2021届高考备考物理二轮复习汇编：原子结构、原子核和波粒二象性（原卷+解析卷）

原子结构、原子核和波粒二象性【原卷】

1.（2021•薪春县第一高级中学高三专题练习）关于近代物理知识，下列判断

正确的是（）

A.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

B.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量可能小于该原子核的结

合能

C.如果一个粒子和一个中子的德布罗意波长相等，那么它们的总能量相同

D.康普顿效应表明光不仅具有能量，而且具有动量

2.（2021•湖南高三月考）太阳内部发生的核反应模式之一是质子一质子循环，

即四个;H结合生成一个;He,并释放出大量能量，其链式反应方程为①

:H+：HTH+：e+iz,②:H+；HT；He+y,③;He+；Hef；He+2；H,下列说法正确的是

（）

A.②反应中，释放了Y光子，则②反应为衰变反应

B.循环结果可表示为4；Hf；He+2；e+u

C.四个;H生成一个;He过程中存在质量亏损

D.核电站中的核反应方式与太阳内部发生的主要核反应方式相同

3.（2021•山东德州市«高三期末）已知普朗克常量为〃=6.63X1O3J.S,元电荷

e=1.60xl0-19C,如图所示为金属钙的遏止电压〃随入射光频率。变化的图像，

图像中外的数值约为（）

C.2.1X1033D.4.8x1033

4.（2021•辽宁高三专题练习）如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c

三种跃迁时,释放光子的波长分别是人,、入八人“下列关系式正确的是（）

E/eV

0

3-1.51

2-3.40

-13.60

B-C2,=-^-

A.入方=入a+入c"4+44+4

D.44+4

5.（2021•贵州六盘水市•高三一模）2020年12月4日，被称为“人造太阳”

的核聚变装置一中国环流器号M实现首次放电，这标志着我国的核电研究再

次取得重大进步。下列属于核聚变反应的是（）

A.膘Uf2噂Th+；HeB.[N+：He

C.；H+；H-*；H+；HD.2；；u+：n-%Ba+累Kr+3：n

6.（2021•新疆乌鲁木齐市・高三一模）2020年12月4日，我国新一代“人造

2

太阳”中国环流器二号M装置实现首次放电，标志着我国可控核聚变技术取

得了重大突破。核聚变中，一种常见的核反应方程为：：H+；H?；E（式

中£为能量），贝!）（）

A.X是中子，反应后总质量减少会

B.X是中子，反应后总质量增加会

C.X是质子，反应后总质量减少会

D.X是质子，反应后总质量增加会

7.（2021•山东泰安市-高三期末）氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子

处于炉4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属钙，能使

金属钙逸出光电子的光子频率有（金属钙的逸出功为3.20eV）（）

nE/eV

00-----------------------------------------------0

4,-0.85

3-----------------------------1.51

2-----------------------------3.4

1--------------------------13.6

A.3种B.4种

C.5种D.6种

8.（2021•安徽黄山市-高三期末）以下对物理现象和物理规律的认识中正确

的是（）

A.只要照射到金属表面的光的强度足够强就一定能产生光电效应现象

B.当给放射性材料加热时其衰变进程将加快

3

C.卢瑟福利用。粒子轰击氮核从而发现了原子核中有中子

D.原子核中的中子可以放出一个电子变成一个质子

9.（2021•广东深圳市•高二期末）如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，

当用紫外线照射锌板时，验电器两金属箔片张开，用带负电的导体棒接触锌

板，又可观察到验电器两金属箔片张角变小，其原因是（）

A.紫外线电离空气，使锌板带正电

B.紫外线自身带微量正电荷

C.锌板发生光电效应，释放出了正的光电子

D.锌板表面射出电子，锌板和两金属箔片均带正电

10.（2021•广东深圳市-高二期末）氢原子的能级示意图如图所示，在氢原子

由炉1的状态激发到比4的状态，最后又回到比1的状态的过程中，以下说

法正确的是（）

Z

〃£o/eV

8

.75

4,5

2-TO1

3-------------------3.40

1-----------------13.60

4

A.可能用来激发的光子能量有6种

B.最多可以发出的光子能量有8种

C.可能发出的光子的最大能量为12.75eV

D.可能发出的光子的最小能量为0.85eV

11.（2021•河南南阳市-高三期末）利用如图所示的装置观察光电效应现象,

将光束照射在金属板上,发现验电器指针没有张开。欲使指针张开,可（）

验电器金属板

A.改用逸出功更大的金属板材料

B.改用频率更大的入射光束

C.增加该光束的照射时间

D.增大该光束的强度

12.（2021•云南昆明市•昆明一中高三月考）铀腰U衰变成韶检Rn,氨核常Rn

不稳定，会进一步衰变成2；；Po,其半衰期为3.8天,下列说法正确的是（）

A.铀膘U衰变成器常Rn要经历4次&衰变和3次B衰变

B.4个氢核常Rn经过3.8天后还剩下2个

C.2矍P。的比结合能大于膘u的比结合能

D.通过升高温度，可以缩短氨核的半衰期

5

13.（2021•山东省昌乐第一中学高三期末）根据光的波粒二象性可知，光与其

他物体发生相互作用时表现出粒子性，波长为力的光子能量为E=动量

为〃=3,/?为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度。科研人员用强激光

竖直向上照射一水平放置的小玻璃片，激光子全部被吸收，产生的“光压”

把小玻璃片托在空中。若小玻璃片质量为机，重力加速度为g,则激光的发

射功率为（）

14.（2021•全国高三专题练习）氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、。分

别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、Ac三种跃迁过程中，

放出光子的能量和波长分别是左、瓦、瓦和乙、4、Ac,贝！j（）

A.九=乙+4cB.~T=~T+TC.4b=1a4c

D.区三K+及

15.（2021•全国高三专题练习）P子与氢原子核（质子）构成的原子称为R氢

原子（hydrogenmuonatom）。它在原子核物理的研究中有重要作用。如图所

示为P氢原子的能级示意图，假定光子能量为£的一束光照射容器中大量处

6

于上2能级的U氢原子，U氢原子吸收光子后，发出频率为VI、V2、V

V4、V5和V6的光，且频率依次增大，则（）

〃Eo/eV

8

50

4-101.2

3-158.1

-281.1

2

-632.4

1----------------------------------2529.6

A.口氢原子吸收光子后处于炉5能级B.11氢原子吸收光子

后处于用4能级

C.£等于力（v6-vJD.£等于力（v5-v2）

16.（2021・山东德州市-高三期末）2020年12月4日，一个应该载入世界核

聚变史册的日子。核聚变关键装置''中国环流器二号M装置”首次放电，标

志着我国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造和运行技术。该装

置内释放核能的核反应方程为:H+：Hf：He+X,对此以下说法正确的是（）

A.核反应产物中的X粒子为

B.反应后核子的总质量等于反应前核子的总质量

C.反应后产生的新核的比结合能变大

D.该核反应也是世界各地正在运行的核电站中的主要核反应

17.（2021•全国高三专题练习）由图可得出的结论是（）

7

2.23MeV

7光子

A.质子和中子的质量之和小于笊核的质量

B.质子和中子的质量之和大于笊核的质量

C.笊核分解为质子和中子时要吸收能量

D.质子和中子结合成笊核时要吸收能量

18.（2021•山东滨州市•高三期末）如图所示，大量处于激发态（〃=4）的氢

原子，向较低能级跃迁时，下列说法正确的是（）

nE/eV

oo-......................0

4---------------------0.85

3--------------------1.51

2---------------------3.40

1---------------------13.6

A.最多只能放出6种不同频率的光子

B.从〃=4能级跃迁到〃=1能级氢原子的能量变大

C.从〃=4能级跃迁到〃=1能级放出的光子波长最长

D.从〃=4能级跃迁到〃=2能级放出的光子能使某种金属发生光电效应，则从

〃=2能级跃迁到〃=1能级放出的光子，也一定能使该种金属发生光电效应

19.（2021•广东深圳市-高二期末）核潜艇制造专家黄旭华获得2019年国家

最高科学技术奖。我国核潜艇是以核反应炉为动力来源的潜艇，其核反应堆

8

中可能的一个核反应方程为空U+；n-啜Ba+黑Kr+x：n下列说法正确的是（）

A.该核反应属于原子核的衰变

B.其中Ba核的平均结合能比U核的小

C.该核反应方程式中尸3

D.该反应堆中发生的是链式反应，因每次生成的/会使新铀核连续不断地发

生裂变

20.（2021•河北高三月考）用频率分别为丫和"的光照射某种金属材料，两种

情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为1：3,已知普朗克

常量为力，则该金属的逸出功为（）

21.（2021•云南高三一模）下列说法正确的是（）

A.大量氢原子从〃=4激发态跃迁到基态最多能发出6种不同频率的光

B.通过加压或降温的方法，可以改变放射性元素的半衰期

C.根据波尔理论可知，电子可以绕原子核沿任意轨道做匀速圆周运动

D.铲Th的半衰期是24天，32个铲Th核经过72天后一定剩下4个STh核

22.（2021•山西晋中市-高三月考）2020年12月1日报道：中国科学院成都

研究所的“人工太阳”将在2020年年底投入使用，这一科技成果令世界各国

科学界刮目相看。人工太阳是利用质核核聚变实现的，反应方程是

；H+：H—＞；He+；n,下列说法正确的是（）

9

A.该反应过程中满足电荷守恒和质量守恒

B.重核裂变比轻核聚变更为安全、清洁

C.聚变反应相比裂变反应中平均每个核子释放的能量多

D.目前核反应堆产生的能量主要来自轻核聚变

23.（2021•辽宁高三月考）下列有关原子物理的说法正确的是（）

A.核反应中释放核能时，核子的比结合能增大

B.原子核的结合能越大越稳定

C.卢瑟福通过核反应：N+；HeT7o+x发现了中子

D.8射线是原子核中的质子衰变成中子而释放出来的电子流

24.（2021位沙市糊南师大附中高二期末）如图所示，已知用光子能量为2.82eV

的紫光照射光电管中｛极板的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转。若将

电路中的滑动变阻器的滑片尸向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减

小到零，此时电压表读数为1.00V（e=1.60xl0-9C）,则《极板的金属涂层的逸

出功约为（）

A.6.1X10-19JB.4.5xlO-l9JC.2.9X10-19JD.1.6X10-|9J

10

25.（2021-长沙市-湖南师大附中高二期末）下列说法中正确的是（）

A.黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射

强度的极大值向波长较长的方向移动。普朗克在对黑体辐射的研究时，提出

了光子的假说

B.光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性

C.电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性

D.光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是

光子自身的固有性质

26.（2021•薪春县第一高级中学高三专题练习）用能量为瓦的光照射大量处于

基态的氢原子,发现氢原子可以辐射6种颜色的光,氢原子能级图如图所示，

各色可见光的波长和光子能量如下表所示，下列说法正确的是（）

色光红橙黄绿蓝靛紫

光子波长范围622-7597-6577-5492-5455-4350-4

/fun702297779255

光子能量范围1.61-2.00-2.07-2.14-2.53-2.76-

^V2.002.072.142.532.763.10

11

A.A=12.09eV

B.辐射6种颜色的光中包含红光

C.辐射6种颜色的光中有三种可见光

D.氢原子从基态跃迁到高能级，电子的动能增大，原子的电势能增大

27.（2021•广东高三月考）氢原子的能级图如图所示，当氢原子从〃=2能级向

低能级跃迁时，辐射的光子恰好能使金属尸发生光电效应，下列说法正确的

是（）

nE/eV

4-------------0.85

3--------------1.51

2--------------3.4

j-------------13.6

A.大量的氢原子从"=5能级向低能级跃迁辐射出的光子中有6种频率的光子

能使金属尸发生光电效应

B.金属尸的逸出功叱,有可能大于10.2eV

C.静止的电子经电场加速后，撞击氢原子使其由基态跃迁到激发态，电子的

加速电压至少为12.09V

D.若用氢原子从〃=4能级跃迁到最低能级时辐射的光子照射金属尸，则此时

的遏止电压为2.55V

28.（2021・江苏高三月考）下列说法正确的是（）

A.比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核要释放核能

12

B.重核发生裂变时需要吸收能量

C.核力是核子间的万有引力和库仑力的合力

D.中子与中子之间的核力一定大于中子与质子间的核力

29.（2021•湖北高三月考）已知四个氢核可聚变成一个氢核，同时放出两个正

电子，若未来核电站能使氢完全聚变，则一座100万千瓦的核电站每年

（r=3.i5xio7s）大约需要消耗的氢的质量为（氢核的质量为1.0078U,氢核的

231

质量为4.0026U,1U^J1.66xl0^kg,/VA=6.02xl0mor）（）

A.20kgB.50kgC.150kgD.200kg

30.（2021•北京高三专题练习）太阳光垂直射到地面上时，地面S=In?的面积

上接收的太阳光的功率P=1.4kW其中可见光部分约占45%,普朗克常量h=

6.6X10-34J*SO（结果保留2位有效数字）

（1）假如认为可见光的波长约为^=0.55um,日地间的距离41.5X10、，

估算太阳每秒辐射出的可见光子数为多少；

（2）若已知地球的半径向=6.4X106m,估算地球接收的太阳光的总功率。

原子结构、原子核和波粒二象性

1.（2021•薪春县第一高级中学高三专题练习）关于近代物理知识，下列判断

13

正确的是（）

A.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

B.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量可能小于该原子核的结

合能

C.如果一个粒子和一个中子的德布罗意波长相等，那么它们的总能量相同

D.康普顿效应表明光不仅具有能量，而且具有动量

【答案】D

【详解】

A.黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化的特性，即黑体辐射是不连

续的，是一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，故A错误；

B.自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能,

故B错误；

C.根据德布罗意波的波长公式

A=-

P

可知如果一个粒子的德布罗意波长与中子相等，则它们的动量大小一定相同，

而总能量不相同，故C错误；

D.康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，故D正确。

故选D。

2.（2021•湖南高三月考）太阳内部发生的核反应模式之一是质子一质子循环，

即四个;H结合生成一个;He,并释放出大量能量，其链式反应方程为①

；H+；Hf：H+；e+v,②;H+；HfHe+y,③;He+；Hef；He+2；H,下列说法正确的是

()

14

A.②反应中，释放了Y光子，则②反应为衰变反应

B.循环结果可表示为4；H-；He+2：e+u

C.四个;H生成一个;He过程中存在质量亏损

D.核电站中的核反应方式与太阳内部发生的主要核反应方式相同

【答案】C

【详解】

A.②反应属于轻核聚变反应，故A错误；

B.循环结果可表示为4；HfHe+2；e+2〜故B错误；

C.四个;H生成一个;He过程中释放大量能量，存在质量亏损，故C正确；

D.核电站发生的核反应方式是重核裂变，故D错误。

故选Co

3.（2021•山东德州市•高三期末）已知普朗克常量为〃=6.63*10-力-元电荷

e=1.60xl0-19C,如图所示为金属钙的遏止电压〃随入射光频率。变化的图像，

图像中％的数值约为（）

【答案】A

【详解】

根据

hv-Wn=eUc

15

当u=0时

U,=当=-3.20丫

e

解得

明=5.12xlOT9j

当4=0时

l4

vo=^-=7.7xlOHz

h

故选A。

4.（2021•辽宁高三专题练习）如图所示，氢原子在不同能级间发生a、b、c

三种跃迁时,释放光子的波长分别是入，、入八人“下列关系式正确的是（）

nE/eV

000

3-1.51

2-3.40

-13.60

42AA

A.入方=入a+入cB2=-^-r4=-^-

"4,+44+4

儿4

D.4

々+4

【答案】C

【详解】

因为

瓦-En=hv=~

结合图可知

Eb=E★艮

16

所以有

hehehe

——---------1------

474A-

得

；二44

bA,+4

故ABD错误；C正确；

故选C。

5.（2021•贵州六盘水市-高三一模）2020年12月4日，被称为“人造太阳”

的核聚变装置一中国环流器号M实现首次放电，这标志着我国的核电研究再

次取得重大进步。下列属于核聚变反应的是（）

A.^U-*2^Th+：HeB.'^N+tHe-1O+；H

C.；H+；H-：H+；HD.aU+：nf^Ba+黑Kr+3：n

【答案】C

【详解】

选项A表示的是衰变，选项B表示的人工核转变，选项C表示的是轻核聚

变，选项D表示的是重核裂变。

故选C。

6.（2021•新疆乌鲁木齐市・高三一模）2020年12月4日，我国新一代“人造

太阳”中国环流器二号M装置实现首次放电，标志着我国可控核聚变技术取

得了重大突破。核聚变中，一种常见的核反应方程为：：H+；H?；E（式

中人为能量），则（）

A.X是中子，反应后总质量减少会

17

B.X是中子，反应后总质量一增加会F

C.X是质子，反应后总质量减少会

D.X是质子，反应后总质量增加会

【答案】A

【详解】

由于核反应过程中质量数，电荷数守恒，可知乃是中子，由爱恩斯坦的质能

方程AE=Amc2得，反应后总质量减少与，所以A正确；BCD错误；

C

故选A。

7.（2021•山东泰安市-高三期末）氢原子的能级分布如图所示，一群氢原子

处于炉4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时发出的光照射金属钙，能使

金属钙逸出光电子的光子频率有（金属钙的逸出功为3.20eV）（）

nE/eV

00-----------------------------------------------0

4,-0.85

3-----------------------------1.51

2-----------------------------3.4

1-13.6

A.3种B.4种

C.5种D.6种

【答案】A

【详解】

一群氢原子处于炉4的激发态，当它们向较低的能级跃迁时，共可以发出

C：=6

种光，这6种光的频率分别为

18

用一片=0.66eV,E4-£2=2.55eV,E4-El=12.75eV

E3-E2=1.89eV,心一耳=12.09eV,-f,=10.2eV

根据爱因斯坦光电效应方程，需要满足

£：,-£；„>3.20eV

一共有3种，故A正确，BCD错误。

故选A。

8.（2021-安徽黄山市-高三期末）以下对物理现象和物理规律的认识中正确

的是（）

A.只要照射到金属表面的光的强度足够强就一定能产生光电效应现象

B.当给放射性材料加热时其衰变进程将加快

C.卢瑟福利用。粒子轰击氮核从而发现了原子核中有中子

D.原子核中的中子可以放出一个电子变成一个质子

【答案】D

【详解】

A.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强

度无关，所以A错误；

B.放射性材料的衰变周期只是由原子核的本身性质决定，与它的物理、化学

状态无关，所以B错误；

C.卢瑟福利用。粒子轰击氮核从而发现了原子核中有质子，所以C错误；

D.〃衰变的实质是原子核中的中子可以放出一个电子变成一个质子，所以D

正确；

故选D。

19

9.（2021•广东深圳市•高二期末）如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，

当用紫外线照射锌板时，验电器两金属箔片张开，用带负电的导体棒接触锌

板，又可观察到验电器两金属箔片张角变小，其原因是（）

A.紫外线电离空气，使锌板带正电

B.紫外线自身带微量正电荷

C.锌板发生光电效应，释放出了正的光电子

D.锌板表面射出电子，锌板和两金属箔片均带正电

【答案】D

【详解】

当用紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板缺少电子带正电，与锌板

导线相连的验电器也带上正电，当用带负电的导体棒接触锌板，发生电中和，

带电量减少，从而使验电器两金属箔片张角变小。

故选D。

10.（2021•广东深圳市-高二期末）氢原子的能级示意图如图所示，在氢原子

由无1的状态激发到炉4的状态，最后又回到比1的状态的过程中，以下说

法正确的是（）

20

〃/

£/

o

ev

8

5

).7

4一

1

T

,5

2

1

3.40

----

----

3--

-13.60

---

----

1---

种

量有6

光子能

激发的

能用来

A.可

种

量有8

光子能

发出的

多可以

B.最

eV

12.75

能量为

的最大

的光子

能发出

C.可

eV

0.85

能量为

的最小

的光子

能发出

D.可

】C

【答案

】

【详解

其能

种，

有一

量只

子能

发的光

用来激

态，

4的状

到n=

态激发

l的状

由n=

A.

误；

A错

5eV

12.7

量为

o

，B

C：=6种

能量有

的光子

以发出

最多可

中，

过程

态的

1的状

到炉

炉4回

B.从

错误；

V。C

.75e