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第 73 讲 原子结构 原子核
（模拟精练+真题演练）
1．（2024·四川巴中·统考模拟预测）下列说法正确的是（ ）
A．天然放射现象说明原子核具有复杂结构
B．有6个能发生α衰变的原子核经过一个半衰期一定还剩3个没有衰变的原子核
C．大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁能产生两种不同频率的光子
D．某种频率的光照射某金属表面能发生光电效应，所有光电子初动能都相等
2．（2023·海南省直辖县级单位·文昌中学校考模拟预测）已知金属锌的逸出功为 ，氢原子能级分布
如图所示，氢原子中的电子从 能级跃迁到 能级可产生a光，从 能级跃迁到 能级可产生
b光。a光和b光的波长分别为 和 。现用a、b光照射到金属锌表面均可产生光电效应，遏止电压分别
为 和 。下列说法中正确的是（ ）
A．
B．
C．a光的光子能量为
D．b光照射金属锌产生的光电子的最大初动能为
3．（2024·福建宁德·福建省宁德第一中学校考一模）如下左图是用于研究光电效应的实验装置，右图是氢
原子的能级结构。实验发现 跃迁到 时发出的某种光照射左图实验装置的阴极时，发现电流表示
数不为零，慢慢移动滑动变阻器触点c，发现电压表读数大于等于 时，电流表读数为零，下列说法正
确的是（ ）A． 跃迁到 的光电子动能为
B．滑动变阻器触点c向a侧慢慢移动时，电流表读数会增大
C．其他条件不变，一群氢原子处于 能级跃迁发出的光，总共有3种光可以发生光电效应
D．用不同频率的光子照射该实验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，根据频率和电压关系
可以精确测量普朗克常数
4．（2023·海南海口·海南华侨中学校考模拟预测）钴60（ ）是金属元素钴的放射性同位素之一，其
半衰期为5.27年。钴60会通过发生β衰变释放能量高达315keV的高速电子并衰变成为镍60，同时会放出
两束γ射线，则下列说法正确的是（ ）
A．315keV=5.04×10-12J
B．24个 原子核经过两个半衰期后只剩下6个
C．β衰变释放的电子是由 原子核内的中子转化为质子产生的
D．γ射线是 原子由激发态跃迁到基态辐射出来的
5．（2023·安徽合肥·合肥市第八中学校考模拟预测）如图是氢原子电子轨道示意图，a、b两束光是由处在
态的氢原子跃迁到 态和 态时产生的，现分别用a、b两束单色光照射同一光电管阴极时，都
发生了光电效应，则关于a、b这两束光，下列说法正确的是（ ）
A．a、b两束光的光子能量满足
B．光子动量
C．两束光照射光电管时对应的遏止电压
D．入射同一双缝干涉装置上，相邻亮纹的间距
6．（2023·广东梅州·统考一模）“拒绝烟草，沽身自好。”烟草内含有较高的放射性陀元素钋、铅、镭等，
其中钋元素在衰变过程中会释放射线，严重可致人肺癌。已知钋元素的衰变方程是 ，半
衰期为138天，则下列说法正确的是（ ）
A．X的电离能力比 射线弱
B． 的衰变为 衰变C． 衰变的过程中质量守恒
D．随着 的不断衰变，其半衰期会变小
7．（2023·湖南郴州·统考三模）氧核 衰变成钋核 ，其核反应方程为 ，氡核的
半衰期为3.8天，一个静止的 衰变释放的能量为E，且能量完全转化为两粒子的动能，则下列说法正
确的是（ ）
A．方程式中的X是质子
B．该核反应前、后的质量守恒，且电荷数守恒
C．50个氡核 经过3.8天还剩25个氡核
D．衰变释放出的X粒子的动能为
8．（2024·陕西宝鸡·校联考模拟预测）自然界的铀中99.28%是铀238，铀238发生衰变产生新核钍234，
其衰变方程为 ，则下列说法正确的是（ ）
A．铀238发生的是β衰变 B．X比γ的穿透能力更强
C． 的比结合能小于 的比结合能 D．γ只能由原子核的衰变产生
9．（2023·广东东莞·东莞实验中学校考模拟预测）如图所示是原子核 发生α衰变的能级图， 经
α衰变直接变至 基态，或者衰变至一个激发态 ，然后通过释放一个光子衰变至 基态。若
发生α衰变前是静止的，则（ ）
A． 原子核的比结合能大于 原子核的比结合能
B．α粒子的动能小于原子核 的动能
C． 的质量大于 与α粒子质量之和
D．激发态 释放光子至 基态的衰变是β衰变
10．（2023·江苏扬州·扬州市新华中学校考一模）正电子发射型计算机断层显像（PET）的基本原理：将放
射性同位素 注入人体， 在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对 光子，
光子被探测器探测后经计算机处理产生清晰图像，下列说法正确的是（ ）
A． 在人体内衰变的方程是
B．正负电子湮灭的方程式是C．正负电子相遇而湮灭违背了能量守恒定律
D．在PET中， 的主要用途是参与人体的代谢过程
11．（2023·青海西宁·统考二模）自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，
而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示（N表示中子数，Z
表示质子数），则下列说法正确的是（ ）
A．由 到 的衰变是α衰变
B．已知 的半衰期是T，则8个 原子核经过2T时间后还剩4个
C．从 到 共发生5次α衰变和2次β衰变
D．图中原子核发生的α衰变和β衰变分别只能产生α射线和β射线
12．（2023·甘肃·统考三模）目前俄乌冲突在持续进行中，乌境内最大的扎波罗热核电站多次遭受炮火攻
击，人们担忧如果战斗持续下去，可能导致核泄漏事故。扎波罗热核电站利用铀核裂变释放出能量，如图
所示原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线，下列说法正确的是（ ）
A．铀核裂变的一个重要核反应方程是
B． 核的平均结合能大于 核的平均结合能
C．三个中子和三个质子结合成 核时释放能量约为
D． 核的平均核子质量小于 核的平均核子质量13．（2023·河北唐山·开滦第一中学校考一模）如图是玻尔解释氢原子光谱画出的能级图，已知可见光光
子的能量范围约为1.62eV～3.11eV。大量处于 能级的氢原子向低能级跃迁，发出若干频率的光子，设
普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A．能产生6种不同频率的光子
B．能产生10种不同频率的光子
C．能产生6种不同频率的可见光
D．能产生3种不同频率的可见光
14．（2024·浙江·校联考模拟预测）几种金属的逸出功和氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能
量在1.62eV-3.11eV之间。现有大量氢原子处于激发态，则（ ）
表 几种金属的截止频率和逸出功
金属 钨 钙 钠 钾 铷
10.95 7.73 5.53 5.44 5.15
4.54 3.20 2.29 2.25 2.13
A．氢原子的能级E 指的是氢原子中电子的动能
n
B．氢原子从n=4能级跃迁到n=3时会辐射出具有显著热效应的电磁波
C．处于n=3能级的氢原子在跃迁时辐射出的光子于可以使钾金属发生光电效应，光电子的最大初动能
可能为12.09eV
D．氢原子从能级3跃迁到能级2和从能级4跃迁到能级2均辐射出可见光，用这两种光在同一双缝干
涉装置做实验，前者的相邻条纹间距更大
15．（2023·湖南·校联考模拟预测）氩原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，可能不发射光子，而是把
相应的能量转交给另一能级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫俄歇电子。若氩原子的基态能量为 ，处于 能级的电子跃迁时，将释放的能量转交给处于
能级的电子，使之成为俄歇电子a。假设氩原子的能级能量公式类似于氢原子，即 ，
则（ ）
A．氩原子从 能级向 能级跃迁时释放的能量为
B．氩原子从 能级向 能级跃迁时释放的能量为
C．俄歇电子a的动能为
D．俄歇电子a的动能为
16．（2023·浙江·校联考三模）荧光是指一种光致发光的冷发光现象。荧光物质的原子吸收某一波长的入
射光后进入高能态，然后向低能态跃迁，发出可见光。如图所示， 、 、 为荧光物质的原子三个相
邻的能级，处于低能态 的原子吸收了波长为 的光子后，跃迁到高能态 ，然后再向低能态跃迁时会
发出荧光，最终回到低能态 。则下列说法正确的是（ ）
A．若吸收的入射光是红光，则发出的光可能是绿光
B．若吸收的入射光为紫光，则发出的光可能是绿光
C．若吸收入射光后，原子发出波长分别为 、 、 的三种光，则
D．若吸收入射光后，原子发出波长分别为 、 、 的三种光，则
17．（2023·吉林长春·东北师大附中校考模拟预测）硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入
癌细胞内的硼核（ ）吸收慢中子（动能可忽略不计），转变成锂核（ ）和 粒子，释放出 光子。
已知核反应过程中质量亏损为 ， 光子的波长为 ，硼核的比结合能为E，氦核的比结合能为E，普
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朗克常量为h，真空中光速为c。则关于上述核反应，说法正确的是（ ）
A．上述核反应属于 衰变
B．核反应方程为
C． 光子的能量
D．锂核的比结合能18．（2024·福建宁德·福鼎市第一中学校考一模）在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原
子核（ X）发生了 衰变放出了一个 粒子。放射出的 粒子（ He）及生成的新核Y在与磁场垂直的平
面内做圆周运动。 粒子的运动轨道半径为R，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是（ ）
A．衰变后产生的 粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲
B．新核Y在磁场中圆周运动的半径
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
19．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对
提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频
率为 的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为 的光子，跃迁到钟跃迁的上能
级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为 的
光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率 为（ ）
A． B． C． D．
20．（2023·湖北·统考高考真题）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该
卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为 的氢原子谱线（对应的光子能量为 ）。
根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（ ）A． 和 能级之间的跃迁 B． 和 能级之间的跃迁
C． 和 能级之间的跃迁 D． 和 能级之间的跃迁
