专题16 原子结构和波粒二象性原子核-【创新大课堂】高考物理五年（2022-2026年）真题分类汇编168优化重组卷

其中△U-C(T-T。) w=-(mg+pnS》吉A 联立解得Q=吉(CT十mgh十pnSh) 专题十六原子结构和波粒二象性原子核 1.D2.A3.C4.B5.B6.A7.C8.B9.B10.BD 11.B12.A13.C14.D15.C16.A17.C18.B19.A 20.C21.D22.D23.BD24.A25.AC26.A27.B 28.B29.B30.C31.ABC32.D33.B34.D35.C 36.C37.D38.A39.C40.C41.C42.B43.AB 专题十七力学基础实验与创新实验 1.解析测量薄膜压缩时间十仪器读数十数据处理(2)③由题！ 图1(b)可知A位置对应的读数为26.28cm,B位置对应的读} 数为20.00cm,则s1-26.28-20.00(cm)=6.28cm,小球的 下落过程做匀加速运动，由一段时间内的平均速度等于中间时！ 制的醉时连度可知小球在B位显处的建度，=”2，小球从 A位置到C位置，由△=aT可知小球运动的加速度大小为！ =21,小球从B位置到C位置由速度时间公式可得小球 T2 在C位重处的造度阳=十aT-327 ④由题图2可得Ip为158a,u.时F=100N. ⑤结合③分析，代入数据得2=3.425m/s,则t- _2m=2.06×! F 10-3s. 答案(2)③6.28(6.26~6.30均可)4+232二 2T 2T ④100⑤2.06×103 2,解析测量速度和加速度十数据处理 ()在使用打点计时器进行实验时，为了确保打点稳定并充分 利用有限长度的纸带记录完整的运动过程，应先接通电源使打： 点计时器打点稳定后再释放纸带使其随运动物体一起运动，A! 错误，B正确. (2)打点计时器所用电源的颜率为50Hz,则打点计时器打，点周： 期为T==0.02s,由题图可知，纸带上P点左侧相年点刻 度为2.40cm,右侧相邻点刻度为3.62cm,又P点左右相邻，点 间的平均速度代表该点的瞬时速度，则P点的瞬时速度为！ 0p=3.62,240)X102m/s=0.305m/s. 2×0.02 (3)由题图可知P、Q两，点间的时间间隔为△t=10T=0.2s,则1 由加速度的定义可得P,Q两点间的平均加速度为a=0、迎 △t =1.28m/s2. 答案(1)B(2)0.305(0.303~0.308均可)(3)1.28(1.26 1.29均可) 3.解析探究加速度与力、质量的关系十实验操作十数据处理十！ 误差分析(1)探究加速度与力、质量关系的实验时，将槽码与！ 槽码盘的重力近似为绳子拉力，则需平衡摩擦力，实验中应将 木板一端垫高.(2)该实验采取控制变量法，探究加速度a与质！ 量的关系时，小车受到的力F保持不变，利用图像法处理数！ 22 据时，需使图线拟合为直线更直观，即图像斜率为定值，由牛顿 第二定律F=ma可知a一】图像的斜率不变，A正确；无论m 怎么变化，am为定值，也可判断a、m成反比关系，C正确. (3)采用甲同学的方法进行实验时，设小车的质量为，单个槽 码的质量为M,槽码个数为n,忽略槽码盘的质量，对小车和槽 码根据牛顿第二定律分别有T=na、nMg一T=nMa,联立解得 ,,；采用乙同学的方法进行实验时，设槽码个数总共】 n 为个，小车上放有k个槽码，根据牛顿第二定律有T=(n十 kM)a、(n-)Mg-T=(n一)Ma,联立解得T=M+(n一 )Mg,因此采用甲同学的方法时，当槽码总质量远小于小车质 量时槽码的重力与绳子拉力相等，采用乙同学的方法时，当单 个槽码质量较小时槽码的重力与绳子拉力相等，则乙同学的方 法可以更好地减小误差。 答案(1)一端垫高(2)AC(3)乙 1.解析验证机械能守恒定律十实验操作十数据处理(1)根据 题图1可知，本实验的实验原理是通过验证重锤重力势能的减 少量等于动能的增加量，来验证机械能守恒定律，验证的关系 式为mgh=之m2,因为等式两边的质量可以消去，所以测量 重锤的质量（步骤③）不是必需的；又测量重锤下落的高度和速 度均能通过打点计时器与纸带完成，按照打点计时器与纸带的 使用规则可知，应先接通打点计时器的电源，打点计时器工作 稳定后再释放纸带，步骤②错误，所以步骤①④⑥⑤是必需且 正确的，正确实验操作排序为④①⑥⑤.(2)重锤带动纸带做匀 加速直线运动，某段时间中间时刻的速度等于该段时间的平均 速度，所以打出B点时重锤下落的速度大小"B=C= 2 (20.34-13.20)X50×102m/s=1.79m/.(3)若机械能守 2 1 恒，对重锤有mgh=之m,整理得记=2gh,所以v2-h图线 应通过原点且斜率为2g.由题图3可知直线的斜率k= 1 5.6-1.4 0.295-0.075m/s2=19.1m/s2.(4)7= mgh-m mgh 10%=1一2g ×100%，代入数据解得7=2.6%. 答案(1)④①⑥⑤(2)1.79(3)通过2g19.1(19.0也 可)4- 2.6(3.1也可) 5,解析探究加速度与力、质量的关系十实验操作十数据处理 (1)平衡阻力的原理是调整轨道的倾斜度，使小车重力沿斜面 向下的分力来平衡小车运动时打点计时器对小车（含纸带）的 阻力及其他阻力，故平衡阻力的方法应是调整轨道的倾斜度 使小车在不受牵引时能施动纸带沿轨道匀速运动，℃正确. (2)①由题图丙的a-t图像可知t一4s时，物体的加速度取负 值，又竖直向上为正方向，则一4s时物体的加速度竖直向下， 则物体处于失重状态.