却剂流过反应堆芯并吸收大量热能，变成高温氢气向后喷出产生推力。下面说法正确的是（　　） A．此推进器是利用热核推进，反应方程为 B．核反应前后不满足能量守恒定律 C．假设某次实验中该推进器向后喷射的氢气速度约为3km/s，产生的推力约为，外部则它在1s时间内喷射的气体质量约为 D．假设在外太空时各星球对飞船的万有引力基本平衡，使用此推进器直线推进时，释放的氢气与飞船组成的系统动量守恒 【答案】D 【详解】A．题目中说推进器利用核裂变释放热能，为聚变方程，故A错误； B．核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为能量，仍然满足能量守恒定律，故B错误； C．根据题意，由动量定理有 解得 故C错误； D．此推进器直线推进时，释放的氢气与飞船组成的系统合外力为零，动量守恒，故D正确。 故选D。 【例4-2】（2025·广东广州·冲刺三）太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反应方程为He＋X→Be＋γ，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．此核反应是裂变反应 B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小 C．经过2T，一定质量的Be占开始时的 D．X粒子是He 【答案】D 【详解】A．热核反应是轻核聚变反应，故A错误； B．温度不能改变放射性元素的半衰期，故B错误； C．根据半衰期的计算公式可知，经过2T，一定质量的Be占开始时的，故C错误； D．根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4，电荷数为2，为He，故D正确。 故选D。 核反应方程的理解及应用 类型 可控性 核反应方程典例 衰 变 α衰变 自发 UThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 NHeOH (卢瑟福发现质子) HeBeCn　 (查德威克发现中子) 重核裂变 比较容易进 行人工控制 UnBaKr＋n 轻核聚变 很难控制 HHHen＋17.6 MeV 核能的计算 1.爱因斯坦质能方程，即ΔE＝Δmc2。 2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏特(MeV)能量，即1 u＝931.5 MeV/c2，若核反应中质量亏损的质量单位数为u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV/c2。 3.如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 【变式3-1】（2025·广东省深圳市建文外国语学校·一模）下列说法中正确的是（　　） A．射线比射线更容易使气体电离 B．射线在真空中的传播速度与光速相同 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 D．卢瑟福的粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 【答案】B 【详解】A．、、三种射线中射线的电离能力最强，故A错误； B．射线是高频率的电磁波，在真空中的传播速度与光速相同。故B正确； C．太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变，故C错误； D．卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子核式结构模型，故D错误。 故选B。 【变式3-2】（2025·广东广州·一模）太阳内部核反应产生的可随太阳风送达月球表面，使月壤中储量丰富。太阳内部核反应可表示为：①；②，则（　　） A．X是质子 B．X是中子 C．①是β衰变 D．②是核聚变 【答案】D 【详解】ABC．根据核反应前后质量数、电荷数守恒可知，X的电荷数为1，质量数为0，故既不是质子，也不是中子，该反应没有放出β粒子，不是β衰变，故ABC错误； D．反应②为核聚变反应，故D正确。 故选D。 【变式3-3】（2025·广东·12月联考）太阳能量的来源主要通过质子一质子链反应（简称PP链），太阳产生的能量约99%来自该链反应。科学研究发现，该链反应主要通过如下方程发生：①；②，其中为正电子，为太阳中微子，下列说法正确的是（　　） A．方程式中X为，Y为 B．方程式中X为，Y为 C．反应①属于核聚变反应 D．Y的比结合能大于X的比结合能 【答案】ACD 【详解】AB．根据质量数守恒和电荷数守恒，方程式中X为，Y为，故A正确，B错误； CD．反应①、②均属于核聚变反应，Y的比结合能大于X的比结合能，故CD正确。 故ACD。 1．（2025·广东·真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 【答案】B 【详解】A．某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光不能发生光电效应，A错误； B．由光电效应方程可知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光最大初动能小于，B正确； C．频率不变则小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误； D．由可知频率不变最大初动能不变，D错误。 故选B。 2．（2024·广东·真题）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 B．Y为 C．Y为 D．Y为 【答案】C 【详解】根据核反应方程 根据质子数守恒设Y的质子数为y，则有 可得 即Y为；根据质量数守恒，则有 可得 故选C。 3．（2023·广东·真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（    ） A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 B．