高考物理一轮复习讲练测(全国通用)13.2原子结构原子核(练)(原卷版+解析)

这是一份高考物理一轮复习讲练测(全国通用)13.2原子结构原子核(练)(原卷版+解析)，共28页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞
B．在粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了较大角度的偏转
C．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．通过粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．α射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，向低能级跃迁
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克
3．下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程式为，可以判断X为粒子
B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子
C．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成正比关系
D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
4．2012年，邓宁领导的研究人员把正常分布的电子挤压到一个紧密的范围，让其在环绕原子核的轨道运行。邓宁自豪地说：“重新制造出玻尔原子模型花费了一个世纪，但是我们还是做到了。”根据玻尔的原子模型，当氢原子的电子在距原子核较近的轨道Ⅰ和距原子核较远的轨道Ⅱ上运行时，下列说法正确的是（ ）
A．电子在轨道Ⅰ运行时，氢原子处在较高的能级B．电子在轨道Ⅱ运行时，动能较大
C．电子在轨道Ⅱ运行时，电势能较大D．电子由轨道Ⅰ跃迁到轨道Ⅱ，会放出能量
5．下列说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚 由铀 经过2次衰变而产生
B．升高温度可以加快 的衰变
C．的 经过两个半衰期后，质量变为
D． 在中子轰击下，生成 和 的核反应前后，原子核的核子总数减少
6．日本福岛核事故污染水排海事关全球海洋生态环境安全，事关各国人民生命健康，国际社会普遍对日方此举表示强烈不满。核污染水中含有大量核反应产生的放射性碘131，人吃了被碘131污染的海产品会患病。已知碘131的衰变方程为，半衰期为8天。若一样品中某时刻131I与131Xe的原子数量之比为4∶1，则通过16天后样品中131I与131Xe的质量之比（ ）
A．1∶2B．1∶4C．1∶8D．1∶16
二、多选题
7．下列叙述中正确的是（ ）
A．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
B．根据玻尔理论，一个处于n=4能级的氢原子回到n=1能级的过程中，最多可放出3种频率不同的光子
C．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能
D．吸收一个慢中子后，分裂成和还放出10个中子
8．关于电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断
B．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
C．无线电波的波长小于γ射线的波长
D．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D
9．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．核的结合能约为
B．核比核更稳定
C．三个中子和三个质子结合成核时释放能量
D．在核反应中，要吸收热量
10．如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（ ）
A．重的原子核，例如轴核，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B．锂核的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定
C．导原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定
D．核的结合能约为
1．(2023·浙江·嘉兴一中高三期中）下列说法中正确的是（ ）
A．粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的
B．氢原子的发射光谱是连续谱
C．当入射光子与晶体中的电子碰撞后，这些光子散射后的波长变小
D．镉棒在反应堆中的作用是控制链式反应的速度
2．(2023·天津市教育招生考试院高三期中）下面列举的事例中正确的是（ ）
A．居里夫妇用粒子轰出铝箔时发现了正电子
B．卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象
C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实
D．玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象
3．(2023·山西临汾·高三期中）如图为氢原子的能级示意图。已知可见光光子的能量范围为1.64~3.19V，若使大量处于基态的氢原子被激发后，只能产生2条在可见光区的光谱线，则激发氢原子的光子能量为（ ）
A．10.20eVB．12.09eVC．12.75eVD．13.06eV
4．(2023·山东临沂·高三开学考试）依据玻尔的原子模型可知，电子是在量子化能级的轨道上绕着原子核高速运转的粒子，这些能级以主量子数，…来描述，电子只能存在于这些状态中，并且也只能在这些状态中转移。其中电子从的能级直接转移到的能级发出的谱线称为巴耳末系，并以连续的希腊字母命名：至称为巴耳末或，至称为，至称为，依此类推。氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．用的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁并辐射出巴耳末系的谱线
B．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出2种巴耳末系的谱线
C．用光子能量介于范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D．氢原子从能级跃迁到能级时产生的光子a与从能级跃迁到能级时产生的光子b的频率之比为
5．(2023·江苏省海头高级中学二模）如图是氦离子的能级图。通常我们认为可见光光子的能量在1.64－3.19eV之间。按照这一标准，下列操作中不能使处于基态的氦离子辐射可见光的是（ ）
A．用能量为48.36eV的光子照射时
B．用能量为52.89eV的光子照射时
C．用能量为53.89eV的电子轰击时
D．用能量为56.45eV的电子轰击时
6．(2023·江苏南京·高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．玻尔提出了原子核式结构学说B．查德威克发现了天然放射现象
C．J.J.汤姆生发现了正电子D．德布罗意提出了物质波假说
7．(2023·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。下列说法正确的是（ ）
A．玻尔把量子化的观念应用到原子系统，成功地解释了氢原子光谱
B．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
C．汤姆逊通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子
D．用威尔逊云室探测放出的射线，射线的轨迹直而清晰，射线的轨迹几乎看不到
8．(2023·山西省翼城中学校高三开学考试）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3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n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收1.51eV的能量
D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
9．(2023·四川内江·三模）下列说法正确的是 （ ）
A．α射线、β射线和γ射线都是高速运动的带电粒子流
B．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，发现了在原子核内部存在中子
C．当入射光的波长高于金属的极限波长时，不会发生光电效应
D．在α粒子散射实验中，大多数α粒子发生了较大角度地偏转
10．(2023·湖北·鄂南高中高三期中）对两个核反应方程（1）（2），下列说法正确的是（ ）
A．反应（1）为衰变，X为
B．反应（2）为衰变，Y的质子数为90
C．反应（2）中产生了，说明中有电子
D．已知的半衰期为24天，则16个经过120天后还剩1个
一、单选题
1．(2023·重庆·高考真题）如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53 ~ 2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76 ~ 3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（ ）
A．10.20eVB．12.09eVC．12.75eVD．13.06eV
2．(2023·北京·高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ）
A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
3．(2023·浙江·高考真题）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
4．(2023·广东·高考真题）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．(2023·湖南·高考真题）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
6．(2023·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
7．(2023·北京·高考真题）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D．轨迹3对应的粒子是正电子
8．(2023·北京·高考真题）2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置（）取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，被认为是物质的第四态。当物质处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子，此时物质称为等离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等离子体，太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是（ ）
A．核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能
B．可以用磁场来约束等离子体
C．尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体
D．提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力
9．(2023·辽宁·高考真题）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为，己知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核B．X为氚核
C．D．
10．(2023·湖北·高考真题）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 。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
11．(2023·山东·高考真题）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．
12．(2023·全国·高考真题）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．
13．(2023·重庆·高考真题）放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为，则通过后与的质量之比（ ）
A．B．C．D．
二、多选题
14．(2023·浙江·高考真题）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
专题13.2 原子结构 原子核
一、单选题
1．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（ ）
A．粒子发生偏转是由于它跟电子发生了碰撞
B．在粒子散射实验中，绝大多数粒子发生了较大角度的偏转
C．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
D．通过粒子散射实验还可以估计原子核半径的数量级是
答案:C
解析：A．粒子发生偏转是由于它受到原子核的斥力，并不是跟电子发生了碰撞，选项A错误；