②以竖直向上为正方向，对物体受力分 析，由牛颜第二定律可得Fy一mg=m,变形得a=FN一g, 则a一FN园像的斜率为加，纵藏距为一，若将物体的质量增专题十六 原子结构 考向一光电效应、波粒二象性 1.(2026·广东卷，4分)核钟是基于原子核能级跃 迁来建立高精度时间标准的装置，原子核可吸 收光子发生类似原子的能级跃迁.现有一种激 光能够激发某原子核从基态跃迁至激发态，其 能级差约为1.3×10一18J,普朗克常量h=6.6 ×10-34J·s,真空中光速c=3.0×108m/s. T 关于该激光，下列说法正确的是 A.光强倍增，此能级跃迁不能发生 B.光强减半，此能级跃迁不能发生 C.频率约为2.0×1016Hz D.波长约为1.5×10-7m 園 2.(2026·贵州卷，4分)如 光束 图，密闭真空中，有一竖 窗口 直放置的金属靶和水平 放置的两平行极板，极板 那 与金属靶受光面垂直，板 间存在竖直向上的匀强 电场E.用频率为1和2的光分别照射靶时， 垂直靶面逸出最大初动能分别为Ek1和Ek2的 光电子，经狭缝S1、S2后进入电场，分别落到 称 下极板M、N处.忽略极板边缘效应及电子间 的相互作用，则 ( A.Ekl<Ek2,1<v2 B.EkI<Ek2,1>2 蜜 C.Ek1>Ek2,1<2 D.Ek1>Ek2,1>2 3.(2026·湖北卷，4分)光伏产业已发展成为我 国新能源三大名片之一.太阳能电池发电时， 材料原子中的电子被光子激发（这也是一种光 电效应)，激发后的电子向电池负极移动，形成 一个持续的电动势.关于太阳能电池，下列说 法正确的是 和 A.任何频率的光均可使太阳能电池发电 B.太阳光的能量可以全部转化为电池的电能 剂 C.太阳能电池在多云的白天，仍然可以发电 D.太阳能电池发电的功率与太阳光的照射方 向无关 4.(2026·陕晋宁青卷，4分)正电子+9e与电子 -9e湮没产生的光子是探测中微子的重要信 号.一个静止的正电子与一个静止的电子湮没 攀 转化为两个Y光子，该过程动量和能量都守 恒.已知正电子与电子的质量均为m,光速为 c,普朗克常量为h,则这两个Y光子 ( ) A.总能量为mc2 B.频率均为mc2 郑 C.总动量为2mc D.波长均为贸 5.(2026·云南卷，4分)云南省锡、铟等有色金 出 属储量丰富.已知锡和铟的逸出功分别为 4.42eV和4.09eV,若用光子能量为4.30eV 的紫外线分别照射这两种金属，则 和波粒二象性) 原子核 A.只有锡能发生光电效应 B.只有铟能发生光电效应 C.锡和铟都能发生光电效应 D.锡和铟都不能发生光电效应 6.(2025·广西卷，4分)已知金属铷、钾、钠、钙的 逸出功分别为2.13eV、2.25eV、2.29eV、 3.20eV.用光子能量为2.20eV的单色光照射这 些金属的表面，能逸出光电子的金属是( A.铷 B.钾 C.钠 D.钙 7.(2025·陕晋宁青卷，4分)我国首台拥有自主 知识产权的场发射透射电镜TH一F120实现 了超高分辨率成像，其分辨率提高是利用了高 速电子束波长远小于可见光波长的物理性质， 一个静止的电子经100V电压加速后，其德布 罗意波长为入，若加速电压为10kV,不考虑相 对论效应，则其德布罗意波长为 A.100入 B.10入 c.1 D.100入 8.(2025·山东卷，3 3金属编号 分)在光电效应实 0 验中，用频率和强 度都相同的单色光 -2 分别照射编号为 1、2、3的金属，所 得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能 Ek的大小关系正确的是 ( A.Ek1>Ek2>Ek3 B.Ek2>Ek3>Ek C.Ek3>Ek2>Ek D.Ek3>Ek>Ek2 9.(2025·广东卷，4分)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Ek,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E 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Ek 10.(多选)(2024·吉林卷，6分)X射线光电子 能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电 子，并对光电子进行分析的科研仪器.用某一 频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电 子，若增加此X光的强度，则 A.该金属的逸出功增大 B.X光的光子能量不变 C.逸出的光电子最大初动能增大 D.单位时间逸出的光电子数增多 11.(2024·湖南卷，4分)量子技术是当前物理 学应用研究的热点，下列关于量子论的说法 正确的是 ) 33 A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从 某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以 让电子从该金属表面逸出 C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散 射后仅有波长小于原波长的射线成分 D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不 具有波动性 12.(2023·辽宁卷，4 劈裂前 劈裂后 分)原子处于磁场 中，某些能级会发 生劈裂.某种原子 能级劈裂前后的部 分能级图如图所 ① ②③④ 示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①② ③④.若用①照射某金属表面时能发生光电 效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek,则 A.①和③的能量相等 B.②的频率大于④的频率 C.用②照射该金属一定能发生光电效应 D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动 能小于Ek 13.(2022·湖南卷，3分)关于原子结构和微观 粒子波粒二象性，下列说法正确的是( A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱 的分立特征 B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动 的规律 C.光电效应揭示了光的粒子性 D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电 子的粒子性 考向二原子的结构 14.(2026·江苏卷，4分)氢原子基态轨道的能 量为E1,激发态轨道的能量为E2,已知普朗 克常量为h.则电子从该激发态跃迁至基态 轨道释放的光子频率为 A.E B.E2 C.-E D.E2-E h 15.(2024·江西卷，4分)近年 -E. 来，江西省科学家发明硅 衬底氮化镓基系列发光二 2.20eV 极管(LED),开创了国际 上第三条LED技术路线， -E 某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示， 若能级差为2.20eV(约3.52×10-19J),普 朗克常量h=6.63×10一34J·s,则发光频率 约为 A.6.38×1014Hz B.5.67×1014Hz C.5.31×1014Hz D.4.67×1014Hz 16.(2024·新课标卷，6分)三位科学家由于在 发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了 -13 2023年诺贝尔化学奖，不同尺寸的量子点会 发出不同颜色的光.现有两种量子点分别发 出蓝光和红光，下列说法正确的是 A.蓝光光子的能量大于红光光子的能量 B.蓝光光子的动量小于红光光子的动量 C.在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度 D.蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空 气中传播时的频率 17.（2023·新课标卷，6分)铯原子基态的两个 超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的 频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级 为10一5eV,跃迁发射的光子的频率量级为 (普朗克常量h=6.63×10一34J·s,元电荷 e=1.60×10-19C) ( ) A.103 Hz B.105 Hz C.109 Hz D.1012Hz 18.(2022·浙江卷，3分)如 n EleV 图为氢原子的能级图.大 -0.85 量氢原子处于n=3的激 -1.51 -3.40 发态，在向低能级跃迁时 放出光子，用这些光子照 -13.6 射逸出功为2.29eV的 金属钠.下列说法正确的是 ( A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV B.n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大 C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到 n=4激发态 19.(2022·广东卷，4分)目前科学家已经能够制备 出能量量子数n较大的氢原子.氢原子第n能 级的能量为E= 之其中E=-13.6eV.如图 是按能量排列的电磁波谱，要使n=20的氢原 子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢 离子，被吸收的光子是 ( 红外线 见 紫外线 X射线 光 10-2 10 100 10 102 10 能量(eV) A.红外线波段的光子 B.可见光波段的光子 C.紫外线波段的光子 D.X射线波段的光子 考向三原子核 20.(2026·山东卷，3分)我国钍资源丰富并成 功实现了钍-铀核燃料转换，开辟了核燃 料供应的新途径.转换过程的中间核 素Pa可能会经历两种核反应，反应式 为2Pa+X→281Pa,23Pa→288U+Y,则 X、Y分别是 () A.oc.on B.dn、H C.bn、-9e D._9e、}H 21.(2026·湖南卷，4分)关于原子核衰变，下列 说法正确的是 A.原子核发生α衰变时，电荷数增大 B.原子核发生α衰变时，质量数增大 C.衰变产生的Q粒子穿透能力强，可以穿透 几厘米厚的铅板 D.理论研究表明，2Rn(氡核)可能在一次衰 变过程中放出两个α粒子，则其衰变方程 为26Rn→2He+2Pb 22.(2026·湖北卷，4分)2025年6月，我国成功 掌握商用堆生产钇-90(Y)玻璃微球的技 术，可实现批量化生产.在核反应堆中，9Y 由核反应39Y+X→9Y生成，则 A.X是质子 B.X是电子 C.a=90 D.b=0 23.(多选)(2026·四川卷， 6分)分离轴238和铀 235常采用离心分离技 术.将含有轴238和轴 235两种同位素的气态 六氟化铀(238UF6和235 UF6)在高速转动的气体离心机中进行分离， 如图所示.则 A.图中a为235UF6分子 B.图中b为235UF6分子 C.轴238和轴235的中子数相同 D.轴238和轴235的质子数相同 24.(2026·江苏卷，4分)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1，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 mf剩余粒子质量 剩余粒子质量 mot mi. 2 mo 01239/万年 01239t/万年 1 B md剩余粒子质量 m剩余粒子质量 1 1 012391万年 01239 t/万年 0 25.(多选)(2025·福建卷，6分)某核反应方程 为H+3H→He+}n+17.6MeV,现真 空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核 与氚核相撞，发生该核反应，设反应释放的能 量（远大于碰前氘核和氚核的动能）全部转化 为He与}n的动能，则 ( A.该反应有质量亏损 B.该反应为核裂变 C.n获得的动能约为14MeV D.He获得的动能约为14MeV 26.(2025·云南卷，4分)2025年3月，我国科学 家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发 布，标志着我国在核能技术领域与微型核电 池领域取得突破.碳14的衰变方程为 4C→14N+X,则 A.X为电子，是在核内中子转化为质子的过 程中产生的 B.X为电子，是在核内质子转化为中子的过 程中产生的 C.X为质子，是由核内中子转化而来的 D.X为中子，是由核内质子转化而来的 27.(2025·河南卷，4分)由于宇宙射线的作用， 在地球大气层产生有铍的两种放射性同位素 Be和l9Be.测定不同高度大气中单位体积内 二者的原子个数比.可以研究大气环境的变 化.已知Be和19Be的半衰期分别约为53天 和139万年.在大气层某高度采集的样品中， 研究人员发现Be和lBe的总原子个数经过 106天后变为原来的是，侧采集时该高度的大 气中Be和9Be的原子个数比约为() A.1:4B.1:2C.3:4D.1:1 28.(2025·安微卷，4分)2025年4月，位于我国 甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳 定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈 出关键一步.该技术利用钍核(2Th)俘获x 个中子(0n),并发生y次B衰变，转化为易裂 变的铀核(2弱U),则 A.x=1,y=1 B.x=1,y=2 C.x=2,y=1 D.x=2,y=2 29.(2025·湖南卷，4分)关于原子核衰变，下列 说法正确的是 A.原子核衰变后生成新核并释放能量，新核 总质量等于原核质量 B.大量某放射性元素的原子核有半数发生衰 变所需时间，为该元素的半衰期 C.放射性元素的半衰期随环境温度升高而变长 D.采用化学方法可以有效改变放射性元素 的半衰期 30.(2025·湖北卷，4分)PET(正电子发射断层 成像)是核医学科重要的影像学诊断工具，其 检查原理是将含放射性同位素（如8F)的物 质注入人体参与人体代谢，从而达到诊断的 目的.18F的衰变方程为8F→X十9e十8v,其 中。是中微子.已知8F的半衰期是110分 钟.下列说法正确的是 ) A.X为1O B.该反应为核聚变反应 C.1克18F经110分钟剩下0.5克8F D.该反应产生的8v在磁场中会发生偏转 31.(多选)(2025·黑吉辽蒙卷，6分)某理论研 究认为，1Mo原子核可能发生双B衰变，衰 变方程为18Mo→Ru+y_9e.处于第二激 发态的Ru原子核先后辐射能量分别为 0.5908MeV和0.5395MeV的Y1、Y2两光 子后回到基态.下列说法正确的是() A.A=100 B.y=2 C.Y1的频率比Y2的大 D.Y1的波长比Y2的大 32.(2024·山东卷，3分)2024年是中国航天大 年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部 分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池. 已知Sr衰变为8Y的半衰期约为29年； 2Pu衰变为影U的半衰期约为87年.现用 相同数目的8Sr和2Pu各做一块核电池，下 列说法正确的是 () A.8Sr衰变为9Y时产生a粒子 B.28Pu衰变为23U时产生3粒子 C.50年后，剩余的Sr数目大于38Pu的数目 D.87年后，剩余的8Sr数目小于238Pu的数目 33.(2024·湖北卷，4分)硼中子俘获疗法是目 前治疗癌症最先进的手段之一，9B十。n→3X 十Y是该疗法中一种核反应的方程，其中 X、Y代表两种不同的原子核，则 () A.a=7,b=1 B.a=7,b=2 C.a=6,b=1 D.a=6,b=2 34.(2024·河北卷，4分)锂是新能源汽车、储能 和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表 明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际 物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核 反应方程为C十H>Ii+2H十X,式中的 X为 A.on B.e C.e D.He 35.(2024·全国甲卷，6分)氘核可通过一系列 聚变反应释放能量，总的反应效果可用6H →22He+xn+yip+43.15MeV表示，式中 x、y的值分别为 () A.x=1,y=2 B.x=1,y=3 C.x=2,y=2 D.x=3,y=1 36.(2023·全国乙卷，6分)2022年10月，全球 众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴， 其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜 等装置在该事件观测中作出重要贡献.由观 测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放 的能量量级为1048J.假设释放的能量来自于 物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量 量级为（光速为3×108m/s) () A.1019kg B.1024kg C.1029kg D.1034kg 37.(2023·全国甲卷，6分)在下列两个核反应 方程中 X+14N→Y+1gO Y+Li→2X X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分 别表示X的电荷数和质量数，则 ( A.Z=1,A=1 B.Z=1,A=2 C.Z=2,A=3 D.Z=2,A=4 38.(2023·湖南卷，4分)2023年4月13日，中 国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置 (EAST)创下新纪录，实现403秒稳态长脉 冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的 最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关 于核反应的说法正确的是 A.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变 释放的核能更多 B.氘氚核聚变的核反应方程为H十H→ 2He+_9e C.核聚变的核反应燃料主要是铀235 D.核聚变反应过程中没有质量亏损 39.(2023·海南卷，3分)钍元素衰变时会放出B 粒子，其中3粒子是 A.中子B.质子 C.电子 D.光子 40.(2022·全国甲卷，6分)两种放射性元素的 半衰期分别为to和210，在1=0时刻这两种 元素的原子核总数为N,在t=2。时刻，尚未 衰变的原子核总数为，则在1=时刻，尚 未衰变的原子核总数 ( A.12 R母 c 41.(2023·浙江6月，3分)“玉兔二号”装有核 电池，不惧漫长寒冷的月夜.核电池将28Pu 衰变释放的核能一部分转换成电能.3Pu的 衰变方程为28Pu→U+He,则 A.衰变方程中的X等于233 B.He的穿透能力比Y射线强 C.28Pu比U的比结合能小 D.月夜的寒冷导致8Pu的半衰期变大 42.(2022·山东卷，3分)碘125衰变时产生y射 线，医学上利用此特性可治疗某些疾病.碘 125的半衰期为60天，若将一定质量的碘 125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘 125的质量为刚植入时的 ) A话 B c D.2 43.(多选)(2022·浙江卷，2分)秦山核电站生 产14C的核反应方程为4N十n→1C+X,其 产物C的衰变方程为C→1N十_9c.下列 说法正确的是 ( ) A.X是1H B.1C可以用作示踪原子 C._9e来自原子核外 D.经过一个半衰期，10个14C将剩下5个