专题11 原子结构（3大考点）（北京专用）2026年高考物理一模分类汇编

**基本信息** 近代物理专题试题汇编，涵盖原子核、波粒二象性、原子结构三大高频考点，精选北京多区模拟题，以科技前沿情境（如人造太阳、正负电子对撞机）融合核心素养考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|11题|核聚变反应方程（考点01）、光电效应I-U曲线（考点02）、电子发现意义（考点03）|结合“中国环流三号”核聚变突破考查质量亏损（考点01第4题）| |非选择题|1题|带电粒子在电场加速、磁场偏转（综合）|以北京正负电子对撞机为情境，考查动能定理与洛伦兹力综合应用（第6题）|

专题11 近代物理 3大高频考点概览 考点01 原子核 考点02 波粒二象性 考点03 原子结构 地 城 考点01 原子核 1．（2026·北京顺义·统一测试）下列说法正确的是（    ） A．射线是电磁波 B．氢原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 D．只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 【答案】B 【详解】A．α射线是高速运动的氦原子核粒子流，不属于电磁波，γ射线才是电磁波，故A错误； B．氢原子从高能级向低能级跃迁时总能量降低，多余能量会以光子形式向外释放，因此会放出光子，故B正确； C．电子的发现说明原子具有内部结构、可再分，卢瑟福的α粒子散射实验才使人们认识到原子具有核式结构，故C错误； D．只有入射光的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，有电子从金属表面逸出，并非任意光照射都能产生光电效应，故D错误。 故选B。 2．（2026·北京延庆·一模）2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．反应产物x为 B．x核的质量为 C．x的比结合能为 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 【答案】C 【详解】A．核反应满足电荷数、质量数守恒，左侧总电荷数为1+1=2，总质量数为2+2=4；右侧中子电荷数为0、质量数为1，因此x的电荷数为2，质量数为4-1=3，即x为，故A错误； B．质能方程 又质量亏损 联立得，故B错误； C．原子核结合能=比结合能×核子数，反应前两个氘核总结合能为 设x的比结合能为，反应后x的结合能为，聚变释放的能量等于反应后总结合能与反应前总结合能的差，即 解得，故C正确； D．核聚变需要原子核克服库仑斥力接近到核力作用范围，必须满足高温高压条件，常温常压下即使提升密度也无法发生聚变，故D错误。 故选C。 3．（2026·北京东城·综合练习（一））原子核经放射性衰变①先变为原子核，再经放射性衰变②变为原子核。放射性衰变①、②依次为（    ） A．衰变、衰变 B．衰变、衰变 C．衰变、衰变 D．衰变，衰变 【答案】B 【详解】衰变①电荷数减少，质量数减少，符合α衰变； 衰变②电荷数增加，质量数不变，符合β衰变，因此①②依次为α衰变、β衰变。 故选B。 4．（2026·北京石景山·统一练习）2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程为 B．氚核的中子数是3 C．该核反应中质量数不守恒 D．该核反应中氘核和氚核的总质量大于氦核的质量 【答案】D 【详解】A．核反应满足电荷数守恒、质量数守恒。该核反应方程应为 该氘氚聚变反应生成氦核的同时会释放1个中子（），故A错误； B．氚核的质子数为1，质量数为3，中子数=质量数-质子数=3-1=2，故B错误； C．所有核反应都遵循质量数守恒、电荷数守恒规律，故C错误； D．该聚变反应释放能量，根据质能方程可知反应存在质量亏损，即反应前氘核和氚核的总质量大于反应后氦核与中子的总质量。由于中子具有质量，因此氘核和氚核的总质量必然大于氦核的质量，故D正确。 故选D。 5．（25-26高三下·北京海淀·期中）钴60（）的衰变实验可以证实宇称不守恒的论断。钴60的衰变方程为，其中X表示的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】核反应方程遵循电荷数守恒、质量数守恒规律，设粒子X的质量数为、电荷数为，因此 解得 根据 解得 故选A。 6．（2026·北京西城·一模）北京正负电子对撞机是我国高能物理研究的重大科技基础设施，由长202米的直线加速器、周长240米的圆形储存环、北京谱仪和同步辐射实验装置等组成。已知元电荷为e，不计电子间的相互作用。 (1)直线加速器采用行波加速技术，可近似认为电子在加速过程中始终处于大小恒定的等效匀强电场中。位于加速器前端的电子枪发出的电子束（初速度可视为0）经加速管加速，动能达到Ek时撞击钨转换靶产生正负电子对。 a.求加速管中等效匀强电场的电压U。 b.设电子枪单位时间发射的电子个数为n，电子撞击靶的速率为v，请建立合理的物理模型，论证电子束对钨转换靶产生的冲击力大小F与v的关系满足，并确定α的值。 (2)接近光速c的电子进入圆形储存环，在磁场束缚下做圆周运动。