2026年高考物理二轮复习讲练测（广东）题型18 原子结构与原子核（原卷版）

题型18原子结构与原子核

目录

第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局

第二部分考向破译微观解剖，精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01光电效应【重难】

考向02原子结构与玻尔模型【重难】

考向03原子核及其衰变【重难】

考向04核反应方程与核能

第三部分综合巩固整合应用，模拟实战

本题型是近代物理的知识，多数可能是选择题的考向。本题型的命题常与现代科技中的实际问

题等知识结合考查。解题的关键和核心能力在于灵活运用光电效应、原子结构、原子核等知识解题。

考向01光电效应

【例1-1】（2025·广东中山·中山纪念中学·一测）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n3能级的原

子向低能级跃迁，会产生三种频率为v31、v32、v21的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，

光速为c。下列说法正确的是（）

EE

A．频率为的光，其动量为31

31hc

EE

B．若原子从n3跃迁至n4能级，入射光的频率为43

c

C．频率为31和21的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为hv32

D．频率为v31和v21的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置、产生的干涉条纹

Lc

相邻亮条纹间距之差为

dv32

【例1-2】（2025·广东·联考）如图，密闭真空玻璃管中有两个平行正对的金属板组成的电容器，其电容为

C，一个是镁板，一个是铯板，它们发生光电效应的极限频率分别是ν1和ν2，现在同时用两束频率为ν的单色

光分别照射两块金属板，已知ν2<ν<ν1，普朗克常数为h，元电荷为e，则照射足够长时间后，电容器所带电

荷量为（）

ChCh

A．1B．2

ee

ChCh2

C．12D．12

ee

1.光电效应的“两条对应关系”与“三个关系式”

两条对光越强(一定频率)→光子数目越多→发射光电子越多→饱和电流越大

应关系光子频率越高→光子能量越大→光电子的最大初动能越大

爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0

三个关

截止频率与逸出功的关系式：hνc＝W0

系式

遏止电压与最大初动能的关系式：eUc＝Ek

2.光电效应的四类图像

图像

图像形状由图像直接(或间接)得到的物理量

名称

(1)截止频率νc：图像与ν轴交点的横坐标；

最大初动能Ek与入射(2)逸出功W0：图像与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0

光频率ν的关系图像＝｜－E｜＝E；

(3)普朗克常量h：图像的斜率k＝h

Ek＝hν－W0

(1)遏止电压Uc：图像与横轴交点的横坐标；

颜色相同、强度不同的

(2)饱和电流；

光，光电流与电压的关

(3)最大初动能：

系图像

Ek＝eUc

颜色不同、强度相同的

(1)遏止电压Uc1、Uc2；

光，光电流与电压的关

饱和电流；

系图像(2)

(3)最大初动能：Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2

(1)截止频率νc：图像与横轴交点的横坐标；

遏止电压Uc与入射光(2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大；

频率ν的关系图像

(3)普朗克常量h：等于图像的斜率与电子电荷量的乘

积，即＝

Uc＝ν－hke

���

��

【变式1-1】（2025·广东深圳福田红岭中学·适应性）真空中，一半圆形玻璃砖放置在转盘上，一束由单色

光a、b组成的光线从左侧沿玻璃砖半径方向入射。如图，此时右侧光屏上无亮点。随着转盘逆时针匀速转

动，光屏上先出现单色光a的亮点，则下列推断正确的是（）

A．a光的频率小于b光的频率

B．a光在玻璃砖内的传播速度小于b光

C．双缝干涉实验中，要使相邻亮条纹间距较大，应该使用b光

D．若a、b均能使某金属发生光电效应，则a光产生的光电子最大初动能较大

【变式1-2】（2025·广东·三模）在探究光电效应的规律的实验中，金属钠的遏止电压Uc与入射光频率的

ν

关系图像如图中的直线AA所示。元电荷为e，金属钠的截止频率为0，逸出功为W，金属锌的逸出功大于

金属钠的逸出功。下列说法正确的是（）

W

A．直线AA的斜率为

e0

2W

B．直线AA的斜率为

e0

C．金属锌的Uc图像可能为图中的直线①

D．金属锌的Uc图像可能为图中的直线②

【变式1-3】（2025·广东广州增城·模拟）霓虹灯发出五颜六色的光是由于不同气体原子从高能级向低能级

跃迁时发出能量各异的光子。如图为氢原子的能级示意图，表格中为5种金属的逸出功，若一群氢原子处

于n4能级，则下列说法正确的是（）

几种金属的逸出功

金属钨钙钠钾铷

W0/eV4.543.202.292.252.13

A．氢原子从高能级向低能级跃迁时，氢原子要吸收能量

B．氢原子从n4能级跃迁到基态时辐射出的光的频率最大

C．氢原子从n4能级向低能级跃迁时只有2种光可使金属钾发生光电效应

D．氢原子跃迁时辐射出的光能使金属发生光电效应，说明光具有波动性

考向02原子结构与玻尔模型

【例2-1】（2025·广东省大湾区·10月联合模拟）如图所示为氢原子能级图，已知可见光的光子能量范围为

1.62eVE3.11eV，紫外线的光子能量范围为3.11eVE124eV。则对于大量处于n4激发态的氢原子

辐射的光子，下列说法正确的是（）

A．包含5种不同频率的光子

B．有3种是可见光

C．有3种是紫外线

D．其中一种光子是光子（能量超过1MeV）

【例2-2】（2025·佛山禅城·供题训练）已知氢原子能级分布如图所示，用光子能量为12.75eV的光束照射

大量处于基态的氢原子，氢原子吸收光子后自发跃迁，可以发出n种不同频率的光子，其中频率最小的光

子能量为E，则（）

A．n=6，E=0.66eVB．n=6，E=1.89eV

C．n=3，E=0.66eVD．n=3，E=1.89eV

1.原子结构及三种模型

2.关于原子能级跃迁的五类问题

(1)原子跃迁时：所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差，即ΔE＝hν＝｜E初－E末｜。

(2)原子电离时：所吸收的能量可以大于或等于某一能级能量的绝对值。

(3)一群氢原子和一个氢原子跃迁的区别

①一个氢原子从n能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝n－1。

②大量处于n能级的氢原子的核外电子向低能级跃迁发射出光子的最多种类数目N＝＝－。

��(��)

���

(4)计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时，要注意各能级的能量值均为负值，单位为电子伏

时计算过程有时需换算单位，1eV＝1.6×10－19J。

(5)按照玻尔的氢原子模型，电子在各轨道上稳定运动时，有＝m，可得mv2＝，可知氢原子的核外

���

������

�

电子向靠近原子核的轨道跃迁时，辐射光子，电子动能增大，�库仑力�增大，�库仑力�做�正功，系统电势能减

少，原子能量减少。

【变式2-1】（2025·广东揭阳·揭阳一中·热身）如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动

轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等，

则（）

A．大多数α粒子几乎沿原方向返回

B．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论

C．在a、c两点金原子核对α粒子的库仑力相同

D．从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小

【变式2-2】（2025·广东湛江·二模）下图为氢原子的能级示意图，通过激光技术把处于基态的一群氢原子

跃迁到n5的激发态上，又再向低能级跃迁而发出光子，下列说法正确的是（）

A．发出光子的能量连续分布在0~13.6eV之间

B．发出光子的能量连续分布在0.31eV~12.06eV之间

C．发出光子可能是10个特定的能量值

D．发出光子只能是4个特定的能量值

【变式2-3】（2025·广东惠州·三调）2024年是量子力学诞生一百周年，量子力学已经对多个领域产生了深

远的影响，包括物理学、化学、计算机科学、通信技术和生物学，已成为现代科学的重要基石之一、下列

与量子力学的奠基性事件有关的说法中正确的是（）

A．光电效应现象表明光具有波动性

B．实物粒子只具有粒子性而不具有波动性

C．玻尔的原子理论成功解释了氢原子的光谱现象

D．爱因斯坦的光子假说认为光的能量是可以连续变化的

考向03原子核及其衰变

【例3-1】（2026·广东·模拟）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

54243A1

【例3-2】（2025·广东·联考）关于核反应24Cr95Am119X20n，下列选项正确的是（）

A．A=293B．A=294C．A=295D．A=296

1.原子核的衰变及半衰期

2.α衰变和β衰变次数的确定方法

方法一：由于β衰变不改变质量数，故可以先由质量数改变量确定α衰变的次数，再根据电荷数守恒确定

β衰变的次数。

方法二：设α衰变次数为x，β衰变次数为y，根据质量数和电荷数守恒列方程组求解。

【变式3-1】（2025·广东省·部分学校10月联考）在核医学中，因铜—64独特的“诊疗一体化”特性而备受青

64646464

睐，分别适用于PET成像与治疗，其衰变方程有29Cu28NiX和29Cu30ZnY，其中铜—64的半衰期

均为12.7小时。下列说法正确的是（）

A．X是中子

B．Y是质子

C．大量的铜—64原子核，经过12.7小时，会有一半发生衰变

D．20个铜—64原子核，经过12.7小时，一定有10个铜—64原子核发生衰变

【变式3-2】（2026·广东清远·一模）氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，在土壤、岩石、空气中都

222218

有。氡原子核的半衰期为3.8天，氡原子核86Rn衰变为钋原子核84Po，同时放出一个粒子X。以下说法正

确的是（）

A．1mol氡原子核全部发生衰变需要7.6天

B．氡气溶于水中之后，氡原子核会停止衰变

C．X粒子可以使空气分子电离变成导电气体

D．由X粒子形成的射线能穿透几厘米厚的铝板

【变式3-3】（2025·广东·联考）1934年，约里奥·居里夫妇用粒子轰击铝箔实验合成出人工放射性同位素

30030

15P，磷元素的这种同位素在自然界并不存在，它会自发衰变，放出正电子（1e），变成14Si，正电子与电

子的质量相同，电荷量大小相等，只是它带正电。关于正电子，下列说法正确的是（）

30

A．15P原子核中释放出正电子，说明正电子是磷原子核的组成部分

B．原子核中没有正电子，所以它来自磷原子的核外电子

C．正电子是原子核内的一个质子转化成中子后释放出来的

D．正电子的质量数为0，所以它的质量是0

考向04核反应方程与核能

【例4-1】（2025·广东深圳·南头中学·月考）基于核动力的载人火星快速往返技术的推进器的简化工作原理

如图所示，将富含核燃料和中子慢化剂的堆芯材料制成具有较大换热面积的多孔结构，利用核裂变释放热

能，用液氢作为冷却剂流过反应堆芯并吸收大量热能，变成高温氢气向后喷出产生推力。下面说法正确的

是（）

．此推进器是利用热核推进，反应方程为2341

A1H1H2He0n

B．核反应前后不满足能量守恒定律

C．假设某次实验中该推进器向后喷射的氢气速度约为3km/s，产生的推力约为4.8106N，外部则它在

1s时间内喷射的气体质量约为1.6102kg

D．假设在外太空时各星球对飞船的万有引力基本平衡，使用此推进器直线推进时，释放的氢气与飞船

组成的系统动量守恒

【例4-2】（2025·广东广州·冲刺三）太阳向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，其中一种核反

488

应方程为2He＋X→4Be＋γ，方程中X表示某种粒子，4Be是不稳定的粒子，其半衰期为T，则下列说法正

确的是（）

8

A．此核反应是裂变反应B．若使4Be的温度降低，其半衰期会减小

1

C．经过2T，一定质量的8Be占开始时的D．X粒子是4He

482

核反应方程的理解及应用

类型可控性核反应方程典例

衰α衰变自发UTh＋He

�

𝟐�𝟐�

�����

变衰变自发＋

βThPa－e

0

𝟐�𝟐�

�����

N＋HeO＋H

��

人工转变人工控制����

����

(卢瑟福发现质子)

He＋BeC＋n

��

���

����

(查德威克发现中子)

比较容易进

重核裂变U＋nBa＋Kr＋n

���

行人工控制𝟐�����

���������

轻核聚变很难控制H＋HHe＋n＋17.6MeV

��

��

����

核能的计算

1.爱因斯坦质能方程，即ΔE＝Δmc2。

2.根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏特(MeV)能量，即1u＝931.5MeV/c2，若核反应中质量亏损

的质量单位数为u，则ΔE＝Δm×931.5MeV/c2。

3.如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。

【变式3-1】（2025·广东省深圳市建文外国语学校·一模）下列说法中正确的是（）

A．射线比射线更容易使气体电离

B．射线在真空中的传播速度与光速相同

C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

D．卢瑟福的粒子散射实验说明原子核是由质子和中子组成的

33

【变式3-2】（2025·广东广州·一模）太阳内部核反应产生的2He可随太阳风送达月球表面，使月壤中2He储

112123

量丰富。太阳内部核反应可表示为：①1H1H1HX；②1H1H2He，则（）

A．X是质子B．X是中子

C．①是β衰变D．②是核聚变

【变式3-3】（2025·广东·12月联考）太阳能量的来源主要通过质子一质子链反应（简称PP链），太阳产

10

生的能量约99%来自该链反应。科学研究发现，该链反应主要通过如下方程发生：31HX+1e+vc①；

10

2XY21H②，其中1e为正电子，vc为太阳中微子，下列说法正确的是（）

34

A．方程式中X为2He，Y为2He

34

B．方程式中X为1H，Y为2He

C．反应①属于核聚变反应

D．Y的比结合能大于X的比结合能

1．（2025·广东·真题）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Ek

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

2．（2024·广东·真题）我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一是探寻神秘的

243A1

“119号”元素，科学家尝试使用核反应Y95Am119X+20n产生该元素。关于原子核Y和质量数A，下列

选项正确的是（）

5858

A．Y为26Fe,A299B．Y为26Fe,A301

5454

C．Y为24Cr,A295D．Y为24Cr,A297

1216

3．（2023·广东·真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应6CY8O的影响。下列说

法正确的是（）

A．Y是粒子，射线穿透能力比射线强

B．Y是粒子，射线电离能力比射线强

C．Y是粒子，射线穿透能力比射线强

D．Y是粒子，射线电离能力比射线强

4．（2025·天津·高考）许多放射性元素要经过多次衰变才能达到稳定，衰变过程中既有α衰变也有β衰变。

下列说法正确的是（）

A．元素发生α衰变后质量数增加

B．衰变过程中存在质量亏损

C．低温会增大放射性元素的半衰期

D．β衰变说明原子核内存在电子

5．（2025·浙江·真题）一束粒子撞击一静止的金原子核，它们的运动轨迹如图所示。图中虚线是以金原

子核为圆心的圆。已知静电力常量k9.0109Nm2/C2，元电荷e1.61019C，金原子序数为79，不考虑

粒子间的相互作用，则（）

A．沿轨迹1运动的粒子受到的库仑力先做正功，后做负功

B．沿轨迹2运动的粒子到达P时动能为零、电势能最大

C．位于图中虚线圆周上的3个粒子的电势能不相等

D．若粒子与金原子核距离为1014m，则库仑力数量级为102N

6．（2025·浙江·真题）光子能量Eh，式中是光子的频率，h是普朗克常量。h的单位是（）

A．JsB．NsC．kgD．m

7．（2025·浙江·真题）利用磁偏转系统可以测量不同核反应中释放的高能粒子能量，从而研究原子核结构。

227

如图1所示，用回旋加速器使氘原子核（1H）获得2.74MeV动能，让其在S处撞击铝（13Al）核发生核反

281

应，产生处于某一激发态和基态的同位素核（13Al）以及两种不同能量的质子（1H）。产生的质子束经狭

缝X沿水平直径方向射入半径为R，方向垂直纸面向里、大小为B的圆形匀强磁场区域，经偏转后打在位

于磁场上方的探测板上A、D处（探测板与磁场边界相切于A点，D点与磁场圆心O处在同一竖直线上），

获得如图2所示的质子动能的能谱图。

(1)写出氘核撞击铝核的核反应方程；

(2)求A、D的间距L；

(3)若从回旋加速器引出的高能氘核流为1.0mA，求回旋加速器的输出功率；

28282802828

(4)处于激发态的13Al核会发生β衰变，核反应方程是13Al14Si1e。若13Al核质量等于14Si核质量，电子

质量为0.51MeV/c2，在上述两个核反应过程中，原子核被视为静止，求衰变释放的能量。

8．（2025·浙江·真题）一束高能电子穿过铝箔，在铝箔后方的屏幕上观测到如图所示的电子衍射图样则

（）

A．该实验表明电子具有粒子性B．图中亮纹为电子运动的轨迹

C．图中亮纹处电子出现的概率大D．电子速度越大，中心亮斑半径越大

64

9．（2025·广东深圳龙岗·华中师大附中三模）新兴核素29Cu，有望用于放射性诊疗，其核反应方程

6464

29Cu30ZnX中，X为新生成的粒子。下列说法正确的是（）

A．该核反应是α衰变

6464

B．30Zn的比结合能比29Cu的比结合能大

64

C．100个29Cu经过两个半衰期，一定还剩余25个

64

D．29Cu的半衰期会随着所处环境温度的升高而减小

10．（2025·广东广州·省实·适应性考试）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存

7e

在的实验方案：如果静止原子核4Be俘获核外K层电子，可生成一个新原子核X，并放出中微子e，即

700

4Be1eX0e。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定

中微子的存在。下列说法不正确的是（）

7

A．原子核X是3Li

B．核反应前后的总质子数不变

C．核反应前后总质量数相同

D．中微子e的电荷量与电子的不同

11．（2025·广东省六校·联考）患有严重心衰及具有高风险心脏骤停的病人，植入心脏起搏器（如图所示）

是现在比较有效的治疗方式，有些心脏起搏器的电池是Z粒子辐射电池，它是一种利用放射性同位素衰变

9090

时释放的Z粒子直接转换为电能的装置，衰变方程为38Sr39YZ，下列说法正确的是（）

0

A．衰变方程中的Z为1e，来自原子核内部

B．该衰变过程吸收能量

9090

C．38Sr的比结合能大于39Y的比结合能

90

D．植入人体后，38Sr会加速衰变

12．（2025·广州·广大附中三模）1897年英国物理学家约瑟夫约翰汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，

这是人类最早发现的基本粒子，下列有关电子的说法正确的是（）

A．阴极射线与β射线都是高速电子流，它们的产生原理相同

B．电子的发现说明原子是有复杂结构的

C．根据玻尔理论，原子从低能级向高能级跃迁时，核外电子动能增大

D．光电效应中，逸出光电子的最大初动能与入射光频率成正比关系

210

13．（24-25高三下·广东茂名·5月联考）研究表明，香烟中含有多种放射性物质，其中最主要的是84Po，

会发生衰变，半衰期为138天，吸入肺部后会明显增加罹患癌症的风险，下列说法正确的是（）

2102102064

A．84Po发生α衰变的方程为84Po82Pb2He

210

B．84Po发生α衰变时，会吸收能量

210

C．香烟燃烧时的高温会加快84Po发生α衰变的速度

210

D．84Po发生α衰变生成的铅核中含有120个中子

14．（2025·广东省·珠海实验&中山实验&东莞六中&河源高级&博罗中学·模拟）卢瑟福发现质子的核反应方

144x194m1

程为7N2HeyO1H，其学生查德威克发现中子的核反应方程为4Be2HenC0n，下列说法正确的

是（）

A．x=16B．y=8C．m=14D．n=7

203203

15．（2025·广东·5月联考）中国科学院近代物理研究所成功合成出新核素锕20389Ac，锕20389Ac的

203199

衰变方程为89Ac87FrX，下列说法正确的是（）

203

A．89Ac发生的是衰变

B．由X组成的射线具有较强的穿透性

199203

C．87Fr的比结合能大于89Ac的比结合能

203

D．通过化学方法可以改变锕20389Ac的半衰期

16．（2025·广东·信息卷）如乙图所示，一束复色光从空气射向一个球状玻璃后被分成了a、b两束单色光，

分别将这两束单色光射向图甲所示装置，仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置，当电流表示数