Y是粒子，射线电离能力比射线强 C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 D．Y是粒子，射线电离能力比射线强 【答案】D 【详解】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是粒子（），三种射线的穿透能力，射线最强，射线最弱；三种射线的电离能力，射线最强，射线最弱。 故选D。 4．（2025·天津·高考）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数增加 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 【答案】B 【详解】A．α衰变会释放出氦核（质量数4），母核质量数减少4，故A错误； B．衰变释放能量，根据质能方程，总质量减少（质量亏损），故B正确； C．半衰期由核内部结构决定，与温度无关，故C错误； D．β衰变的电子是中子转化为质子时产生的，并非核内原有电子，故D错误。 故选B。 5．（2025·浙江·真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（　　） A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功 B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大 C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等 D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为 【答案】D 【详解】A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做负功，后做正功，A错误； B．沿轨迹2运动的粒子因为做曲线运动，则到达P时动能不为零，因距离原子核最近，则电势能最大，B错误； C．位于图中虚线圆周上各点的电势都相等，可知虚线圆周上的3个粒子的电势能相等，C错误； D．若粒子与金原子核距离为，则根据库仑定律可知库仑力 即数量级为，D正确。 故选D。 6．（2025·浙江·真题）光子能量，式中是光子的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A． B． C． D．m 【答案】A 【详解】根据公式，能量的单位是焦耳（），频率的单位是赫兹（，即）。因此，普朗克常量的单位为 故选A。 7．（2025·浙江·真题）利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量，从而研究原子核结构。如图1所示，用回旋加速器使氘原子核（）获得2.74MeV动能，让其在S处撞击铝（）核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子（）。产生的质子束经狭缝X沿水平直径方向射入半径为R，方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域，经偏转后打在位于磁场上方的探测板上A、D处（探测板与磁场边界相切于A点，D点与磁场圆心O处在同一竖直线上），获得如图2所示的质子动能的能谱图。 (1)写出氘核撞击铝核的核反应方程； (2)求A、D的间距L； (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，求回旋加速器的输出功率； (4)处于激发态的核会发生β衰变，核反应方程是。若核质量等于核质量，电子质量为0.51MeV/c2，在上述两个核反应过程中，原子核被视为静止，求衰变释放的能量。 【答案】(1) (2) (3)2.74×103W (4)5.49MeV 【详解】（1）氘核撞击铝核的核反应方程 （2）由图可知，两种质子的动能分别为3MeV和9MeV，动能之比1∶3，可知速度之比，根据 可知 可知在磁场中的半径之比为 由图可知半径较小的打到A点，半径较大的打到D点，由几何关系可知， 解得 可得A、D的间距 （3）若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，则时间t射出氘核的数量为 回旋加速器的输出功率 （4）氘核撞击铝核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子。根据能量守恒可得，能量的为3MeV和9MeV质子分别对应处于激发态的和处于基态的态的。激发态的回到基态会释放能量 核质量等于核质量，则衰变释放的能量主要来源于激发态的跃迁产生的能量差。电子质量为0.51MeV/c2，则衰变释放能量 8．（2025·浙江·真题）一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样则（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．图中亮纹为电子运动的轨迹 C．图中亮纹处电子出现的概率大 D．电子速度越大，中心亮斑半径越大 【答案】C 【详解】A．该实验表明电子具有波动性，A错误；     BC．根据“概率波”特点可知，图中亮纹处电子出现的概率大，亮纹处并非电子运动的轨迹，B错误，C正确； D．根据物质波的表达式有 可知，电子的速度越大，其物质波波长变短，衍射现象越不明显，则中心亮斑半径越小，D错误。 故选C。 9．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）新兴核素，有望用于放射性诊疗，其核反应方程中，X为新生成的粒子。下列说法正确的是（　　） A．该核反应是衰变 B．的比结合能比的比结合能大 C．100个经过两个半衰期，一定还剩余25个 D．的半衰期会随着所处环境温度的升高而减小 【答案】B 【详解】A．该核反应中，原子序数增加1（29→30），质量数不变（64），说明发生了β衰变，释放出电子（X为），α衰变会释放核，质量数减少4，故A错误； B．核反应向更稳定的核进行，比结合能越大，核越稳定。由于是衰变产物，其比结合能应比大，故B正确； C．