运动过程中，电子因圆周运动持续均匀地向外辐射电磁波而损失能量，但其速度变化极小，可近似认为保持光速c不变。由爱因斯坦质能方程可知，接近光速运动的粒子能量变化时，其质量会发生明显变化。已知电子的初始能量为E0，每圈损失的能量为，为了保持电子在半径为R的轨道上做圆周运动，请推导磁感应强度B随时间t变化的关系式（忽略磁场变化引起的感生电场的影响）。 【答案】(1)a.；b.1 (2) 【详解】（1）a．电子加速过程，根据动能定理，有 解得 b．假设电子与靶撞击后被靶吸收，速度减为0，t内与靶撞击的电子个数 设电子质量为m，撞击过程根据动量定理，有 解得 根据牛顿第三定律，电子束对钨转换靶产生的冲击力大小，即 由此可知 （2）电子在磁场中做圆周运动，有 所以 由 可得 由题意得，， 联立可得 地 城 考点02 波粒二象性 7．（2026·北京房山·一模）激光减速是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为λ0的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　　） A．为使原子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率 B．原子每吸收一个光子后，其速度的变化量逐渐变小 C．单个光子的动量大小为 D．该原子减速的加速度大小为 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，根据多普勒效应，当原子迎光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高，当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大，所以为了使原子有效吸收光子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率，故A正确，不符合题意； B．原子吸收光子时发生完全非弹性碰撞，则 所以 由此可知，原子每吸收一个光子后，其速度的变化量不变，故B错误，符合题意； C．单个激光光子的动量为，故C正确，不符合题意； D．原子平均每秒吸收n个光子，根据动量定理可得 根据牛顿第三定律可知，每秒原子受到光子的冲击力大小为 由牛顿第二定律可得加速度为，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．（25-26高三下·北京海淀·期中）用甲、乙两束不同的单色光，分别照射同一光电管得到两条光电流I与电压U之间的关系曲线，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．甲光照射时产生的光电子的最大初动能更大 B．在水中，甲光的频率比乙光的频率大 C．在水中，甲光的传播速度比乙光的传播速度大 D．照射同一狭缝装置，乙光的衍射现象更明显 【答案】C 【详解】A．由图可知，乙光的遏止电压绝对值较大，即，根据可知，乙光照射时产生的光电子的最大初动能更大，故A错误； B．根据光电效应方程 乙光的最大初动能大，则乙光的频率大，光的频率由光源决定，与介质无关，故B错误； C．因为乙光的频率大，所以水对乙光的折射率大，即，根据可知，在水中甲光的传播速度比乙光的传播速度大，故C正确； D．根据可知，甲光的波长长，波长越长衍射现象越明显，所以甲光的衍射现象更明显，故D错误。 故选C。 9．（2026·北京东城·综合练习（一））如图1所示，阴极和阳极是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极在受到光照时能够发射光电子。阴极与阳极之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极吸收阴极发出的光电子，在电路中形成光电流。利用三束单色光分别照射图1装置的阴极，调节电压进行多次实验，通过收集的实验数据得到如图2所示的图像。下列说法正确的是（    ）    A．单色光的频率大于单色光的频率 B．单色光的强度小于单色光的强度 C．三束光分别照射阴极发生光电效应，其中单色光照射发生光电效应产生的光电子的最大初动能最大 D．相同时间内单色光比单色光照射到阴极上的光子数少 【答案】D 【详解】AC．根据光电效应规律， 遏止电压绝对值越大，光的频率越高，光电子的最大初动能越大 ；a、c的遏止电压绝对值相等，且小于b的遏止电压绝对值，因此 ，单色光照射发生光电效应产生的光电子的最大初动能最大，故AC错误； BD．a、c两单色光频率相同，a饱和光电流更大，所以单色光的强度大于单色光的强度，相同时间内单色光比单色光照射到阴极上的光子数少，故B错误，D正确。 故选 D。 10．（2026·北京房山·一模）下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释复杂原子的光谱现象 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子的核式结构模型的重要依据 C．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大 【答案】B 【详解】A．玻尔原子理论仅能解释氢原子等简单原子的光谱现象，无法解释复杂原子的光谱，故A错误； B．卢瑟福依据α粒子散射实验的结果提出了原子的核式结构模型，该实验是核式结构模型的核心依据，故B正确； C．α粒子质量远大于电子质量，与电子碰撞时运动方向几乎不受影响，α粒子大角度偏转是受到原子核的库仑斥力作用导致的，故C错误； D．核外电子绕核做圆周运动时库仑力提供向心力，即 则电子动能为 由此可知，轨道半径r越大，电子动能越小，故D错误。 故选B。 地 城 考点03 原子结构 11．（2026·北京朝阳·质检一）下列说法正确的是（　　） A．电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒 B．粒子散射实验表明原子核的核子之间存在核力 C．衰变放出的电子是原子的最外层电子吸收能量之后放出来的 D．核反应前后电荷数守恒但质量数不守恒 【答案】A 【详解】A．电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子可以再分，不是组成物质的最小微粒，故A正确； B．粒子散射实验的结论是原子具有核式结构，无法证明原子核内核子之间存在核力，故B错误； C．衰变放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，不是原子最外层电子，故C错误； D．核反应前后电荷数和质量数均守恒，故D错误。 故选A。 12．（2026·北京东城·综合练习（一））核磁共振（NMR）是一种在化学生物等方面具有极多应用的检验手段。已知氢原子核有自旋，自旋产生微小环形电流，环形电流产生磁场，其效果类似小磁针。如图1所示为核磁共振仪工作原理的简化图。与扫描发生器、射频发生器、探测器相连的线圈分别称作扫描线圈、射频线圈、探测线圈。核磁共振仪开始工作后，扫描线圈中通以强电流，形成水平方向的强磁场。此时氢原子小磁针的运动形式可类比为陀螺：可认为一端固定，另一端点以外界强磁场方向为轴做圆周运动，这一运动形式称为进动，如图2所示。当氢原子小磁针在强磁场中排列稳定后，在射频线圈中通以正弦交变电流。类似核外电子吸收能量跃迁至更高能级，射频线圈产生的电磁波激发氢原子核跃迁至更高能级，氢原子小磁针进动模式因而发生改变。随后撤去射频电流，氢原子小磁针重新回到原进动模式。在这一恢复过程中，大量氢原子小磁针所产生的宏观磁场切割探测线圈，所形成的电流经处理最终成像。下列说法正确的是（    ） A．氢原子小磁针进动时，原子核的自旋以为轴 B．氢原子小磁针在重回原进动模式的过程中会释放能量 C．进动模式恢复过程中，探测线圈中的磁通量不变 D．射频线圈产生的电磁波频率高于射线 【答案】B 【详解】A．由图2可知氢原子自旋不是以为轴，而是以NS极方向为轴转动，故A错误； B．由题意可知，“射频线圈产生的电磁波激发氢原子核跃迁至更高能级”，说明激发后的状态能量较高。当氢原子小磁针“重新回到原进动模式”时，是从高能级跃迁回低能级（稳定态），根据能量守恒定律，该过程必然释放能量，这部分能量转化为探测线圈中的电能，故B正确； C．在恢复过程中，探测线圈中形成了电流，根据法拉第电磁感应定律，穿过探测线圈的磁通量必然发生变化，若磁通量不变则不会产生感应电流，故C错误； D．射频属于无线电波波段，其频率远低于X射线的频率，故D错误。 故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题11 近代物理 3大高频考点概览 考点01 原子核 考点02 波粒二象性 考点03 原子结构 地 城 考点01 原子核 1．（2026·北京顺义·统一测试）下列说法正确的是（    ） A．射线是电磁波 B．氢原子从高能级向低能级跃迁放出光子 C．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构 D．只要有光照射到金属表面，就会有电子从金属表面逸出 2．（2026·北京延庆·一模）2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（　　） A．反应产物x为 B．x核的质量为 C．x的比结合能为 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 3．（2026·北京东城·综合练习（一））原子核经放射性衰变①先变为原子核，再经放射性衰变②变为原子核。放射性衰变①、②依次为（    ） A．衰变、衰变 B．衰变、衰变 C．衰变、衰变 D．衰变，衰变 4．（2026·北京石景山·统一练习）2025年，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次突破“双亿度”参数水平，可控核聚变技术取得重大突破。目前可控核聚变实验中最主要的核反应由一个氘核和一个氚核碰撞生成一个氦核实现，下列说法正确的是（　　） A．该核反应方程为 B．氚核的中子数是3 C．该核反应中质量数不守恒 D．该核反应中氘核和氚核的总质量大于氦核的质量 5．（25-26高三下·北京海淀·期中）钴60（）的衰变实验可以证实宇称不守恒的论断。钴60的衰变方程为，其中X表示的是（    ） A． B． C． D． 6．