BC．在粒子散射实验中，绝大多数粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，选项B错误，C正确；
D．粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是，选项D错误。
故选C。
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A．α射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，向低能级跃迁
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D．Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克
答案:B
解析：A．α射线是氦核（），β射线是高速运动的电子流，选项A错误；
B．根据玻尔理论，氢原子辐射光子后，向低能级跃迁，选项B正确；
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变，选项C错误；
D．的半衰期是5天，100克经过10天后，即经过两个半衰期后还剩下25克，选项D错误。
故选B。
3．下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程式为，可以判断X为粒子
B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子
C．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成正比关系
D．将放射性元素的温度降低，它的半衰期会发生改变
答案:B
解析：A．根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为-1，质量数为0，可知X为电子，即β粒子，故A错误；
B．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，原子能量降低，该氢原子放出光子，故B正确；
C．根据光电效应方程
Ekm=hν-W0
光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系，不是正比例关系，故C错误；
D．元素的半衰期与温度、压强，单质还是化合物都无关，故D错误。
故选B。
4．2012年，邓宁领导的研究人员把正常分布的电子挤压到一个紧密的范围，让其在环绕原子核的轨道运行。邓宁自豪地说：“重新制造出玻尔原子模型花费了一个世纪，但是我们还是做到了。”根据玻尔的原子模型，当氢原子的电子在距原子核较近的轨道Ⅰ和距原子核较远的轨道Ⅱ上运行时，下列说法正确的是（ ）
A．电子在轨道Ⅰ运行时，氢原子处在较高的能级B．电子在轨道Ⅱ运行时，动能较大
C．电子在轨道Ⅱ运行时，电势能较大D．电子由轨道Ⅰ跃迁到轨道Ⅱ，会放出能量
答案:C
解析：A．电子在轨道Ⅰ运行时，处于较低的能级，能级较高，A错误；
B．电子是绕着原子核做圆周运动的，由电子跟原子核的库仑力提供向心力，有
故半径越大，动能越小，故B错误；
C．电子从轨道移到，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D．电子从低能级跃迁到高能级，需要吸收能量，故D错误。
故选C。
5．下列说法正确的是（ ）
A．研制核武器的钚 由铀 经过2次衰变而产生
B．升高温度可以加快 的衰变
C．的 经过两个半衰期后，质量变为
D． 在中子轰击下，生成 和 的核反应前后，原子核的核子总数减少
答案:A
解析：A．经过β衰变电荷数多1，质量数不变，所以钚239由铀239经过2次β衰变而产生，A正确；
B．温度不会影响衰变速度，B错误；
C．根据半衰期公式

可得

即20g的铀经过2个半衰期后其质量变为5g，C错误；
D．核反应前后，原子核的核子总数守恒，D错误；
故选A。
6．日本福岛核事故污染水排海事关全球海洋生态环境安全，事关各国人民生命健康，国际社会普遍对日方此举表示强烈不满。核污染水中含有大量核反应产生的放射性碘131，人吃了被碘131污染的海产品会患病。已知碘131的衰变方程为，半衰期为8天。若一样品中某时刻131I与131Xe的原子数量之比为4∶1，则通过16天后样品中131I与131Xe的质量之比（ ）
A．1∶2B．1∶4C．1∶8D．1∶16
答案:B
解析：样品中某时刻131I与131Xe的原子数量之比为4∶1可知，则质量数之比为4：1，可设131I与131Xe的质量分别为4m和m；通过16天即2个半衰期后，还剩下的131I没有衰变，即 131I还有质量为m；生成131Xe的质量为3m，则此时样品中含131Xe的质量为4m，则样品中131I与131Xe的质量之比为1：4。
故选B。
二、多选题
7．下列叙述中正确的是（ ）
A．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
B．根据玻尔理论，一个处于n=4能级的氢原子回到n=1能级的过程中，最多可放出3种频率不同的光子
C．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能
D．吸收一个慢中子后，分裂成和还放出10个中子
答案:BD
解析：A．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，有半数原子核 发生衰变，不是总质量仅剩下一半，故A错误；
B．根据玻尔理论，一个处于n=4能级的氢原子回到n=1能级的过程中，最多可放出3种频率不同的光子，故B正确；
C．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，释放核能，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故C错误；
D．根据核反应时质量数和核电荷数守恒，写出反应方程如下
故D正确。
故选BD。
8．关于电磁波谱，下列说法正确的是（ ）
A．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断
B．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红外线
C．无线电波的波长小于γ射线的波长
D．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D
答案:AD
解析：A．医学上常用X光照片辅助进行疾病诊断，故A正确；
B．在烤箱中能看见一种淡红色的光线，这是电热丝发出的红光，红外线是看不见的，故B错误；
C．无线电波的波长大于γ射线的波长，故C错误；
D．适量紫外线照射人体能促使人体合成维生素D，故D正确。
故选AD。
9．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．核的结合能约为
B．核比核更稳定
C．三个中子和三个质子结合成核时释放能量
D．在核反应中，要吸收热量
答案:ABC
解析：A．分析图像可知，核的平均结合能为7MeV，根据平均结合能的定义可知，核的结合能为
故A正确；
B．平均结合能越大的原子核越稳定，分析图像可知，核比核的平均结合能大，所以核比核更稳定，故B正确；
C．核子结合成原子核时，存在质量亏损，释放核能，故三个中子和三个质子结合成核时释放能量，故C正确；
D．重核裂变时，存在质量亏损，释放能量，故D错误。
故选ABC。
10．如图所示，表示原子核的比结合能与质量数A的关系，据此下列说法中正确的是（ ）
A．重的原子核，例如轴核，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B．锂核的核子的比结合能比铀核的比结合能小，因而比铀核结合得更坚固更稳定
C．导原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定
D．核的结合能约为
答案:CD
解析：ABC．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，组成原子核的核子数越多，结合越大，比结合能不一定越大，只有比结合能越大，原子核中的核子才结合的越牢固，原子核越稳定，故C正确，AB错误；
D．核的比结合能约为，核子数为2，结合能约为，故D正确。
故选CD。
1．(2023·浙江·嘉兴一中高三期中）下列说法中正确的是（ ）
A．粒子散射实验证明原子内部的正电荷是均匀分布的
B．氢原子的发射光谱是连续谱
C．当入射光子与晶体中的电子碰撞后，这些光子散射后的波长变小
D．镉棒在反应堆中的作用是控制链式反应的速度
答案:D
解析：A．α粒子散射实验中绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，并不是均匀分布的，故A错误；
B．氢原子发射的光子能量值是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故不是连续谱，故B错误；
C．当入射光子与晶体中的电子碰撞后，这些光子的能量减小，波长变大，故C错误；
D．镉棒能够吸收中子，在反应堆中的作用是控制链式反应的速度，故D正确。
故选D。
2．(2023·天津市教育招生考试院高三期中）下面列举的事例中正确的是（ ）
A．居里夫妇用粒子轰出铝箔时发现了正电子
B．卢瑟福的原子结构学说成功地解释了氢原子的发光现象
C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实
D．玻尔建立了量子理论，解释了各种原子发光现象
答案:C
解析：A．居里夫妇用α粒子轰击铝箔，发现了放射性磷P和中子，故A错误；
B．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子的发光现象，故B错误；
C．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实，选项C正确；
D．玻尔建立了量子理论，只成功地解释了氢原子的发光现象，故D错误。
故选C。
3．(2023·山西临汾·高三期中）如图为氢原子的能级示意图。已知可见光光子的能量范围为1.64~3.19V，若使大量处于基态的氢原子被激发后，只能产生2条在可见光区的光谱线，则激发氢原子的光子能量为（ ）
A．10.20eVB．12.09eVC．12.75eVD．13.06eV
答案:C
解析：氢原子从高能级向基态跃迁时，所辐射光子能量最小值为
因此可见要产生可见光，氢原子吸收能量后最起码要跃迁到n>2能级。由于
要使大量处于基态的氢原子被激发后可辐射出2种可见光光子，则需要到达n=4能级，氢原子应吸收的能量为
故选C。
4．(2023·山东临沂·高三开学考试）依据玻尔的原子模型可知，电子是在量子化能级的轨道上绕着原子核高速运转的粒子，这些能级以主量子数，…来描述，电子只能存在于这些状态中，并且也只能在这些状态中转移。其中电子从的能级直接转移到的能级发出的谱线称为巴耳末系，并以连续的希腊字母命名：至称为巴耳末或，至称为，至称为，依此类推。氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．用的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁并辐射出巴耳末系的谱线
B．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出2种巴耳末系的谱线
C．用光子能量介于范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种
D．氢原子从能级跃迁到能级时产生的光子a与从能级跃迁到能级时产生的光子b的频率之比为
答案:C
解析：A．电子从 的能级直接转移到的能级发出的谱线称为巴耳末系，从基态跃迁到能级不属于巴耳末系的谱线，故A错误；
B．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时可直接跃迁到能级或者先跃迁到能级再跃迁到能级，但由于只有一个原子，因此只能出现一种情况，故B错误；
C．基态吸收该范围内的光子后能到达的能量数值范围为
因此符合的能级有，，三种，故C正确。
D．根据
所以从能级跃迁到能级时产生的光子a与从能级跃迁到能级时产生的光子b的频率之比为
故D错误。
故选C。
5．(2023·江苏省海头高级中学二模）如图是氦离子的能级图。通常我们认为可见光光子的能量在1.64－3.19eV之间。按照这一标准，下列操作中不能使处于基态的氦离子辐射可见光的是（ ）
A．用能量为48.36eV的光子照射时
B．用能量为52.89eV的光子照射时
C．用能量为53.89eV的电子轰击时
D．用能量为56.45eV的电子轰击时
答案:A
解析：A．用能量为48.36eV的光子照射时，光子被全部吸收，氦离子跃迁到激发态，氦离子由激发态向低能级跃迁时，释放的最小能量光子为7.56eV，不是可见光，故A正确；
BCD．用能量为52.89eV的光子照射时，光子被全部吸收，氦离子跃迁到激发态，由图可知，氦离子由激发态向低能级跃迁时，存在释放光子为可见光光子（n=4到n=3）；用能量为53.89eV或能量为56.45eV的电子轰击时，氦离子可以吸收部分能量，可能跃迁到激发态，同理，可能辐射可见光，故BCD错误。
故选A。
6．(2023·江苏南京·高三开学考试）下列说法正确的是（ ）
A．玻尔提出了原子核式结构学说B．查德威克发现了天然放射现象
C．J.J.汤姆生发现了正电子D．德布罗意提出了物质波假说
答案:D
解析：A．原子的核式结构模型最早是由卢瑟福根据α粒子散射实验提出的，故A错误；
B．贝克勒尔最早发现了天然放射现象，故B错误；
C．在原子核人工转变的实验中，约里奥-居里夫妇发现了正电子，故C错误；
D．1924年，德布罗意提出了物质波理论，他假设实物粒子也具有波动性，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子（如电子、质子等），故D正确。
故选D。
7．(2023·浙江·宁波市鄞州高级中学高三开学考试）随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。下列说法正确的是（ ）
A．玻尔把量子化的观念应用到原子系统，成功地解释了氢原子光谱
B．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
C．汤姆逊通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子
D．用威尔逊云室探测放出的射线，射线的轨迹直而清晰，射线的轨迹几乎看不到
答案:A
解析：A．玻尔把量子化的观念应用到原子系统，成功地解释了氢原子光谱，故A正确；
B．德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故B错误；
C．卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子，故C错误；
D．用威尔逊云室探测放出的射线，射线电离作用强，轨迹直而清晰，射线电离作用弱径迹常是弯曲的，而且比较细。粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹，故D错误。
故选A。
8．(2023·山西省翼城中学校高三开学考试）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n＝3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n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收1.51eV的能量
D．n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
答案:D
解析：A．大量氢原子处于n＝3能级上，这些原子向低能级跃迁时最多可辐射出
即可辐射出3种频率的光子，A错误；
B．从n＝3能级跃迁到n＝1能级，则辐射光子的能量有
从n＝3能级跃迁到n＝2能级，则辐射光子的能量有
由计算可知，B错误；
C．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收的能量
C错误；
D．由能级图可知，处于n＝3能级的氢原子的能量为−1.51eV，因此使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，D正确。
故选D。
9．(2023·四川内江·三模）下列说法正确的是 （ ）
A．α射线、β射线和γ射线都是高速运动的带电粒子流
B．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，发现了在原子核内部存在中子
C．当入射光的波长高于金属的极限波长时，不会发生光电效应
D．在α粒子散射实验中，大多数α粒子发生了较大角度地偏转
答案:C
解析：A．α射线、β射线都是高速运动的带电粒子流，γ射线是光子流，不带电，A错误；
B．卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验，发现了在原子核内部存在质子，B错误；
C．由波长频率和波速关系公式可知，当入射光的波长高于金属的极限波长时，则有入射光的频率低于金属的极限频率，不会发生光电效应，C正确；
D．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了较大角度地偏转，D错误。
故选C。
10．(2023·湖北·鄂南高中高三期中）对两个核反应方程（1）（2），下列说法正确的是（ ）
A．反应（1）为衰变，X为
B．反应（2）为衰变，Y的质子数为90
C．反应（2）中产生了，说明中有电子
D．已知的半衰期为24天，则16个经过120天后还剩1个
答案:A
解析：A．根据质量数与电荷数守恒，则有X的质量数与电荷数分别为
238-234=4，92-90=2
可知X为，则反应（1）为衰变，X为，A正确；
B．反应（2）生成核中有电子，则（2）为衰变，根据质量数与电荷数守恒，则Y的质量数与电荷数分别为
238-0=238，92-（-1）=93
可知，Y的质子数为93，B错误；
C．反应（2）中产生了，该电子是中的一个中子转化成了一个质子与一个电子，并不能说明中有电子，C错误；
D．半衰期为一个统计规律，只对大量原子核才成立，对少数个别的原子核不成立，D错误。
故选A。
一、单选题
1．(2023·重庆·高考真题）如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53 ~ 2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76 ~ 3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（ ）
A．10.20eVB．12.09eVC．12.75eVD．13.06eV
答案:C
解析：由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从n = 4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光（即从n = 4，跃迁到n = 2辐射蓝光），则需激发氢原子到n = 4能级，则激发氢原子的光子能量为
E = E4－E1= 12.75eV
故选C。
2．(2023·北京·高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ）
A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少
答案:B
解析：氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少。
故选B。
3．(2023·浙江·高考真题）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
答案:B
解析：A．从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据
可得此时最大初动能为
故A错误；
B．根据
又因为从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为
不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为
所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。
故选B。
4．(2023·广东·高考真题）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
答案:A
解析：要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为
则被吸收的光子是红外线波段的光子。
故选A。
5．(2023·湖南·高考真题）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
答案:C
解析：A．波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；
B．玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，还不成完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；
C．光电效应揭示了光的粒子性，C正确；
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。
故选C。
6．(2023·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ）
A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样
B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离
C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样
D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小
答案:D
解析：A．同步辐射是在磁场中圆周自发辐射光能的过程，氢原子发光是先吸收能量到高能级，在回到基态时辐射光，两者的机理不同，故A错误；
B．用同步辐射光照射氢原子，总能量约为104eV大于电离能13.6eV，则氢原子可以电离，故B错误；
C．同步辐射光的波长范围约为10-5m～10-11m，与蛋白质分子的线度约为10-8 m差不多，故能发生明显的衍射，故C错误；
D．以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV，则电子回旋一圈后能量不会明显减小，故D正确；
故选D。
7．(2023·北京·高考真题）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大D．轨迹3对应的粒子是正电子
答案:A
解析：AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知
解得粒子运动的半径为
根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。
故选A。
8．(2023·北京·高考真题）2021年5月，中国科学院全超导托卡马克核聚变实验装置（）取得新突破，成功实现了可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，创造托卡马克实验装置运行新的世界纪录，向核聚变能源应用迈出重要一步。等离子体状态不同于固体、液体和气体的状态，被认为是物质的第四态。当物质处于气态时，如果温度进一步升高，几乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而离解为电子和正离子，此时物质称为等离子体。在自然界里，火焰、闪电、极光中都会形成等离子体，太阳和所有恒星都是等离子体。下列说法不正确的是（ ）
A．核聚变释放的能量源于等离子体中离子的动能
B．可以用磁场来约束等离子体
C．尽管等离子体整体是电中性的，但它是电的良导体
D．提高托卡马克实验装置运行温度有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力
答案:A
解析：A．核聚变释放的能量源于来自于原子核的质量亏损，A错误；
B．带电粒子运动时，在匀强磁场中会受到洛伦兹力的作用而不飞散，故可以用磁场来约束等离子体，B正确；
C．等离子体是各种粒子的混合体，整体是电中性的，但有大量的自由粒子，故它是电的良导体，C正确；
D．提高托卡马克实验装置运行温度，增大了等离子体的内能，使它们具有足够的动能来克服库仑斥力，有利于克服等离子体中正离子间的库仑斥力，D正确。
本题选择错误的，故选A。
9．(2023·辽宁·高考真题）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为，己知、、的质量分别为，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核B．X为氚核
C．D．
答案:D
解析：AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为1，为氕核，AB错误；
CD．根据质能方程可知，由于质量亏损核反应放出的能量为
C错误、D正确。
故选D。
10．(2023·湖北·高考真题）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 。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
答案:A
解析：AC．根据质量数守恒和电荷数守恒有，X的质量数为7，电荷数为3，可知原子核X是，A正确、C错误；
B．由选项A可知，原子核X是，则核反应方程为 + → + ，则反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；
D．中微子不带电，则中微子的电荷量与电子的不相同，D错误。
故选A。
11．(2023·山东·高考真题）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．
答案:B
解析：设刚植入时碘的质量为，经过180天后的质量为m，根据
代入数据解得
故选B。
12．(2023·全国·高考真题）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．
答案:C
解析：根据题意设半衰期为t0的元素原子核数为x，另一种元素原子核数为y，依题意有
经历2t0后有
联立可得
，
在时，原子核数为x的元素经历了4个半衰期，原子核数为y的元素经历了2个半衰期，则此时未衰变的原子核总数为
故选C。
13．(2023·重庆·高考真题）放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为，则通过后与的质量之比（ ）
A．B．C．D．
答案:B
解析：根据题述，与原子数量之比为，则通过（两个半衰期）后，4份衰变剩余1份，生成了3份原子，剩余与原子数量之比为，因为与原子质量相同，所以通过（两个半衰期）后，与原子的质量之比为，故B正确，ACD错误。
故选B。
二、多选题
14．(2023·浙江·高考真题）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
答案:AB
解析：A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为，故A正确；
B．常用的示踪原子有：，，，故B正确；
C．由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以来自原子核内，故C错误；
D．半衰期是一个统计规律，对于大量原子核衰变是成立的，个数较少时规律不成立，故D错误。
故选AB。