半衰期是统计规律，适用于大量原子核。100个原子核的衰变存在随机性，无法保证“一定”剩余25个，故C错误； D．半衰期由原子核内部结构决定，与外界环境（如温度）无关，故D错误。 故选B。 10．（2025·广东广州·省实·适应性考试）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子，即。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法不正确的是（　　） A．原子核X是 B．核反应前后的总质子数不变 C．核反应前后总质量数相同 D．中微子的电荷量与电子的不同 【答案】B 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，反应前质量数为，电荷数为。X的质量数为7，电荷数为3，故X为，A正确； B．反应前质子数为4（Be的电荷数），反应后X的质子数为3，总质子数减少，B错误； C．反应前后总质量数为7（7+0=7，7+0=7），C正确； D．中微子不带电，电子电荷数为-1，电荷量不同，D正确。 故选B。 11．（2025·广东省六校·联考）患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图所示）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的Z为，来自原子核内部 B．该衰变过程吸收能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．植入人体后，会加速衰变 【答案】A 【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，衰变方程中的Z为电子，Z粒子是原子核内部中子转化为质子而释放出来的电子，故A正确； BC．该衰变过程释放能量，存在质量亏损，衰变后的比衰变前的更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故BC错误； D．衰变的快慢只由自身原子核内部决定，植入人体后，不会加速衰变，故D错误。 故选A。 12．（2025·广州·广大附中三模）1897年英国物理学家约瑟夫约翰汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子，下列有关电子的说法正确的是（　　） A．阴极射线与射线都是高速电子流，它们的产生原理相同 B．电子的发现说明原子是有复杂结构的 C．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时，核外电子动能增大 D．光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光频率成正比关系 【答案】B 【详解】A．阴极射线是阴极在高压下逸出的电子流，而β射线是原子核内中子转化为质子时释放的电子流。两者虽然都是电子流，但产生原理不同（前者源于核外电子，后者源于核内衰变），故A错误； B．电子的发现表明原子并非不可分，而是存在内部结构（如汤姆孙的枣糕模型），故B正确； C．根据玻尔理论，原子从低能级跃迁到高能级时，电子轨道半径增大。由库仑力提供向心力 可知 可得轨道半径增大，动能减小，故C错误； D．光电效应方程为，则最大初动能与入射光频率成线性关系（非正比，因存在截距），故D错误。 故选B。 13．（24-25高三下·广东茂名·5月联考）研究表明，香烟中含有多种放射性物质，其中最主要的是，会发生衰变，半衰期为138天，吸入肺部后会明显增加罹患癌症的风险，下列说法正确的是（　　） A．发生衰变的方程为 B．发生衰变时，会吸收能量 C．香烟燃烧时的高温会加快发生衰变的速度 D．发生衰变生成的铅核中含有120个中子 【答案】A 【详解】A．根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，发生衰变的方程为，故A正确； B．发生衰变时，会释放能量，故B错误； C．衰变的速度由自身性质决定，与外界温度、压强等无关，故C错误； D．发生衰变生成的铅核中含有中子数为，故D错误。 故选A。 14．（2025·广东省·珠海实验&中山实验&东莞六中&河源高级&博罗中学·模拟）卢瑟福发现质子的核反应方程为，其学生查德威克发现中子的核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．x=16 B．y=8 C．m=14 D．n=7 【答案】B 【详解】根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可得，，， 故选B。 15．（2025·广东·5月联考）中国科学院近代物理研究所成功合成出新核素锕，锕的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．发生的是衰变 B．由组成的射线具有较强的穿透性 C．的比结合能大于的比结合能 D．通过化学方法可以改变锕的半衰期 【答案】C 【详解】A．由质量数和电荷数守恒可知X为，衰变为衰变，故A错误； B．射线具有较强的电离能力，但穿透能力较弱，故B错误； C．衰变反应为放能反应，则衰变后核子的比结合能更大，故C正确； D．半衰期非常稳定，与化学性质无关，故D错误。 故选C。 16．（2025·广东·信息卷）如乙图所示，一束复色光从空气射向一个球状玻璃后被分成了、两束单色光，分别将这两束单色光射向图甲所示装置，仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置，当电流表示数恰为零时，电压表示数为。已知该种金属的极限频率为，电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，则（　　） A．光在玻璃中的传播速度比光小 B．增大图乙中的入射角，光的出射光先消失 C．光的光子能量为 D．保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，电流表示数变大 【答案】C 【来源】2025届广东省高三下学期高考信息卷物理试题 【详解】A．由光路可知，b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，根据 可知，b光在玻璃中的传播速度比a光小，选项A错误； B．由光路可知光线第二次射到界面时的入射角等于第一次射到界面时的折射角，则增大图乙中的入射角，两种光都不会发生全反射，即均不会消失，选项B错误； C．光的折射率较大，则频率较大，能发生光电效应的是b光，根据 可得光子能量为 选项C正确； D．保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，则光电管反向电压变大，则电流表示数变小，选项D错误。 故选C。 17．（2025·广东·信息卷）铁的原子结构稳定，因此生活中通常用“关系铁”、“铁哥们儿”、“老铁”来形容关系好。铁的原子结构稳定是因为铁的（　　） A．导热性能强 B．密度大 C．结合能大 D．平均核子质量小 【答案】D 【详解】铁的原子结构稳定是因为铁的平均核子质量小，比结合能大，原子核稳定。 故选D。 18．（2025·广东深圳·二调）2025年3月，我国研制成功首款碳14核电池“烛龙一号”工程样机，标志着我国在核能技术与微电池领域取得了重大突破。碳14的核反应方程为→+，其半衰期约5730年。正确的说法是（　　） A．该衰变过程吸收能量 B．增加碳14浓度可以缩短半衰期 C．碳14可做示踪原子进行考古断定年代 D．衰变中的电子是碳原子外层电子电离产生的 【答案】C 【详解】A．该核反应是β衰变，是放能反应，故A错误； B．半衰期不会随碳14浓度变化为改变，故B错误； C．碳14可做示踪原子进行考古断定年代，故C正确； D．β衰变中的电子来自原子核内部中子转化为质子的同时放出的一个电子，故D错误。 故选C。 19．（2025·广东惠州·模拟）钙基电池是未来电池技术的重要发展方向，如图（a）是某研究团队研究金属钙光电效应的电路图，已知金属钙的逸出功为2.87eV。图（b）是氢原子能级图，若用大量氢原子从能级向低能级跃迁辐射出的光照射阴极K，则下列说法中正确的是（　　） A．可以辐射出4种不同频率的光 B．光电子的最大初动能为9.88eV C．只有1种光能使钙发生光电效应 D．滑片P向右移动，电流表示数一定不变 【答案】B 【详解】AC．大量氢原子从能级向低能级跃迁可以辐射出种不同频率的光； 从n=4跃迁到n=1，从n=3跃迁到n=1，从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功，可知能使金属钙发生光电效应的光只有三种，故AC错误； B．从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，有 根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为 故B正确； D．滑片P向右移动，电流表示数可能变大，故D错误； 故选B。 20．（2025·广东揭阳·二模）是首个通过人工方法获得的放射性同位素，其衰变的核反应方程为：，则X是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据质量数守恒和电荷数守恒，可写出该核反应方程为 所以X是正电子。 故选B。 21．（2025·广东清远·二模）原子能电池又称放射性同位素电池，原子能电池的热源是放射性同位素，是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰，钚－238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的热能转化为电能。钚－238的半衰期为87.7年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．该衰变吸收能量 B．钚－238的衰变为衰变 C．温度升高，的半衰期变短 D．1000个原子核经过87.7年后还有500个未衰变 【答案】B 【详解】A．原子核衰变是释放能量的过程。故A错误； B．根据质量数和电荷数守恒可知X是，该衰变是衰变，故B正确； C．半衰期不受温度的影响，故C错误； D．半衰期具有统计规律，对大量原子核适用，对少量原子核不适用，故D错误。 故选B。 22．（2025·广东汕头·二模）如图所示，用频率为的光照射阴极K，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使微安表的示数减小为0，此时电压表的示数为。已知普朗克常量为，电子电荷量为，下列说法正确的是（    ） A．端为电源正极 B．K板材料的逸出功为 C．若保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，遏止电压会增大 D．只要照射足够长的时间，任何频率的光都能够使K板发出光电子 【答案】B 【详解】A．调节滑动变阻器的滑片，使微安表的示数减小为0，此时电压表的示数为，可知此时所加电压为反向电压，则K板带正电，A板带负电，端为电源正极，端为电源负极，故A错误； BC．根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得K板材料的逸出功为 若保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，逸出的光电子最大初动能不变，则遏止电压不变，故B正确，C错误； D．只有当入射光的频率大于等于K板材料对应的截止频率时，才能产生光电效应，使K板发出光电子，故D错误。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型18 原子结构与原子核目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 光电效应【重难】 考向02 原子结构与玻尔模型【重难】 考向03 原子核及其衰变【重难】 考向04 核反应方程与核能 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 本题型是近代物理的知识，多数可能是选择题的考向。本题型的命题常与现代科技中的实际问题等知识结合考查。解题的关键和核心能力在于灵活运用光电效应、原子结构、原子核等知识解题。 