原子物理16道选择题-2027届高考物理一轮复习

人教版选择性必修三原子物理16道选择题

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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（）

辐

射

强

度

024A/pm

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I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A极和

K极间的电压U,测量光电子到达A极时的最大动能/随。的变化关系如图2所示，下列

A.光电效应现象说明光具有波动性

B.电压为4时，不发生光电效应

C.光电子离开K极时的最大动能随U的增大而增大

D.图中倾斜直线的斜率为e

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/-U关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（）

A.夕光的频率大广。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.若增大夕光的光照强度，可以增大饱和光电流和遏止电压

4.如图甲所不为a粒子散射实验装置的小意图，a、b、c、〃为用目镜观察时的四个不同位

置；如图乙所示为a粒子数射实验的场景图，实线为a粒子的运动轨迹，。、氏c•为同一轨

迹上的三点，〃点距离原子核最近。则下列说法正确的是（）

A.图甲中,目镜在〃位置时，荧屏上的亮斑与。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,a粒子从a经〃到c的过程，a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〃=3能级的氢原子向低能级跃近，辐射出①、②、③三种不同波长

的光子，波长分别为4、4、4,则（）

试卷第2页，共6页

111

B—=—+一

444

c.否=4+4D.4=4+4

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,两光的频率分别为匕、匕

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，2=«"一")

匕一％

C.图甲中变阻器滑动触头P从。向b移动过程中，光电流会持续减小到零

D.I、H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P的质子，让它们通过间距为〃的双缝后打在距离双缝为L的探测屏上。已知质子质

星为小，普朗克常星为/?.下列说法正确的是(〉

A.质子的物质波波长人言

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•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我碳14,碳14的半衰期为5730年。

现有质量为机的红烧土，经过5730年（

A.剩余碳14的质量等于0.5mB.剩余碳14的质量小于0.5m

C.剩余红烧上的质量等于0.5mD.剩余红烧上的质量小于0.5

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a、

鱼丫射线。如图所不，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a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a射线，具有很强的甩离能力

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〃昭，经历12

万年后该粒子的质呈剌余〃“，则下列关丁剩余的该粒子质量随时间变化的图像正确的是（〉

试卷第4页，共6页

11.地壳中含有丰富的放射性元素牡，牡232经过中子轰击可得铀233,而铀233是核反应

的重要核材料。针232经过中子轰击后要得到铀233需经过两次P衰变，核反应方程为

2•打h+\n-”；u+2」；e,则（）

A.z=88B.z=89C.z=91D.z=92

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.'U成4ThI：HeB.NHeOl；H

C.(5U+；nT;Ba+^Kr+3；nD.:He+；n

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.[0的结合能约为64MeV

C./Ba比稳定

D.图中标出的原子核中箓Kr的结合能最大

14.碳（14）具有放射性，能够自发地进行p衰变，核反应方程为i：Cri；N+_：e,该反应

释放的能量为瓦则（）

A.乳的质量比々N的大B.[C的结合能为E

C.々C的结合能与[N的相等D.0衰变产生的电子来自于々C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：H、：H,在高温条件下生成：He同时释

放一个X粒子。已知；H、：H、：He以及X粒子的质量分别为犯、啊、叫、叫，：H、

汨、汨e的比结合能分别为片、E?、£3,真空中光速为c。则（）

A.X粒子是电子

R.根据质量守恒定律可得㈣+m2=fn.+m4

C.该反应释放的核能为2片+3&-4自

D.该反应的比结合能大于出的比结合能

16.中微子（卜）与水中的;H发生核反应，产生中子（>）和正电子（；'e）,即^+：”£〃+：e,

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（7）,即:e+；Zf2/。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晟均为小，则产生的两个光子的总能量为〃?M

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6页，共6页

《人教版选择性必修三原子物理》参考答案

题号12345678910

答案DDCDBBCBCA

题号111213141516

答案DDCADA

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

2.D

【详解】A.光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误；

B.根据光电效应方程纥”=配-1〃

可知只要杞,W,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A和K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K极到达A极的过程，根据动能定理60=纭-耳„,

根据图2可知电压为Uo时，光电子到达A极时的最大动能纥=。

解得—=

整理得纭=e（U-U。），图2中倾斜直线的斜率为e。故D正确。

故选Do

3.C

【详解】A.根据爱因斯坦光电效应方程得后"=加-1%=。（

从/-U图像可得：遏止电压满足。心>。”，=4〃

可得〜<%,即P光频率小于。光，故A错误：

答案第1页，共6页

B.由£；m=eU,,UcQ>UcR

因此。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，。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.a粒子散射实验中，绝大多数a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。位置时，荧屏上的亮斑比〃

点的亮斑多，A错误；

B.图甲中，目镜在〃位置时，荧解上有亮斑，但亮斑的数目极少，B错误：

C.图乙中，由于匕点离原子核最近，则a粒子从。到。的过程，电场力做负功，a粒子的

电势能增加，a粒子从〃到c的过程，电场力做正功，a粒子的电势能减少，则该过程中a

粒子的电势能先增加后减少，C错误；

D.a粒子散射实验中，绝大多数a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〃=3能级跃迁到〃=2能级辐射的光的波长为4。

可得“3-=力彳

由图〃=2能级跃迁到〃=1能级辐射的光的波长为％。

可得G-E=力不

小

由图〃=3能级跃迁到n=1能级辐射的光的波长为4o

可得与一耳二小

根据鸟一耳二（鸟一马）+（西—月）

答案第2页，共6页

1II

可得7=7+5-

713Al公

故选B。

6.B

【详解】A.由光电效应方程线皿=切-叱）=eU,（S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可产牝-叱），eU2=hv2-W.

联立解得〃故B正确；

匕一看

C.图甲中变阻器滑动触头P在〃点时光电管接反向电压，P在8点时接正向电压，所以P

从。向〃移动过程中，电流会先增大，当电流i火到饱和电流时，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n光的

频率，光的频率越小，光的波长越大，则I光的波长大于n光的波长，I、II两种光照射同

一双缝干涉装置，1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入与其动量〃的关系均为4=",

P

故A错误；

B.根据双缝干涉条纹间距公式加

d

h

当增大质子的发射速度V时，其动量〃=〃〃增大。由4=一

P

可知，动量增大导致波长4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Ek=g

2m

即p=j2mEk

代入波长公式得人备

动能线相同。山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

答案第3页，共6页

越小，进而波长越大。因为电子的波长比质子长，根据以=4%

a

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0.5〃?,

菊I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05〃，故ACD错误，B正确；

故选Bo

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P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。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a射线；根据左手定则，图乙中的④射线带

正电，是a射线，具有很强的电禽能力，C正确；

D.图甲中的②射线和图乙的⑤射线均为丫射线，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】根据半衰期公式机余=1no(g)/

这是一个以g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

7=39万年，则39万年时，"余=g%

故选Ao

11.D

【详解】根据核反应方程满足电荷数守恒可得90=z+2x(-l)

答案第4页，共6页

解得z=92

故选Do

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a衰变，不属于核聚变，故A错误；

B.该反应是用a粒子轰云氮核的人工核转变，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，放c错误：

D.该反应是笊核、旅核两个轻核结合生成较重的基核，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.黑。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

16x8MeV=128MeV

不是64MeV,故B错误；

C.从比结合能曲线可知，堞Ba的比结合能大于肾U,比结合能越大原子核越稳定，因此

堞Ba比稳定,故C正确;

D.的比结合能最大，但结合能=比结合能x核子数，庄U的核子数远大于::Kr,总结

合能更大，故D错误。

故选C。

14.A

【详解】A.该。衰变释放能量，根据质能方程£=△/讹"反应存在质显亏损，即黑的质

量等于=N质量、电子质量与亏损质量之和，因此々C的质量比TN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，E