2026年全国乙卷高考物理原子物理压轴题模拟卷含解析

2026年全国乙卷高考物理原子物理压轴题模拟卷含解析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.氢原子的核外电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出光子。已知电子在n=4和n=2能级上的动能之比为kT：k，则该光子的能量与电子在n=2能级上的势能之比为（）A.k：kTB.k：kTC.kT：kD.kT：k2.某种放射性元素的半衰期为T。现有一该元素的样本，经过时间t（t<T）后，样本中（）A.发生衰变的原子核占原有原子核的比例为(1/2)^t/TB.剩余的原子核数为N₀(1/2)^(t/T)C.剩余的原子核数与发生衰变的原子核数之比为1:(1/2)^(t/T)D.样本的平均放射性强度变为原来的(1/2)^(t/T)3.在α粒子散射实验中，关于散射角θ的正切值tanθ，下列说法正确的是（）A.对于所有被散射的α粒子，tanθ都相同B.散射角θ越大，tanθ越小C.在同一散射角θ下，质量数越大的原子核引起的tanθ越小D.对于某一特定原子核，α粒子散射时，tanθ的大小与α粒子的初始动能有关4.根据玻尔理论，氢原子核外电子从n=3能级跃迁到n=1能级时，下列说法正确的是（）A.电子的动能增大，电势能增大B.电子的动能减小，电势能增大C.电子的动能增大，电势能减小D.电子的动能减小，电势能减小5.下列关于原子核的叙述，正确的是（）A.所有原子核都可以用质子数和质量数表示其种类B.重核的裂变和轻核的聚变都能释放巨大的能量，说明原子核内存在巨大的质量C.β衰变的实质是原子核中的一个中子转变为一个质子并放出一个电子D.γ射线的穿透能力最强，所以它是最危险的辐射二、多选题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。6.按照玻尔理论，氢原子核外电子从n=5能级跃迁到n=2能级时，会辐射出光子。已知普朗克常量为h，电子质量为m，基本电荷为e，真空中光速为c。下列说法正确的是（）A.该光子的波长与电子跃迁前在n=5能级上的动能有关B.电子跃迁后，氢原子处于激发态C.该光子的频率与电子跃迁前后能级差有关D.该过程会使得氢原子系统的总能量增加7.一个中子轰击铀235核（²³⁵U），可能发生的核反应有①²³⁵U+n→²³⁶U*→²³⁹Xe+¹⁰¹²Ba+3n；②²³⁵U+n→²³⁵U*→⁹²Kr+¹⁴¹Ba+3n。下列关于这两个核反应的说法，正确的是（）A.两个核反应过程中，都遵守质量数守恒和电荷数守恒B.两个核反应过程中，释放的能量可能不同C.两个核反应都伴随着γ射线的释放D.两个核反应过程中，生成的碎片核（⁹²Kr或¹⁴¹Ba）处于激发态8.某原子核的质量数为A，质子数为Z。下列说法正确的是（）A.该原子核的核外电子数为ZB.该原子核的原子序数为ZC.该原子核的中子数为A-ZD.该原子核的核子数（质量数）为A9.在描述原子和原子核的性质时，下列物理量或概念，正确的是（）A.原子核的半径约等于R=R₀A^(1/3)，其中R₀是常数B.氢原子核（质子）的自旋量子数是½C.放射性元素经过一个半衰期，其原子核数减少为原来的一半D.德布罗意波长λ=h/p，适用于宏观物体三、填空题：本题共3小题，每小题6分，共18分。10.一个氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级，再从n=2能级跃迁到n=1能级。已知氢原子基态能级的能量为-13.6eV。请计算两次跃迁所辐射的光子的能量之比E₁:E₂=______。11.某放射性元素的同位素半衰期为T。如果最初有N₀个该元素的原子核，那么经过时间t=3T后，该样本中仍然存在的原子核数N=______。此时，该样本剩余的原子核数占原有原子核数的百分比约为______%。（结果可用分数或小数表示）12.在α粒子散射实验中，一个α粒子与金原子核发生正碰（假设金原子核固定不动），散射角θ=60°。已知α粒子的电荷量为2e，金原子核的电荷量为79e，普朗克常量为h，真空中光速为c，库仑常量为k。请写出此过程中，α粒子损失的动能转化为辐射光子能量的微观理论依据（用公式表达）：______；并说明该公式中各物理量的意义：______，______，______。四、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位。13.（12分）氢原子的能级公式为E_n=-13.6eV/n²(n=1,2,3,...)。一个氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级辐射出光子后，又吸收一个能量为1.89eV的光子跃迁到n=4能级。(1)计算该原子辐射出的光子的能量E₁；(2)计算该原子从n=1能级跃迁到n=4能级所需吸收的光子的能量E₂；(3)请问是否存在一个光子，其能量介于E₁和E₂之间，能被该原子吸收？若存在，求出该光子的能量范围；若不存在，请说明理由。14.（14分）一个中子（质量为m_n）以速度v₀与一个静止的铀235核（质量为M_235，可视为静止）发生弹性正碰。碰撞后，中子以速度v₁反向弹回，铀235核以速度v₂向前运动。已知中子质量m_n≈1atomicmassunit(u)，铀235核质量M_235≈235u。(1)根据动量守恒定律和能量守恒定律，推导出中子碰撞后的速度v₁和铀235核碰撞后的速度v₂的表达式；(2)假设中子以v₀=1.0×10³m/s的速度与静止的铀235核发生弹性正碰，计算碰撞后中子的速度v₁'和铀235核的速度v₂'的大小。（结果保留两位有效数字）15.（16分）设一个原子核的质量为M，电荷量为Q。一个动能足够大的α粒子（质量为m，电荷量为2e）以速度v₀垂直射向该原子核，最近距离为r_min（称为瞄准距离）。在α粒子从无穷远处运动到最近距离r_min的过程中，考虑只有它们之间的库仑斥力做功。(1)写出α粒子与原子核之间的库仑斥力做功W的表达式；(2)根据能量守恒定律，列出α粒子在无穷远处与在最近距离r_min时动能和电势能的关系式；(3)若α粒子在无穷远处具有的动能为E_k₀，求其瞄准距离r_min的表达式。（用h,c,k,e,Q,m,E_k₀表示）试卷答案一、选择题1.B2.B3.C4.D5.C二、多选题6.A,C7.A,B8.A,B,C9.A,B,C三、填空题10.4:111.N₀/8,87.512.ΔE=ΔK=k*(2e*Q)/r_min²=E_photon,h:普朗克常量,c:真空中光速,k:库仑常量四、计算题13.(1)E₁=E₃-E₁=(-13.6/3²)-(-13.6/1²)=-13.6/9+13.6=13.6*(1-1/9)=13.6*8/9=12.13eV(2)E₂=E₄-E₁=(-13.6/4²)-(-13.6/1²)=-13.6/16+13.6=13.6*(1-1/16)=13.6*15/16=12.75eV(3)存在。吸收光子能量需等于能级差。能级差范围ΔE∈[E₁,E₂]。即12.13eV<E_photon<12.75eV。14.(1)动量守恒:m_n*v₀=-m_n*v₁+M_235*v₂=>v₁=-(m_n/M_235)*v₀能量守恒:1/2*m_n*v₀²=1/2*m_n*v₁²+1/2*M_235*v₂²代入v₁表达式:1/2*m_n*v₀²=1/2*m_n*[(m_n/M_235)*v₀]²+1/2*M_235*v₂²化简:m_n*v₀²=m_n²*v₀²/(2*M_235)+M_235*v₂²=>M_235*v₂²=2*m_n*v₀²-m_n²*v₀²/M_235=>v₂²=2*m_n*v₀²/M_235*(1-m_n/(2*M_235))近似计算:m_n/M_235≈1/235v₂²≈2*m_n*v₀²/M_235*(1-1/(2*235))v₂≈sqrt(2*m_n/M_235)*v₀*sqrt(1-1/(2*235))≈sqrt(2*m_n/M_235)*v₀v₁≈-m_n/M_235*v₀(2)m_n/M_235≈1/235v₁'≈-(1/235)*1.0×10³m/s≈-4.255×10⁻³m/sv₂'≈sqrt(2/235)*1.0×10³m/s≈0.3745×10³m/s≈3.75×10²m/s15.(1)W=-ΔU=-[U(r_min)-U(∞)]=U(∞)-U(r_min)U(r)=k*(q₁*q₂)/r=k*(2e*Q)/rW=k*(2e*Q)/∞-k*(2e*Q)/r_min=0-k*(2e*Q)/r_min=-k*(2e*Q)/r_min(2)能量守恒:E_k₀=1/2*m*v₀²=0+U(r_min)=k*(2e*Q)/r_min(3)r_min=k*