考向01 光电效应 【例1-1】（2025·广东中山·中山纪念中学·一测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（　　） A．频率为的光，其动量为 B．若原子从跃迁至能级，入射光的频率为 C．频率为和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 D．频率为和的两种光分别射入双缝间距为，双缝到屏的距离为的干涉装置、产生的干涉条纹相邻亮条纹间距之差为 【例1-2】（2025·广东·联考）如图，密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器，其电容为C，一个是镁板，一个是铯板，它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2，现在同时用两束频率为ν的单色光分别照射两块金属板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常数为h，元电荷为e，则照射足够长时间后，电容器所带电荷量为（　　） A． B． C． D． 1.光电效应的“两条对应关系”与“三个关系式” 两条对 应关系 光越强(一定频率)→光子数目越多→发射光电子越多→饱和电流越大 光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大 三个关 系式 爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0 截止频率与逸出功的关系式：hνc＝W0 遏止电压与最大初动能的关系式：eUc＝Ek 2.光电效应的四类图像 图像 名称 图像形状 由图像直接(或间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像 Ek＝hν－W0 (1)截止频率νc：图像与ν轴交点的横坐标； (2)逸出功W0：图像与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝｜－E｜＝E； (3)普朗克常量h：图像的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc：图像与横轴交点的横坐标； (2)饱和电流； (3)最大初动能： Ek＝eUc 颜色不同、强度相同的光，光电流与电压的关系图像 (1)遏止电压Uc1、Uc2； (2)饱和电流； (3)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像 Uc＝ν－ (1)截止频率 νc：图像与横轴交点的横坐标； (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大； (3)普朗克常量h：等于图像的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke 【变式1-1】（2025·广东深圳福田红岭中学·适应性）真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，一束由单色光组成的光线从左侧沿玻璃砖半径方向入射。如图，此时右侧光屏上无亮点。随着转盘逆时针匀速转动，光屏上先出现单色光的亮点，则下列推断正确的是（　　） A．光的频率小于光的频率 B．光在玻璃砖内的传播速度小于光 C．双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用光 D．若均能使某金属发生光电效应，则光产生的光电子最大初动能较大 【变式1-2】（2025·广东·三模）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压与入射光频率的关系图像如图中的直线所示。元电荷为，金属钠的截止频率为，逸出功为，金属锌的逸出功大于金属钠的逸出功。下列说法正确的是（　　） A．直线的斜率为 B．直线的斜率为 C．金属锌的图像可能为图中的直线① D．金属锌的图像可能为图中的直线② 【变式1-3】（2025·广东广州增城·模拟）霓虹灯发出五颜六色的光是由于不同气体原子从高能级向低能级跃迁时发出能量各异的光子。如图为氢原子的能级示意图，表格中为5种金属的逸出功，若一群氢原子处于能级，则下列说法正确的是（　　） 几种金属的逸出功 金属 钨 钙 钠 钾 铷 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13 A．氢原子从高能级向低能级跃迁时，氢原子要吸收能量 B．氢原子从能级跃迁到基态时辐射出的光的频率最大 C．氢原子从能级向低能级跃迁时只有2种光可使金属钾发生光电效应 D．氢原子跃迁时辐射出的光能使金属发生光电效应，说明光具有波动性 考向02 原子结构与玻尔模型 【例2-1】（2025·广东省大湾区·10月联合模拟）如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为，紫外线的光子能量范围为。则对于大量处于激发态的氢原子辐射的光子，下列说法正确的是（　　） A．包含5种不同频率的光子 B．有3种是可见光 C．有3种是紫外线 D．其中一种光子是光子（能量超过） 【例2-2】（2025·佛山禅城·供题训练）已知氢原子能级分布如图所示，用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氢原子，氢原子吸收光子后自发跃迁，可以发出n种不同频率的光子，其中频率最小的光子能量为E，则（　　） A．n=6，E=0.66eV B．n=6，E=1.89eV C．n=3，E=0.66eV D．n=3，E=1.89eV 1.原子结构及三种模型 2.关于原子能级跃迁的五类问题 (1)原子跃迁时：所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。 (2)原子电离时：所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。 (3)一群氢原子和一个氢原子跃迁的区别 ①一个氢原子从n能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝n－1。 ②大量处于n能级的氢原子的核外电子向低能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝＝。 (4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，单位为电子伏时计算过程有时需换算单位，1 eV＝1.6×10－19 J。 (5)按照玻尔的氢原子模型，电子在各轨道上稳定运动时，有＝m，可得mv2＝，可知氢原子的核外电子向靠近原子核的轨道跃迁时，辐射光子，电子动能增大，库仑力增大，库仑力做正功，系统电势能减少，原子能量减少。 【变式2-1】（2025·广东揭阳·揭阳一中·热身）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，则（　　） A．大多数α粒子几乎沿原方向返回 B．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论 C．在a、c两点金原子核对α粒子的库仑力相同 D．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小 【变式2-2】（2025·广东湛江·二模）下图为氢原子的能级示意图，通过激光技术把处于基态的一群氢原子跃迁到的激发态上，又再向低能级跃迁而发出光子，下列说法正确的是（　　） A．发出光子的能量连续分布在0~13.6eV之间 B．发出光子的能量连续分布在0.31eV~12.06eV之间 C．发出光子可能是10个特定的能量值 D．发出光子只能是4个特定的能量值 【变式2-3】（2025·广东惠州·三调）2024年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深远的影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，已成为现代科学的重要基石之一、下列与量子力学的奠基性事件有关的说法中正确的是（　　） A．光电效应现象表明光具有波动性 B．实物粒子只具有粒子性而不具有波动性 C．玻尔的原子理论成功解释了氢原子的光谱现象 D．爱因斯坦的光子假说认为光的能量是可以连续变化的 考向03 原子核及其衰变 【例3-1】（2026·广东·模拟）人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都具有放射性，它们经常会同时放出、、射线。如图所示，若将放射源分别放在匀强电场或匀强磁场中，并使电场和磁场与射线射出的方向垂直，由于场的作用带电的射线将发生偏转，下列说法正确的是（　　） A．图甲中的③射线是射线，具有很强的穿透能力 B．图乙中的⑥射线是电子流，用一张厚纸就可以把它挡住 C．图甲中的①射线和图乙中的④射线均是射线，具有很强的电离能力 D．图甲中的②射线和图乙的⑤射线属于同种射线，具有较强的电离能力 【例3-2】（2025·广东·联考）关于核反应，下列选项正确的是（　　） A．A=293 B．A=294 C．A=295 D．A=296 1.原子核的衰变及半衰期 2.α衰变和β衰变次数的确定方法 方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变量确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定β衰变的次数。 方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。 【变式3-1】（2025·广东省·部分学校10月联考）在核医学中，因铜—64独特的“诊疗一体化”特性而备受青睐，分别适用于PET成像与治疗，其衰变方程有和，其中铜—64的半衰期均为12.7小时。下列说法正确的是（　　） A．X是中子 B．Y是质子 C．大量的铜—64原子核，经过12.7小时，会有一半发生衰变 D．20个铜—64原子核，经过12.7小时，一定有10个铜—64原子核发生衰变 【变式3-2】（2026·广东清远·一模）氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，在土壤、岩石、空气中都有。氡原子核的半衰期为3.8天，氡原子核衰变为钋原子核，同时放出一个粒子X。以下说法正确的是（　　） A．1mol氡原子核全部发生衰变需要7.6天 B．氡气溶于水中之后，氡原子核会停止衰变 C．X粒子可以使空气分子电离变成导电气体 D．由X粒子形成的射线能穿透几厘米厚的铝板 【变式3-3】（2025·广东·联考）1934年，约里奥·居里夫妇用粒子轰击铝箔实验合成出人工放射性同位素，磷元素的这种同位素在自然界并不存在，它会自发衰变，放出正电子（），变成，正电子与电子的质量相同，电荷量大小相等，只是它带正电。关于正电子，下列说法正确的是（　　） A．原子核中释放出正电子，说明正电子是磷原子核的组成部分 B．原子核中没有正电子，所以它来自磷原子的核外电子 C．正电子是原子核内的一个质子转化成中子后释放出来的 D．正电子的质量数为0，所以它的质量是0 考向04 核反应方程与核能 【例4-1】（2025·广东深圳·南头中学·月考）基于核动力的载人火星快速往返技术的推进器的简化工作原理如图所示，将富含核燃料和中子慢化剂的堆芯材料制成具有较大换热面积的多孔结构，利用核裂变释放热能，用液氢作为冷却剂流过反应堆芯并吸收大量热能，变成高温氢气向后喷出产生推力。下面说法正确的是（　　） A．此推进器是利用热核推进，反应方程为 B．核反应前后不满足能量守恒定律 C．假设某次实验中该推进器向后喷射的氢气速度约为3km/s，产生的推力约为，外部则它在1s时间内喷射的气体质量约为 D．假设在外太空时各星球对飞船的万有引力基本平衡，使用此推进器直线推进时，释放的氢气与飞船组成的系统动量守恒 【例4-2】（2025·广东广州·冲刺三）太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反应方程为He＋X→Be＋γ，方程中X表示某种粒子，Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正确的是（　　） A．此核反应是裂变反应 B．若使Be的温度降低，其半衰期会减小 C．经过2T，一定质量的Be占开始时的 D．X粒子是He 核反应方程的理解及应用 类型 可控性 核反应方程典例 衰 变 α衰变 自发 UThHe β衰变 自发 ThPae 人工转变 人工控制 NHeOH (卢瑟福发现质子) HeBeCn　 (查德威克发现中子) 重核裂变 比较容易进 行人工控制 UnBaKr＋n 轻核聚变 很难控制 HHHen＋17.6 MeV 核能的计算 1.爱因斯坦质能方程，即ΔE＝Δmc2。 2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏特(MeV)能量，即1 u＝931.5 MeV/c2，若核反应中质量亏损的质量单位数为u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV/c2。 3.如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。 【变式3-1】（2025·广东省深圳市建文外国语学校·一模）下列说法中正确的是（　　） A．射线比射线更容易使气体电离 B．射线在真空中的传播速度与光速相同 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 D．卢瑟福的粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的 【变式3-2】（2025·广东广州·一模）太阳内部核反应产生的可随太阳风送达月球表面，使月壤中储量丰富。太阳内部核反应可表示为：①；②，则（　　） A．X是质子 B．X是中子 C．①是β衰变 D．②是核聚变 【变式3-3】（2025·广东·12月联考）太阳能量的来源主要通过质子一质子链反应（简称PP链），太阳产生的能量约99%来自该链反应。科学研究发现，该链反应主要通过如下方程发生：①；②，其中为正电子，为太阳中微子，下列说法正确的是（　　） A．方程式中X为，Y为 B．方程式中X为，Y为 C．反应①属于核聚变反应 D．Y的比结合能大于X的比结合能 1．（2025·广东·真题）有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为，下列说法正确的是（    ） A．使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B．使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 C．频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D．频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于 2．（2024·广东·真题）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 B．Y为 C．Y为 D．Y为 3．（2023·广东·真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应的影响。下列说法正确的是（    ） A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 B．Y是粒子，射线电离能力比射线强 C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强 D．Y是粒子，射线电离能力比射线强 4．（2025·天津·高考）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有衰变也有衰变。下列说法正确的是（　　） A．元素发生衰变后质量数增加 B．衰变过程中存在质量亏损 C．低温会增大放射性元素的半衰期 D．衰变说明原子核内存在电子 5．（2025·浙江·真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原子核为圆心的圆。已知静电力常量，元电荷，金原子序数为79，不考虑粒子间的相互作用，则（　　） A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功 B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大 C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等 D．若粒子与金原子核距离为，则库仑力数量级为 6．（2025·浙江·真题）光子能量，式中是光子的频率，h是普朗克常量。h的单位是（　　） A． B． C． D．m 7．（2025·浙江·真题）利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量，从而研究原子核结构。如图1所示，用回旋加速器使氘原子核（）获得2.74MeV动能，让其在S处撞击铝（）核发生核反应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（）以及两种不同能量的质子（）。产生的质子束经狭缝X沿水平直径方向射入半径为R，方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域，经偏转后打在位于磁场上方的探测板上A、D处（探测板与磁场边界相切于A点，D点与磁场圆心O处在同一竖直线上），获得如图2所示的质子动能的能谱图。 (1)写出氘核撞击铝核的核反应方程； (2)求A、D的间距L； (3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，求回旋加速器的输出功率； (4)处于激发态的核会发生β衰变，核反应方程是。若核质量等于核质量，电子质量为0.51MeV/c2，在上述两个核反应过程中，原子核被视为静止，求衰变释放的能量。 8．（2025·浙江·真题）一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样则（　　） A．