（2026·北京西城·一模）北京正负电子对撞机是我国高能物理研究的重大科技基础设施，由长202米的直线加速器、周长240米的圆形储存环、北京谱仪和同步辐射实验装置等组成。已知元电荷为e，不计电子间的相互作用。 (1)直线加速器采用行波加速技术，可近似认为电子在加速过程中始终处于大小恒定的等效匀强电场中。位于加速器前端的电子枪发出的电子束（初速度可视为0）经加速管加速，动能达到Ek时撞击钨转换靶产生正负电子对。 a.求加速管中等效匀强电场的电压U。 b.设电子枪单位时间发射的电子个数为n，电子撞击靶的速率为v，请建立合理的物理模型，论证电子束对钨转换靶产生的冲击力大小F与v的关系满足，并确定α的值。 (2)接近光速c的电子进入圆形储存环，在磁场束缚下做圆周运动。运动过程中，电子因圆周运动持续均匀地向外辐射电磁波而损失能量，但其速度变化极小，可近似认为保持光速c不变。由爱因斯坦质能方程可知，接近光速运动的粒子能量变化时，其质量会发生明显变化。已知电子的初始能量为E0，每圈损失的能量为，为了保持电子在半径为R的轨道上做圆周运动，请推导磁感应强度B随时间t变化的关系式（忽略磁场变化引起的感生电场的影响）。 地 城 考点02 波粒二象性 7．（2026·北京房山·一模）激光减速是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为λ0的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　　） A．为使原子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率 B．原子每吸收一个光子后，其速度的变化量逐渐变小 C．单个光子的动量大小为 D．该原子减速的加速度大小为 8．（25-26高三下·北京海淀·期中）用甲、乙两束不同的单色光，分别照射同一光电管得到两条光电流I与电压U之间的关系曲线，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．甲光照射时产生的光电子的最大初动能更大 B．在水中，甲光的频率比乙光的频率大 C．在水中，甲光的传播速度比乙光的传播速度大 D．照射同一狭缝装置，乙光的衍射现象更明显 9．（2026·北京东城·综合练习（一））如图1所示，阴极和阳极是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极在受到光照时能够发射光电子。阴极与阳极之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，闭合开关后，阳极吸收阴极发出的光电子，在电路中形成光电流。利用三束单色光分别照射图1装置的阴极，调节电压进行多次实验，通过收集的实验数据得到如图2所示的图像。下列说法正确的是（    ）    A．单色光的频率大于单色光的频率 B．单色光的强度小于单色光的强度 C．三束光分别照射阴极发生光电效应，其中单色光照射发生光电效应产生的光电子的最大初动能最大 D．相同时间内单色光比单色光照射到阴极上的光子数少 10．（2026·北京房山·一模）下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释复杂原子的光谱现象 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子的核式结构模型的重要依据 C．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能增大 地 城 考点03 原子结构 11．（2026·北京朝阳·质检一）下列说法正确的是（　　） A．电子的发现说明原子不是组成物质的最小微粒 B．粒子散射实验表明原子核的核子之间存在核力 C．衰变放出的电子是原子的最外层电子吸收能量之后放出来的 D．核反应前后电荷数守恒但质量数不守恒 12．（2026·北京东城·综合练习（一））核磁共振（NMR）是一种在化学生物等方面具有极多应用的检验手段。已知氢原子核有自旋，自旋产生微小环形电流，环形电流产生磁场，其效果类似小磁针。如图1所示为核磁共振仪工作原理的简化图。与扫描发生器、射频发生器、探测器相连的线圈分别称作扫描线圈、射频线圈、探测线圈。核磁共振仪开始工作后，扫描线圈中通以强电流，形成水平方向的强磁场。此时氢原子小磁针的运动形式可类比为陀螺：可认为一端固定，另一端点以外界强磁场方向为轴做圆周运动，这一运动形式称为进动，如图2所示。当氢原子小磁针在强磁场中排列稳定后，在射频线圈中通以正弦交变电流。类似核外电子吸收能量跃迁至更高能级，射频线圈产生的电磁波激发氢原子核跃迁至更高能级，氢原子小磁针进动模式因而发生改变。随后撤去射频电流，氢原子小磁针重新回到原进动模式。在这一恢复过程中，大量氢原子小磁针所产生的宏观磁场切割探测线圈，所形成的电流经处理最终成像。下列说法正确的是（    ） A．氢原子小磁针进动时，原子核的自旋以为轴 B．氢原子小磁针在重回原进动模式的过程中会释放能量 C．进动模式恢复过程中，探测线圈中的磁通量不变 D．射频线圈产生的电磁波频率高于射线 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $