原子物理16道选择题-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦原子物理核心模块，以16道单选构建从波粒二象性到核反应的完整知识链，强化概念辨析与定量计算的科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |波粒二象性|4题（1-4）|实验图像分析、概念辨析|黑体辐射规律→光电效应方程→α粒子散射实验，构建粒子性认知| |原子结构与能级|4题（5-8）|能级跃迁计算、物质波应用|氢原子能级图→跃迁能量与波长关系→德布罗意波公式，形成量子化观念| |原子核与核反应|8题（9-16）|衰变规律、核反应方程、比结合能分析|放射性射线性质→半衰期计算→聚变/裂变反应→比结合能与稳定性，贯穿守恒思想|

人教版选择性必修三原子物理16道选择题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是（     ） A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大 B．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小 D．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关，只与温度有关 2．某同学利用如图1装置来研究光电效应现象。实验中保持入射光频率不变，改变极和极间的电压，测量光电子到达极时的最大动能随的变化关系如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有波动性 B．电压为时，不发生光电效应 C．光电子离开极时的最大动能随的增大而增大 D．图中倾斜直线的斜率为 3．工业安防常用光电式火焰传感器监测火情，其核心部件为真空光电管，如图甲所示。用三束可见光P、Q、R分别照射光电管阴极K，调节滑动变阻器改变电压，记录光电流与电压表示数，得到关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．P光的频率大于Q光的频率 B．Q光产生的光电子的最大初动能小于R光的 C．P光的强度大于R光的强度 D．若增大P光的光照强度，可以增大饱和光电流和遏止电压 4．如图甲所示为α粒子散射实验装置的示意图，a、b、c、d为用目镜观察时的四个不同位置；如图乙所示为α粒子散射实验的场景图，实线为α粒子的运动轨迹，a、b、c为同一轨迹上的三点，b点距离原子核最近。则下列说法正确的是（     ） A．图甲中，目镜在a位置时，荧屏上的亮斑与b点的亮斑相差不多 B．图甲中，目镜在d位置时，荧屏上没有亮斑 C．图乙中，α粒子从a经b到c的过程，α粒子的电势能一直增加 D．该实验说明原子内的绝大部分是空的 5．如图所示，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，辐射出①、②、③三种不同波长的光子，波长分别为、、，则（　　） A． B． C． D． 6．处于能级6和能级4的氢原子分别跃迁到能级2所产生的两种可见光，照射图甲所示的光电效应装置，得到图乙所示的光电流和电压的关系曲线Ⅰ和Ⅱ，两光的频率分别为、则（　　） A．Ⅰ是氢原子从能级6跃迁到能级2所发出的光 B．普朗克常量的值为 C．图甲中变阻器滑动触头P从a向b移动过程中，光电流会持续减小到零 D．Ⅰ、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距大 7．质子流双缝干涉实验进一步证实了实物粒子的波动性。如图所示，质子源持续发射动量大小为的质子，让它们通过间距为的双缝后打在距离双缝为的探测屏上。已知质子质量为，普朗克常量为，下列说法正确的是（     ） A．质子的物质波波长 B．仅增大质子的发射速度，干涉条纹的间距将变大 C．若用相同动能的电子代替质子进行实验，干涉条纹间距会变大 D．该实验现象说明质子是一种电磁波 8．2026年1月，在连云港振海遗址的红烧土中发现少量碳14，碳14的半衰期为5730年。现有质量为m的红烧土，经过5730年（     ） A．剩余碳14的质量等于0.5 m B．剩余碳14的质量小于0.5 m C．剩余红烧土的质量等于0.5 m D．剩余红烧土的质量小于0.5 m 9．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α、β、γ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α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α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 10．已知某种元素的半衰期为39万年，一群该元素对应的粒子的原始质量为m0，经历12万年后该粒子的质量剩余m1，则下列关于剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是（   ） A． B． C． D． 11．地壳中含有丰富的放射性元素钍，钍232经过中子轰击可得铀233，而铀233是核反应的重要核材料。钍232经过中子轰击后要得到铀233需经过两次衰变，核反应方程为，则（     ） A． B． C． D． 12．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． 13．如图所示为原子核的比结合能曲线。下列说法正确的是（    ） A．原子核的比结合能是核子结合成原子核而释放的能量 B．的结合能约为64 MeV C．比稳定 D．图中标出的原子核中的结合能最大 14．碳（14）具有放射性，能够自发地进行β衰变，核反应方程为，该反应释放的能量为E。则（　　） A．的质量比的大 B．的结合能为E C．的结合能与的相等 D．β衰变产生的电子来自于的核外电子 15．可控核聚变将彻底改变全球能源结构，实现零碳、安全、永续的能源供给，是人类迈向可持续发展的关键技术，核聚变的主要反应物是、，在高温条件下生成同时释放一个粒子。已知、、以及粒子的质量分别为、、、，、、的比结合能分别为、、，真空中光速为。则（     ） A．粒子是电子 B．根据质量守恒定律可得 C．该反应释放的核能为 D．该反应的比结合能大于的比结合能 16．中微子（）与水中的发生核反应，产生中子（）和正电子（），即，该核反应间接地证实了中微子的存在。上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（），即。下列说法正确的是（     ） A．中微子的质量数和电荷数都是0 B．中微子和质子、中子一样，属于强子 C．若正电子和电子的质量均为m，则产生的两个光子的总能量为mc2 D．正电子与水中的电子相遇，也可能只转变为一个光子 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 《人教版选择性必修三原子物理》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C D B B C B C A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 D D C A D A 1．D 【详解】A．根据图像可知，在同一温度下，随波长的增大，辐射强度先增大后减小，并不是波长越短的电磁波辐射强度越大，故A错误； B．根据图像可知，随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误； C．根据图像可知，随着温度升高，各种波长的辐射强度均增大，故C错误； D．黑体只能够发生热辐射，可知黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关，只与温度有关，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误； B．根据光电效应方程 可知只要，即入射光的频率大于金属的极限频率就会发生光电效应，与和之间的电压无关。故B错误； C．根据光电效应方程，光电子离开K极时的最大动能与U无关，故C错误； D．光电子从极到达极的过程，根据动能定理 根据图2可知电压为时，光电子到达极时的最大动能 解得 整理得，图2中倾斜直线的斜率为e。故D正确。 故选D。 3．C 【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程得 从图像可得：遏止电压满足 可得，即P光频率小于Q光，故A错误； B．由， 因此Q光产生光电子的最大初动能大于R光，故B错误； C．由之前分析P、R为同一种光，饱和光电流越大，入射光强度越大，P光饱和光电流大于R光，因此P光强度大于R光，故C正确； D．遏止电压仅由入射光频率决定，与光照强度无关，增大P光强度，饱和光电流增大，但遏止电压不变，故D错误。 故选C。 4．D 【详解】A．α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿直线运动，少数粒子发生偏转，极少数粒子发生大角度偏转，个别粒子被反弹，所以图甲中，目镜在a位置时，荧屏上的亮斑比b点的亮斑多，A错误； B．图甲中，目镜在d位置时，荧屏上有亮斑，但亮斑的数目极少，B错误； C．图乙中，由于b点离原子核最近，则α粒子从a到b的过程，电场力做负功，α粒子的电势能增加，α粒子从b到c的过程，电场力做正功，α粒子的电势能减少，则该过程中α粒子的电势能先增加后减少，C错误； D．α粒子散射实验中，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，说明原子中绝大部分是空的，D正确。 故选D。 5．B 【详解】由图能级跃迁到能级辐射的光的波长为。 可得 由图能级跃迁到能级辐射的光的波长为。 可得 由图能级跃迁到能级辐射的光的波长为。 可得 根据 可得 故选B。 6．B 【详解】A．由光电效应方程（为遏止电压），根据图乙可知，曲线I对应的遏止电压小于曲线II对应的遏止电压，则曲线I对应的光子的能量小于曲线II对应的光子的能量，可知，I是氢原子从能级4跃迁到能级2所发出的光，故A错误； B．根据题意，由光电效应方程和动能定理有， 联立解得，故B正确； C．图甲中变阻器滑动触头P在a点时光电管接反向电压，P在b点时接正向电压，所以P从a向b移动过程中，电流会先增大，当电流达到饱和电流时，电流将保持不变，故C错误； D．结合上述，I光对应的光子的能量小于II对应的光子的能量，则I光的频率小于II光的频率，光的频率越小，光的波长越大，则I光的波长大于II光的波长，Ⅰ、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅰ光的亮纹间距大，故D错误。 故选B。 7．C 【详解】A．根据德布罗意波长公式，任何实物粒子的波长与其动量 的关系均为 ，故A错误； B．根据双缝干涉条纹间距公式 当增大质子的发射速度v时，其动量 增大。由 可知，动量增大导致波长减小。波长减小，会导致干涉条纹间距变小，故B错误； C．动能与动量的关系为 即 代入波长公式得 动能相同。由于电子的质量远小于质子的质量，所以在分母上的质量越小，算出的动量越小，进而波长越大。因为电子的波长比质子长，根据 可知电子产生的干涉条纹间距会变大，故C正确； D．该实验证实了质子具有波动性，但质子是实物粒子，不是电磁波。物质波和电磁波是两种不同的概念，故D错误。 故选C。 8．B 【详解】碳14仅为红烧土中的少量成分，红烧土的总质量包含大量非放射性物质，不会随碳14衰变而大幅减少。因此经过5730年，剩余红烧土的总质量仅会略微减小，远大于，剩余碳14的质量是原有碳14质量的一半，而非红烧土总质量的一半，碳14原本占比极低，剩余质量远小于，故ACD错误，B正确； 故选B。 9．C 【详解】A．图甲中的③射线在电场中偏向正极板，可知带负电，是β射线，穿透能力不是很强，A错误； B．根据左手定则可知，图乙中的⑥射线带负电，是β射线，是电子流，可以穿透几毫米厚的铝板，B错误； C．图甲中的①射线在电场中偏向负极板，则是α射线；根据左手定则，图乙中的④射线带正电，是α射线，具有很强的电离能力，C正确； D．图甲中的②射线和图乙的⑤射线均为γ射线，不带电，具有较强的穿透能力，但是电离能力很弱，D错误。 故选C。 10．A 【详解】根据半衰期公式 这是一个以为底的指数函数，图像是一条单调递减、下凸的曲线。且由题知元素的半衰期T = 39万年，则39万年时 故选A。 11．D 【详解】根据核反应方程满足电荷数守恒可得 解得 故选D。 12．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。 13．C 【详解】A．核子结合成原子核释放的能量是结合能，不是比结合能，比结合能是平均每个核子对应的结合能，故A错误； B．的质量数为16，即核子数为16，从图中读出其比结合能约为，因此结合能为 不是，故B错误； C．从比结合能曲线可知，的比结合能大于，比结合能越大原子核越稳定，因此比稳定，故C正确； D．的比结合能最大，但结合能=比结合能×核子数，的核子数远大于，总结合能更大，故D错误。 故选C。 14．A 【详解】A．该β衰变释放能量，根据质能方程，反应存在质量亏损，即的质量等于质量、电子质量与亏损质量之和，因此的质量比的大，故A正确； B．结合能是核子结合成原子核时释放的能量，或把原子核拆分为自由核子所需的能量，是衰变过程的释放能，不是的结合能，故B错误； C．衰变释放能量，说明生成物的总结合能大于反应物的结合能，因此的结合能大于的结合能，二者不相等，故C错误； D．β衰变产生的电子来自原子核内中子转化为质子的过程，不是核外电子，故D错误。 故选A。 15．D 【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，的电荷数为，质量数为，可知是中子，不是电子，故A错误； B．该核反应释放能量，存在质量亏损，因此反应前总质量大于反应后总质量，即，不满足该等式，故B错误； C．释放的核能等于生成物总结合能减去反应物总结合能，中子为自由核子、结合能为0，故释放的核能，故C错误； D．核聚变反应释放能量，说明生成的原子核更稳定，而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D正确。 故选D。 16．A 【详解】A．核反应满足质量数守恒和电荷数守恒，对反应，设中微子质量数为、电荷数为 可得， 解得，故A正确； B．强子是参与强相互作用的粒子，质子、中子属于强子，中微子属于轻子，不参与强相互作用，故B错误； C．正电子与电子的总静质量为，根据质能方程，质量亏损释放的总能量为，即两个光子的总能量为，故C错误； D．正电子和电子形成的整体几乎静止，总动量为0，若只产生一个光子，光子动量不为0，违反动量守恒定律，因此不可能只产生一个光子，故D错误。 故选A。 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 $