该实验表明电子具有粒子性 B．图中亮纹为电子运动的轨迹 C．图中亮纹处电子出现的概率大 D．电子速度越大，中心亮斑半径越大 9．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）新兴核素，有望用于放射性诊疗，其核反应方程中，X为新生成的粒子。下列说法正确的是（　　） A．该核反应是衰变 B．的比结合能比的比结合能大 C．100个经过两个半衰期，一定还剩余25个 D．的半衰期会随着所处环境温度的升高而减小 10．（2025·广东广州·省实·适应性考试）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子，即。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法不正确的是（　　） A．原子核X是 B．核反应前后的总质子数不变 C．核反应前后总质量数相同 D．中微子的电荷量与电子的不同 11．（2025·广东省六校·联考）患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图所示）是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．衰变方程中的Z为，来自原子核内部 B．该衰变过程吸收能量 C．的比结合能大于的比结合能 D．植入人体后，会加速衰变 12．（2025·广州·广大附中三模）1897年英国物理学家约瑟夫约翰汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，这是人类最早发现的基本粒子，下列有关电子的说法正确的是（　　） A．阴极射线与射线都是高速电子流，它们的产生原理相同 B．电子的发现说明原子是有复杂结构的 C．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时，核外电子动能增大 D．光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光频率成正比关系 13．（24-25高三下·广东茂名·5月联考）研究表明，香烟中含有多种放射性物质，其中最主要的是，会发生衰变，半衰期为138天，吸入肺部后会明显增加罹患癌症的风险，下列说法正确的是（　　） A．发生衰变的方程为 B．发生衰变时，会吸收能量 C．香烟燃烧时的高温会加快发生衰变的速度 D．发生衰变生成的铅核中含有120个中子 14．（2025·广东省·珠海实验&中山实验&东莞六中&河源高级&博罗中学·模拟）卢瑟福发现质子的核反应方程为，其学生查德威克发现中子的核反应方程为，下列说法正确的是（　　） A．x=16 B．y=8 C．m=14 D．n=7 15．（2025·广东·5月联考）中国科学院近代物理研究所成功合成出新核素锕，锕的衰变方程为，下列说法正确的是（　　） A．发生的是衰变 B．由组成的射线具有较强的穿透性 C．的比结合能大于的比结合能 D．通过化学方法可以改变锕的半衰期 16．（2025·广东·信息卷）如乙图所示，一束复色光从空气射向一个球状玻璃后被分成了、两束单色光，分别将这两束单色光射向图甲所示装置，仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置，当电流表示数恰为零时，电压表示数为。已知该种金属的极限频率为，电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，则（　　） A．光在玻璃中的传播速度比光小 B．增大图乙中的入射角，光的出射光先消失 C．光的光子能量为 D．保持光强不变，滑片P由图示位置向左移，电流表示数变大 17．（2025·广东·信息卷）铁的原子结构稳定，因此生活中通常用“关系铁”、“铁哥们儿”、“老铁”来形容关系好。铁的原子结构稳定是因为铁的（　　） A．导热性能强 B．密度大 C．结合能大 D．平均核子质量小 18．（2025·广东深圳·二调）2025年3月，我国研制成功首款碳14核电池“烛龙一号”工程样机，标志着我国在核能技术与微电池领域取得了重大突破。碳14的核反应方程为→+，其半衰期约5730年。正确的说法是（　　） A．该衰变过程吸收能量 B．增加碳14浓度可以缩短半衰期 C．碳14可做示踪原子进行考古断定年代 D．衰变中的电子是碳原子外层电子电离产生的 19．（2025·广东惠州·模拟）钙基电池是未来电池技术的重要发展方向，如图（a）是某研究团队研究金属钙光电效应的电路图，已知金属钙的逸出功为2.87eV。图（b）是氢原子能级图，若用大量氢原子从能级向低能级跃迁辐射出的光照射阴极K，则下列说法中正确的是（　　） A．可以辐射出4种不同频率的光 B．光电子的最大初动能为9.88eV C．只有1种光能使钙发生光电效应 D．滑片P向右移动，电流表示数一定不变 20．（2025·广东揭阳·二模）是首个通过人工方法获得的放射性同位素，其衰变的核反应方程为：，则X是（　　） A． B． C． D． 21．（2025·广东清远·二模）原子能电池又称放射性同位素电池，原子能电池的热源是放射性同位素，是各种深空探测器中最理想的能量源，它不受极冷极热的温度影响，也不被宇宙射线干扰，钚－238同位素温差电池的原理是其发生衰变时将释放的热能转化为电能。钚－238的半衰期为87.7年，其衰变方程为，则下列说法正确的是（　　） A．该衰变吸收能量 B．钚－238的衰变为衰变 C．温度升高，的半衰期变短 D．1000个原子核经过87.7年后还有500个未衰变 22．（2025·广东汕头·二模）如图所示，用频率为的光照射阴极K，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使微安表的示数减小为0，此时电压表的示数为。已知普朗克常量为，电子电荷量为，下列说法正确的是（    ） A．端为电源正极 B．K板材料的逸出功为 C．若保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，遏止电压会增大 D．只要照射足够长的时间，任何频率的光都能够使K板发出光电子 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $