2026届高考物理三轮冲刺原子物理基础选择题15道

**基本信息** 聚焦原子物理核心考点，以15道选择题为载体，覆盖能级跃迁、光电效应、核反应等模块，通过科技情境整合知识逻辑，强化三轮冲刺针对性。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原子结构与能级跃迁|3-5题（如3、5题）|能级图分析、跃迁光子频率计算|从能级量子化到跃迁规律，建立能量观念| |光电效应|2-3题（如1、13题）|内光电效应辨析、I-U图像判断|联系光的粒子性，深化能量转化模型| |核反应与衰变|6-7题（如6、8、14题）|衰变方程书写、半衰期计算|基于电荷数质量数守恒，理解核反应本质| |科技应用|2-3题（如7、15题）|聚变反应、核能计算|结合前沿科技，体现科学态度与责任|

高三物理原子物理基础选择题15道 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．半导体材料的价带与导带间有一个带隙，其能量间隔为Eg。当入射光的能量hν≥Eg时，价带中的电子就会吸收光子的能量，跃迁到导带，而在价带中留下一个空穴，形成可以导电的电子-空穴对。因此，这种光电效应就是一种内光电效应。则（　　） A．该反应为β衰变 B．发生光电效应时，材料的比结合能增大 C．增加照射光的频率，材料导电性增强 D．增加照射光的光强，材料导电性增强 2．关于下列四幅图涉及的近代物理知识，下列说法正确的是（　　） A．图甲为氢原子的能级图，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光子 B．图乙为原子核比结合能的变化曲线，原子核结合能越大越稳定 C．图丙为在不同温度下黑体辐射的辐射强度与波长的关系图像，随着温度升高，黑体辐射的辐射强度极大值向波长较短的方向移动 D．图丁为研究光电效应的实验电路图，保持入射单色光的频率不变，增大入射光的强度，则遏止电压变大 3．我国科研人员成功将锶原子光晶格钟的稳定度和不确定度指标全面突破到量级。原子钟依赖于原子中电子的能级跃迁，通过特定频率的微波或激光使电子跃迁到更高的能级。氢原子的能级图如图所示，大量处于能级的氢原子吸收了大量能量为2.55eV的光子，氢原子辐射出光的频率最多有（　　） A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 4．下列说法正确的是（　　） A．甲图为天安门广场阅兵上亮相的激光武器，激光作为电磁波，传播需要介质 B．卢瑟福通过乙图中的实验提出了原子的核式结构 C．丙图显示了、、三种射线从粒子源射入匀强磁场后的运动轨迹，其中③轨迹代表射线 D．丁图中，把核子分开需要能量是为了克服核子间的万有引力 5．北斗卫星导航系统用到了我国自主研发的氢原子钟，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　） A．处于基态的氢原子可以吸收任何能量的光子，从基态跃迁到激发态 B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率等于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的光子中能量最大的为1.51 eV 6．碳14是碳元素的一种具有放射性的同位素，被广泛应用于化学、医学、生物学及考古学等领域，某古生物化石中碳14在碳原子中所占的比例是现代生物中的。下列说法正确的是（　　） A．碳14比它的同位素碳12多两个质子 B．碳14的比结合能大于它的同位素碳12 C．碳14发生衰变的核反应方程为 D．该古生物化石经历了16个半衰期 7．正在安徽合肥建设的紧凑型聚变能实验装置（BEST）是我国“人造太阳”工程的核心项目，有望成为人类历史上首个实现核聚变发电的装置。下列属于核聚变反应方程的是（　　） A． B． C． D． 8．2025年7月12日，鄂尔多斯的“国铀一号”成功生产下线“第一桶铀”。若中间产品重铀酸钠中的铀238半衰期为、最终产品八氧化三铀中的铀238半衰期为、单质铀238的半衰期为，则（　　） A． B． C． D． 9．用硼中子俘获法治疗肿瘤的过程中，存在核反应，并伴随射线的产生，该反应中放出的粒子可以精确地杀死肿瘤细胞而不会对相邻的正常细胞产生过多影响。若、、粒子、的质量分别为、、、。关于该反应以下说法中正确的是（    ） A．放出的粒子为质子 B．产生的射线是从核中放出的 C．释放的能量等于的结合能 D．释放的能量为 10．2025年3月，国内首款C14核电池“烛龙一号”工程样机诞生。C14衰减到原来总量的约需3352年，衰减到原来总量的约需9082年，可知C14的半衰期约为（　　） A．3352年 B．5730年 C．9082年 D．12434年 11．医学上PET-CT检查的原理是衰变释放的正电子与人体内的负电子相遇后发生湮灭，产生的射线被探测器接收成像。已知的衰变方程为：，半衰期约为110 min。下列说法正确的是（　　） A．的值为17 B．的值为8 C．人体温度会影响的半衰期 D．约220 min，用于检查的全部发生衰变 12．2025年诺贝尔物理学奖授予三位科学家，表彰他们在电路中发现宏观量子隧穿与能量量子化，量子化观念是解释氢原子能级与跃迁规律的基础。下列说法正确的是（　　） A．氢原子在高能级不会自发向低能级跃迁 B．氢原子从低能级向高能级跃迁时，放出光子 C．氢原子跃迁时吸收或释放的能量可以是任意值 D．氢原子跃迁时吸收或释放的能量只能是特定值 13．在如图所示的光电效应实验中，若用频率相同、强度不同的光分别照射光电管的阴极形成光电流，则图中光电流与电压的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 14．铯-137（）具有独特的物理和化学性质，在高科技领域应用中具有不可替代性。的衰变方程为，其半衰期为30年，下列说法正确的是（　　） A．来自的核外电子 B．的穿透能力比射线的穿透能力弱 C．的比结合能比的比结合能大 D．若以化合物的形式存在，则的半衰期会变长 15．2025年底我国的可控核聚变取得了重大突破，主要的反应物是、，在高温条件下生成同时释放一个X粒子。已知、、以及X粒子的质量分别为、、、，、、的比结合能分别为、、，真空中光速为c。下列说法正确的是（　　） A．X粒子是电子 B． C．该反应释放的核能为 D．该反应释放的核能为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《高三物理原子物理15道选择题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C D B B C D A D B 题号 11 12 13 14 15 答案 B D A C C 1．D 【详解】A．β衰变是原子核内中子转化为质子同时释放电子的核反应，题述过程是核外电子吸收光子发生的能级跃迁，不属于β衰变，故A错误； B．比结合能是描述原子核稳定程度的物理量，该过程不涉及原子核结构的变化，材料的比结合能不变，故B错误； C．光强不变时，增加照射光频率，单位时间内入射的光子数会减少，产生的电子-空穴对数量减少，材料导电性减弱，故C错误； D．入射光频率满足的前提下，增加光强，单位时间内入射的光子数增多，产生的可导电电子-空穴对数量增多，材料导电性增强，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种不同频率的光子，故A错误； B．比结合能越大，将核子分解需要的能量越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误； C．由图丙可以直接看出，温度越高，峰值对应的波长越短（向左移动），故C正确； D．根据光电效应方程 又根据动能定理 可知遏止电压为 遏止电压只与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关。因此保持入射光的频率不变，增大入射光的强度，遏止电压保持不变，故D错误。 故选C。 3．D 【详解】 初始氢原子处于能级， 吸收的光子后，末态能量为 即氢原子吸收光子后跃迁到能级，辐射出光的频率最多有种。 故选D。 4．B 【详解】A．激光是一种电磁波，传播时不需要介质，故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故B正确； C．粒子带正电，粒子带负电，不带电，根据左手定则可知，②轨迹代表射线，③轨迹代表射线，①轨迹代表射线，故C错误； D．把核子分开需要克服核子之间的核力作用，故D错误。 故选B。 5．B 【详解】A．根据玻尔理论，氢原子吸收光子发生跃迁时，光子的能量必须等于两能级间的能量差，即，不能吸收任何能量的光子，故A错误； B．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，可能发生的跃迁有、、，最多发出3种不同频率的光，故B正确； C．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的能量为 由能级跃迁至能级时发出光子的能量为 根据可知，两光子能量不同，频率不相等，故C错误； D．对于大量处于能级的氢原子，向低能级跃迁时，能级差最大的是从 跃迁到，发出的光子能量最大，最大能量为，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．同位素的质子数相同，中子数不同，可知，碳14和碳12质子数相同，故A错误； B．根据题意可知，碳14有放射性，没有碳12稳定，原子核越稳定，比结合能越大，可知，碳14的比结合能小于它的同位素碳12，故B错误； C．根据质量数与电荷数守恒可知，碳14发生衰变的核反应方程为，故C正确； D．根据半衰期的定义可知其中为半衰期，根据题意有 则有，可知经过了4个半衰期，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】核聚变的定义是：两个轻原子核结合形成质量更大的原子核，同时释放大量能量的核反应。 A．该反应是α衰变，不属于核聚变，故A错误； B．该反应是用α粒子轰击氮核的人工核转变，是卢瑟福发现质子的实验反应，不属于核聚变，故B错误； C．该反应是重核吸收中子后分裂为多个中等质量核的核裂变反应，是现有核电站的核心反应类型，不属于核聚变，故C错误； D．该反应是氘核、氚核两个轻核结合生成较重的氦核，属于核聚变反应，是“人造太阳”装置的核心反应，故D正确。 故选D。 8．A 【详解】放射性元素的半衰期由原子核内部自身的性质决定，与元素所处的化学状态（单质、化合物）、外部物理条件均无关，本题中三种物质中的衰变核素均为铀238，因此三者半衰期相等，有。 故选A。 9．D 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X的电荷数为，质量数为，可知X为α粒子（氦核），不是质子，故A错误； B．γ射线是核反应生成的核处于激发态，向低能级跃迁时释放的，不是由核放出，故B错误； C．结合能是核子结合为原子核时释放的能量，该反应释放的能量是核反应总质量亏损对应的能量，不等于的结合能，故C错误； D．该反应的质量亏损 根据质能方程，1原子质量单位对应931.5MeV能量，因此释放的能量为，故D正确。 故选D。 10．B 【详解】放射性元素的半衰期是指原子核半数发生衰变所需的时间，衰变规律满足 其中为半衰期，为时刻剩余的原子核质量，为初始质量。 年时剩余质量 年时剩余质量 说明从到的时间间隔就是半衰期，即 年。 故选B。 11．B 【详解】A．根据质量数守恒有 解得，故A错误； B．根据电荷数守恒有 解得，故B正确； C．半衰期与外界温度无关，人体温度不会影响的半衰期，故C错误； D．220 min为2个半衰期，剩余未衰变的为初始量的，不会全部衰变，故D错误。 故选B。 12．D 【详解】A．处于高能级的氢原子状态不稳定，会自发向低能级跃迁并释放光子，故A错误； B．氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收能量，因此会吸收光子，故B错误； CD．氢原子的能级是量子化的，不同能级的差值为固定的特定值，跃迁时吸收或释放的能量必须等于能级差，为特定值，不能为任意值，故C错误，D正确。 故选D。 13．A 【详解】同频率的光照射同种金属，根据 可知遏止电压是相同的，光强越大则饱和光电流越大，选项A的图像正确。 故选A。 14．C 【详解】根据核反应质量数、电荷数守恒，计算得X的质量数 电荷数 ，因此X为电子（β粒子），该衰变为β衰变。 A．β衰变产生的电子来源于原子核内中子衰变为质子时释放的粒子，并非Cs的核外电子，故A错误； B．β射线的穿透能力强于α射线（α射线一张纸即可阻挡，β射线可穿透几毫米厚铝板），故B错误； C．该衰变过程释放能量，生成物比反应物更稳定；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，因此的比结合能大于的比结合能，故C正确； D．半衰期是放射性原子核的固有属性，仅由核内部结构决定，与元素的化学状态无关，因此以化合物形式存在时半衰期不变，故D错误。 故选C。 15．C 【详解】A．根据核反应电荷数、质量数守恒，X粒子的电荷数为，质量数为，因此X是中子，不是电子，故A错误； B．该聚变反应释放能量，存在质量亏损，因此反应前总质量大于反应后总质量，即，故B错误； C．根据爱因斯坦质能方程，释放的核能等于质量亏损乘以，即，故C正确； D．反应释放的核能等于反应后总的结合能减去反应前总的结合能，又知中子的结合能为0，因此，计算结果与D选项中的表达式符号相反，故D错误。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $