【五年高考真题】最新五年物理高考真题分项汇编——专题20《原子和原子核+波粒二象性》（2023全国卷地区通用）

专题20原子和原子核 波粒二象性（原卷版）

—近5年（2018-2022）高考物理试题分类解析

1、（2022·全国乙卷·T17）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（   ）

A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m

2、（2022·全国甲卷·T17）两种放射性元素的半衰期分别为和，在时刻这两种元素的原子核总数为N，在时刻，尚未衰变的原子核总数为，则在时刻，尚未衰变的原子核总数为（　　）

A.  B.  C.  D.

3、（2022·湖南卷·T1）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

4、（2022·广东卷·T5）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，其中。图是按能量排列的电磁波谱，要使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（　　）

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

5、（2022·山东卷·T1）碘125衰变时产生射线，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.  B.  C.  D.

6、（2022·浙江6月卷·T14）秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是（　　）

A. X是 B. 可以用作示踪原子

C. 来自原子核外 D. 经过一个半衰期，10个将剩下5个

7、（2022·浙江6月卷·T7）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为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

8、（2022·浙江1月卷·T14）2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约6.9×1011kW·h，相当于减排二氧化碳六亿多吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（　　）

A. 秦山核电站利用的是核聚变释放的能量

B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6kg

C. 核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度

D. 反应堆中存在的核反应

9、(2022·湖北·T1) 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在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 + →X + 。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。下列说法正确的是（　　）

A. 原子核X是 B. 核反应前后的总质子数不变

C. 核反应前后总质量数不同 D. 中微子的电荷量与电子的相同

10.2021全国甲卷第4题. 如图，一个原子核X经图中所示的一系列、衰变后，生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（　　）

A. 6 B. 8 C. 10 D. 14

11. 2021全国乙卷第4题. 医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（　　）

A   B. C.   D.

12. 2021湖南卷第1题. 核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（　　）

A. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽

B. 原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒

C. 改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期

D. 过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害

13. 2021广东卷第1题. 科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为，下列说法正确的是（　　）

A. Y是氦核

B. Y是质子

C. 再经过72万年，现有的铝26衰变一半

D. 再经过144万年，现有的铝26全部衰变

14. 2021河北卷第1题. 银河系中存在大量的铝同位素，核衰变的衰变方程为，测得核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）

A. 核的质量等于核的质量

B. 核的中子数大于核的中子数

C. 将铝同位素放置在低温低压的环境中，其半衰期不变

D. 银河系中现有的铝同位素将在144万年后全部衰变为

15. 2021河北卷第3题. 普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（　　）

A.  B. m C.  D.

16. 2021浙江卷第13题. 已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（　　）

A.  B.  C.  D.

17. 2021浙江卷第14题. 对四个核反应方程（1）；（2）；（3）；（4）。下列说法正确的是（　　）

A. （1）（2）式核反应没有释放能量

B. （1）（2）（3）式均是原子核衰变方程

C. （3）式是人类第一次实现原子核转变的方程

D. 利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一

18.2021年高考上海等级考第1题.

β粒子是(  )

A．原了核外电子     B.中子转化而成

C.原子核内电子      D.核子转化而成

19.2021年高考上海等级考第2题.

α粒子散射实验中，大角度偏转（）

A. 是由于与电子的碰撞

B．是由于库仑引力

C. 反映了原子核由质子和中子组成

D. 来源于原子核中带正电的核

20.2021年高考上海等级考第13题

氚核的中子数为_____,它的半衰期期为12年，则经过_____年后，核的数量减小为原来的1/4.

21.2021山东卷第1题.

在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的，其衰变方程为。以下说法正确的是（　　）

A. 衰变方程中的X是电子

B. 升高温度可以加快的衰变

C. 与的质量差等于衰变的质量亏损

D. 方程中的X来自于内质子向中子的转化

22.2020山东第2题.

氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）

A.  B.  C.  D.

23.2020全国1卷第６题

6.下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α粒子的有（　　）

A.  B.

C.  D.

24.2020全国2卷第5题

5.氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式表示。海水中富含氘，已知1kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M约为（　　）

A. 40 kg B. 100 kg C. 400  kg D. 1 000 kg

25.2020全国3卷第6题

6.1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝箔，首次产生了人工放射性同位素X，反应方程为：。X会衰变成原子核Y，衰变方程为，则（　　）

A. X的质量数与Y的质量数相等 B. X的电荷数比Y的电荷数少1

C. X的电荷数比的电荷数多2 D. X的质量数与的质量数相等

26.2020江苏省卷第12（1）（2）题

12．[选修3-5]（1）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点.它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示.若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是______________________.

A. I增大，增大    B. I增大，减小    C. I减小，增大    D. I诚小，减小

（2）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为和，则该激发态与基态的能量差为_______，波长为的光子的动量为_______.（已知普朗克常量为h，光速为c）

27.2020北京卷第2题

2.氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　）

A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B. 从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子频率低

C. 从能级跃迁到能级需吸收的能量

D. 能级的氢原子电离至少需要吸收的能量

28.2020北京卷第3题

3.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，5G使用的电磁波（　　）

A. 光子能量更大 B. 衍射更明显

C. 传播速度更大 D. 波长更长

29.2020天津卷第1题

1.在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（    ）

A.  B.

C.  D.

30.2020山东卷第2题

2.氚核发生β衰变成为氦核。假设含氚材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2104 s时间内形成的平均电流为5.010-8 A。已知电子电荷量为1.610-19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核的个数为（　　）

A.  B.  C.  D.

31.2020上海等级考第１题

1.、射线的本质是( )

（A)原子核放出的电子流

(B)原子核外电子电离形成的电子流

C)原子核放射出的电磁波

(D)原子核外电子受激发产生的电磁波

32.2020上海等级考第17题

17、倒入容器中的啤酒会形成大量泡沫。将啤酒倒入量筒中。结果表明量筒中的泡沫破裂与原子核衰变遵循同样的统计规律。量筒中液面上的泡沫体积V随时间t的变化如图所示，则泡沫上表面下降的速度随时间(填写“增大”“减小”或“不变”)。假设泡沫均匀分布，量筒中泡沫从t=0开始，经过1.5个半衰期后剩下的体积为________cm3.

33.2020浙江第5题

5.下列说法正确的是（　　）

A. 质子的德布罗意波长与其动能成正比

B. 天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线

C. 光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关

D. 电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性

34.2020浙江第14题

14.太阳辐射的总功率约为，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为（c为真空中的光速）的氘核（）和一个质量为的氚核（）结合为一个质量为的氦核（），并放出一个X粒子，同时释放大约的能量。下列说法正确的是（　　）

A. X粒子是质子

B. X粒子的质量为

C. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为

D. 太阳每秒因为辐射损失的质量约为

35.. 2019年全国1卷14题．氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为

A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV  D．1.5l eV

36. 2019年全国2卷15题．太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为，已知和的质量分别为和，1u=931MeV/c2，c为光速。在4个转变成1个的过程中，释放的能量约为

A．8 MeV   A．16 MeV    A．26 MeV    A．52 MeV

37. 2019年北京卷19题．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。

由表中数据得出的论断中不正确的是

A．两组实验采用了不同频率的入射光

B．两组实验所用的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大

38. 2019年北京卷20题．国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位m·s–1。历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯–133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率∆ν=9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c=299 792 458 m·s–1定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，s对应∆ν，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是

A．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性

B．用真空中的光速c（m·s–1）定义m，因为长度l与速度v存在l=vt，而s已定义

C．用基本电荷e（C）定义安培（A），因为电荷量与电流I存在I=q/t，而s已定义

D．因为普朗克常量h（J·s）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位

39. 2019年天津卷6题.我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是（    ）

A.核聚变比核裂变更为安全、清洁

B.任何两个原子核都可以发生聚变

C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加

D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加

40. 2019年江苏省卷12题.（2）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：；该反应中的X是      （选填“电子”“正电子”或“中子”）．此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是       （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）．

（3）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×107 m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34 J·s，光速c=3×108 m/s．计算结果保留一位有效数字）

41.2019年天津卷5题.如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系。由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（    ）

42. 2018年全国2卷17题．

用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为

A．11014 Hz    B．81014 Hz       C．21015 Hz         D．81015 Hz

43. 2018年全国3卷14题．

1934年，约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：。X的原子序数和质量数分别为

A．15和28   B．15和30       C．16和30       D．17和31

44. 2018年全国2卷第17题

17．用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.2810-19 J。已知普朗克常量为6.6310-34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为

A．11014 Hz    B．81014 Hz       C．21015 Hz         D．81015 Hz

45. 2018年天津第5题

5．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定

A．对应的前后能级之差最小

B．同一介质对的折射率最大

C．同一介质中的传播速度最大

D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能

46. 2018年天津第1题

1．国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是

A．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子

B．俘获一个α粒子，产生并放出一个粒子

C．俘获一个质子，产生并放出一个粒子

D．俘获一个质子，产生并放出一个粒子

47. 2018年江苏12C．[选修3-5]（12分）

（1）已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T，则相同质量的A和B经过2T后，剩有的A和B质量之比为     ．

（A）1:4 （B）1:2 （C）2:1 （D）4:1

（2）光电效应实验中，用波长为的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为      ，A、B两种光子的动量之比为     ． （已知普朗克常量为h、光速为c）

48. 2018年海南物理卷第4题

4.已知的半衰期为24天。4g经过72天还剩下

A.0    B. 0.5g    C. Ig    D. 1.5g