文档内容
考点 56 原子结构 原子核
（核心考点精讲精练）
1. 5年真题考点分布
2023·全国甲卷·T15
2023·全国乙卷·T16
2023·山东卷·T1
2023·北京卷·T3
2023·湖北卷·T1
2022·全国甲卷·T17
2022·山东卷·T1
2022·浙江6月选考·T14
原子结构 原子核 2021·全国甲卷·T17
2021·全国乙卷·T17
2021·山东卷·T1
2021·广东卷·T1
2021·湖南卷·T1
2021·河北卷·T1
2021·福建卷·T9
2021·重庆卷·T2 2
020·全国卷Ⅲ·T19
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】近几年高考主要考查：玻尔理论及能级跃迁规律，半衰期、核力；原子核的结合能、爱因斯
坦质能方程
【备考策略】
1.知道原子的核式结构，了解氢原子光谱，掌握玻尔理论及能级跃迁规律.
2.了解原子核的组成及核力的性质，了解半衰期及其统计意义.
3.认识原子核的结合能，了解核裂变及核聚变，能根据质量数、电荷数守恒写出核反应方程．
【命题预测】
玻尔理论和爱因斯坦质能方程是考试的高频考点
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】考向 1 原子结构和氢原子光谱
1．原子结构
(1)电子的发现：英国物理学家J·J·汤姆孙发现了电子．
(2)α粒子散射实验：1909年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子
偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来．
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，
带负电的电子在核外空间绕核旋转．
2．氢原子光谱
(1)光谱：用棱镜或光栅可以把光按波长(频率)展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．
(2)光谱分类：
①线状谱是一条条的亮线．
②连续谱是连在一起的光带．
(3)氢原子光谱的实验规律：
①巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R (n＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R ＝
∞ ∞ ∞
1.10×107 m－1，n为量子数，此公式称为巴耳末公式．
②氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
（多选）（2023秋·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）如图表示了人们对原子认识的演变史，下
列说法正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型
B．卢瑟福建构的行星模型不仅揭示了原子内存在原子核而且揭示了原子核的组成结构
C．玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广
D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值
【答案】 AC
【解析】A．汤姆孙基于道尔顿的实心小球模型和电子的发现事实建构了枣糕模型，故A正确；
B．卢瑟福建构的行星模型揭示了原子内存在一个很小的原子核，但并不能揭示原子核还有复杂的组成结
构，结合放射现象及其特征、规律等事实才揭示原子核还有复杂的组成结构，故B错误；
CD．玻尔基于行星模型和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型并做了有限推广，玻尔模型虽然不能很
好地解释复杂原子的光谱线规律，但为增进原子结构认识提供了积极有益的贡献，故C正确，D错误。
故选AC。
（多选）（2023秋·黑龙江鸡西·高三校考开学考试）如图是用于研究光电效应的实验装置，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 的光电子最大初动能为
B．滑动变阻器触点c应该向a侧慢慢移动，直到电流表读数为零
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，根据以上频率和电压可
以精确测量普朗克常数
【答案】 BD
【解析】A． 跃迁到 的光子能量为 ，当电压大于等于 时，溢出来最大动能的光电子
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】被截止，说明光电子最大初动能为 。根据光电效应方程
可知该材料的逸出功 ，故A错误；
B．滑动变阻器触点c慢慢向a端移动，增加反向截止电压，有可能出现电流读数为零，故B正确；
C．从 向下跃迁，一共可以发射出 种光，其中 跃迁到 的光子能量小于逸出功，所以总
共5种光可以发生光电效应，故C错误；
D．根据光电效应方程
可知只要记录光子频率、截止电压就能精确测量普朗克常数，故D正确。
故选BD。
考向 2 玻尔理论的理解和应用
1.两类能级跃迁
（1）自发跃迁：高能级（n） 低能级（m）→放出能量，发射光子，hν＝E－E 。
n m
（2）受激跃迁：低能级（m） 高能级（n）→吸收能量。
①光照（吸收光子）：光子的能量必须恰好等于能级差，hν＝E－E 。
n m
②碰撞、加热等：只要入射粒子的能量大于或等于能级差即可，E ≥E－E 。
外 n m
③大于电离能的光子被吸收，将原子电离。
2.电离
（1）电离态：n＝∞，E＝0。
（2）电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量。
例如，对于氢原子：
①基态→电离态：E ＝0－（－13.6 eV）＝13.6 eV，即为基态的电离能。
吸
②n＝2→电离态：E
吸
＝0－E
2
＝3.4 eV，即为n＝2激发态的电离能。
如果吸收能量足够大，克服电离能后，电离出的自由电子还具有动能。
3.氢原子的能级图，如图所示
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（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
【答案】 A
【解析】由图中可知n=2和n=1的能级差之间的能量差值为
与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n=2和n=1能级之间的跃迁。
故选A。
（多选）（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高画出的能级图，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
【答案】 BD
【解析】AB．大量处于 能级的氢原子向低能级跃迁，可以发现 种不同频率的光子，故A错误，
B正确；
CD．氢原子处于 能级不稳定会自发向低能级跃迁，根据可见光光子的能量范围约为 1.62eV～
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】3.11eV，可知只有从 、 、 跃迁到 的光子能量在可见光范围内，所以由高能级向低能级
跃迁发出10种不同频率的光子，只有3种是可见光，故C错误，D正确。
故选BD。
考向 3 原子核的衰变及半衰期
1.三种射线的比较
名称 构成 符号 电荷量 质量 电离作用 穿透能力
α射线 氦核 4 He ＋2e 4 u 最强 最弱
2
1
β射线 电子 0 e －e u 较强 较强
-1 1 836
γ射线 光子 γ 0 0 最弱 最强
2.α衰变、β衰变的比较
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程 A X→A-4 Y+4 He A X→ A Y+0 e
Z Z-2 2 Z Z+1 -1
2个质子和2个中子结合成一个整体射出 1个中子转化为1个质子和1个电子
衰变实质
21 H＋21 n→4 He 1 n→1 H+0 e
1 0 2 0 1 -1
衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
3.对半衰期的理解
（1）半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。
(1) t (1) t
（2）根据半衰期的概念，可总结出公式N ＝N T，m ＝m T。
余 原 2 余 原 2
4.衰变次数的计算方法
先根据质量数守恒确定α衰变次数，再根据电荷数守恒确定β衰变次数。
5.两种衰变在匀强磁场中的运动轨迹的比较
静止原子核在匀强磁场中自发衰变，如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直，则它们的
mv
运动轨迹为两相切圆，α衰变时两圆外切，β衰变时两圆内切，根据动量守恒定律有mv＝mv，又r＝
1 1 2 2 qB
，则运动半径小的为新核，运动半径大的为α粒子或β粒子，其特点对比如表：
A X→A-4 Y+4
He
Z Z-2 2
α衰变 两圆外切，α 粒子运
动半径较大
β衰变 A X→A Y+0 e
Z Z+1 -1
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】（2023·广东·统考高考真题）理论认为，大质量恒星塌缩成黑洞的过程，受核反应 的影响。
下列说法正确的是（ ）
A．Y是 粒子， 射线穿透能力比 射线强
B．Y是 粒子， 射线电离能力比 射线强
C．Y是 粒子， 射线穿透能力比 射线强
D．Y是 粒子， 射线电离能力比 射线强
【答案】 D
【解析】根据受核反应满足质量数和电荷数守恒可知，Y是 粒子（ ），三种射线的穿透能力， 射
线最强， 射线最弱；三种射线的电离能力， 射线最强， 射线最弱。
故选D。
（2023·重庆·统考高考真题）原子核 可以经过多次α和β衰变成为稳定的原子核 ，在该过程中，
可能发生的β衰变是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】 A
【解析】原子核 衰变成为稳定的原子核 质量数减小了28，则经过了7次α衰变，中间生成的新
核的质量数可能为231，227，223，219，215，211，则发生β衰变的原子核的质量数为上述各数，则BCD
都不可能，根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，选项A反应正确。
故选A。
考向 4 核反应方程与核能的计算
1．核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
α衰变 自发 U→Th＋He
衰变
β衰变 自发 Th→Pa＋e
N＋He→O＋H
(卢瑟福发现质子)
He＋Be→C＋n
人工转变 人工控制
(查德威克发现中子)
Al＋He→P＋n 约里奥－居里夫妇发
P→Si＋e 现放射性同位素，同
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】时发现正电子
U＋n→Ba＋Kr＋3n
重核裂变 容易控制
U＋n→Xe＋Sr＋10n
轻核聚变 现阶段很难控制 H＋H→He＋n＋17.6 MeV
2.核反应方程式的书写
(1)熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础．如质子(H)、中子(n)、α粒子(He)、β粒子
(e)、正电子(e)、氘核(H)、氚核(H)等．
(2)掌握核反应方程遵循的规律：质量数守恒，电荷数守恒．
(3)由于核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向．
3．核力和核能
(1)核力：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．
(2)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要的能量，叫作原子的结合能，也
叫核能．
(3)比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能，也叫平均结合能．比结合能越大，原子核中
核子结合得越牢固，原子核越稳定．
(4)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝ Δ mc 2 .原子核分解成核子时要吸收一定的
能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝ Δ mc 2 .
【特别提醒】
1、核反应方程式的书写
（1）熟记常见基本粒子的符号，是正确书写核反应方程的基础。如质子(1 H）、中子(1 n）、α粒子(4
1 0 2
He）、β粒子(0 e）、正电子(0 e）、氘核(2 H）、氚核(3 H）等。
-1 +1 1 1
（2）掌握核反应方程遵守的规律，是正确书写核反应方程或判断某个核反应方程是否正确的依据，由于
核反应不可逆，所以书写核反应方程式时只能用“→”表示反应方向。
（3）核反应过程中质量数守恒，电荷数守恒。
2、对质能方程的理解
（1）一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2。
（2）核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2。
（3）原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。
（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中 、 ，X和Y代表两
种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（ ）
A． ， B． ， C． ， D． ，
【答案】 D
【解析】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】的核电荷数和质量数满足
，
第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足
，
联立解得
，
故选D。
（2023·天津·统考高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（ ）
A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒
C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式：
【答案】 A
【解析】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间的排斥力，使得它们
间的距离缩短，才能发生聚变，故A正确；
B．核聚变中电荷是守恒的，故B错误；
C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定的质量的，故C错
误；
D．核聚变的方程为
题中为核裂变方程，故D错误。
故选A。
【基础过关】
1．（2023·北京西城·北京八中校考三模）以下关于原子和原子核的认识，正确的是（ ）
A．汤姆逊研究阴极射线时发现电子，说明原子具有复杂结构
B．卢瑟福的α粒子散射实验发现了质子
C．原子核每发生一次β衰变，原子核内就失去一个电子
D．原子核的比结合能越大，平均核子质量就越大
【答案】 A
【解析】A．汤姆逊发现电子，揭示了原子内部具有复杂结构，故A正确；
B．卢瑟福用人工核反应的方法分别发现了质子，故B错误；
C．β衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故C错误；
D．根据比结合能的概念可知，原子核的比结合能越大，则在核子结合为原子核的过程中平均每个核子亏
损的质量越多，所以平均每个核子的质量越小，故D错误。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】故选A。
2．（2023·黑龙江大庆·统考二模）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.下列图示的实验规律中发现原子具有核式结构的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 B
【解析】A.不同色光的I-U图线说明频率大的光对应的遏止电压一定大，而饱和电流与光照强度有关，故
A错误；
B. 粒子散射实验示意图绝大多数粒子基本上沿原方向前进，极少数粒子发生偏转，说明原子具有核式结
构，故B正确；
C.辐射强度与波长的关系说明黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只有黑体的温度有关，故C错误；
D.衰变过程 随时间的变化规律说明在相同时间内，有半数的原子核发生了衰变，但相同时间内衰变的
原子还数量随时间的推移而不断减少，故D错误。
故选B。
3．（2023秋·湖北·高三统考开学考试）宇宙射线撞击空气中的氮原子能产生碳14 原子。碳14具有放射性
衰变方式为β衰变，半衰期为5730年。关于一个碳14原子的衰变，以下说法正确的是（ ）
A．碳14 衰变时放出的β射线是电磁波
B．只有在温度很高时这个碳14原子才会衰变
C．碳14以化合物形式存在时，半衰期会发生改变
D．经过5730年，这个碳14原子不一定会衰变
【答案】 D
【解析】A．碳14 衰变时放出的β射线是电子，故A错误；
B．衰变是原子核的变化，不会受环境温度、湿度及化学状态的影响，故B错误；
C．碳14以化合物形式存在时和单质碳14衰变一样快，故C错误；
D．半衰期是大量原子核的统计规律，对少量原子核的衰变不适用，故经过 5730年，这个碳14原子不一
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】定会衰变，故D正确。
故选D。
4．（2023秋·辽宁朝阳·高三统考期末）有关原子物理学的知识，下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
B．原子核比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定
C．一块含放射性元素的矿石经过一个半衰期以后它的总质量剩下一半
D．在核反应中，由于质量亏损，核子数可能减少
【答案】 B
【解析】A．放射性元素的半衰期不会随温度的升高而变化，选项A错误；
B．原子核比结合能越大，表明原子核中核子结合得越牢固，原子核就越稳定，选项B正确；
C．一块含放射性元素的矿石经过一个半衰期，放射性元素减半，剩余矿石总质量无法判断，选项C错误；
D．在核反应中，核子数守恒，选项D错误．
故选B。
5．（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
【答案】 B
【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知X是 ，故 的衰变为 衰变，X的电离能力比 射线强，
故A错误，B正确；
C． 衰变的过程中质量数守恒，该过程存在质量亏损，质量不守恒，故C错误；
D．半衰期只由原子核内部结构决定，适应于大量原子核，随着 的不断衰变，其半衰期会不会变化，
故D错误。
故选B。
6．（2023秋·广东深圳·高三统考期末）不久前，世界首个第四代核能技术的钍基熔盐堆在我国甘肃并网发
电，该反应堆以放射性较低的钍元素为核燃料。 转变为 的过程为：① ②
③ ，下列说法正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．反应①中粒子X为中子
B．反应②③为原子核的裂变反应
C．反应③中的电子来自于 原子的核外电子
D．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快
【答案】 A
【解析】A．由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知，反应①中粒子X为中子，故A正确；
B．反应②③为 衰变，反应③中的电子来自于 原子核的内部，故BC错误；
D．原子核的半衰期与温度无关，故D错误。
故选A。
7．（2023·湖南长沙·长郡中学校考二模）下列说法正确的是（ ）
A．图甲α粒子散射实验中，粒子与金原子中的电子碰撞可能会发生大角度偏转
B．图乙大量氢原子处于 的激发态，跃迁过程中能释放出6种频率的光子
C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
D．图丁光电效应实验中滑动变阻器的触头向右移动，电流表的示数一定增大
【答案】 B
【解析】A．图甲α粒子散射实验中，粒子与金原子中的原子核碰撞可能会发生大角度偏转，故A错误；
B．图乙大量氢原子处于 的激发态，跃迁过程中可能释放出光子的频率数为 ，故B正确；
C．图丙中随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短即频率较高的方向移动，故C错误；
D．图丁光电效应实验中滑动变阻器的触头向右移动，正向电压增大，若光电流已经达到饱和电流，光电
流则不会继续增加，D错误。
故选B。
8．（2023春·河南·高三校联考期末）我国“北斗三号”采用的是星载氢原子钟，该钟数百万年到一千万年
才有 误差。其精度比“北斗二号”的星载铷原子钟提高了一个数量级。如图所示为氢原子能级图，则下
列说法正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．氢原子可以自发地从低能级向高能级跃迁
B．基态氢原子处于能量最高的稳定状态
C．一个氢原子处于 能级的激发态，跃迁到基态最多能发出2种不同频率的光
D．从 向 能级跃迁，向外辐射光子的能量为
【答案】 C
【解析】A．根据波尔跃迁理论可知，氢原子吸收光子的能量后可以从低能级向高能级跃迁，但氢原子不
能够自发地从低能级向高能级跃迁，故A错误；
B．基态氢原子处于能量最低的稳定状态，故B错误；
C．一个氢原子处于 能级的激发态，跃迁到基态最多能发出不同频率的光的种类为
3-1=2
故C正确；
D．从 向 能级跃迁，向外辐射光子的能量为
-0.85eV-（-1.51eV）=0.66eV
故D错误。
故选C。
9．（多选）（2023秋·新疆巴音郭楞·高三校考开学考试）如图为氢原子的能级图。一群氢原子处于
的激发态上，根据玻尔的原子模型理论下列说法正确的是（ ）
A．原子从 向 的能级跃迁需要吸收能量
B．原子从 向 的能级跃迁后电子动能增大
C．原子向低能级跃迁只能发出2种不同频率的光子
D．原子至少需要吸收 的能量才能发生电离
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】 BD
【解析】A．从高能级向低能级跃迁时，释放能量，故A错误；
B．根据行星模型，当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，电场力做正功，故电势能减小，动能增
大，故B正确；
C．一群氢原子处于 的激发态上，向低能级跃迁可以发出 种不同频率的光子，故C错误；
D．根据能级图可知氢原子处于 能级的能量为 ，故要使其电离至少需要吸收 的能量，
故D正确。
故选BD。
10．（多选）（2023秋·吉林长春·高三长春外国语学校校考开学考试）下列四幅图涉及到不同的物理知识，
其中说法正确的是（ ）
A．图1中，三种射线中，α射线速度最快、β附线电离作用最强、γ射线穿透能力最强
B．图2中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．图3中，核反应堆的镉棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度
D．图4中，核裂变反应中生成物的结合能大于反应物的结合能
【答案】 CD
【解析】A．三种射线中，γ射线速度最快、α射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强，故A错误；
B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果，得出原子的核式结构模型，故B错误；
C．核反应堆的镉棒作用是为了调节中子数目，以控制反应速度，故C正确；
D．核裂变反应的过程中释放能量，所以生成物的结合能变大，故生成物的结合能大于反应物的结合能，
故D正确。
故选CD。
11．（多选）（2023春·河南·高三统考期末）关于下列四幅图像的说法正确的是（ ）
A．由图甲可知，遏制电压与入射光的频率成正比
B．由图乙可知，原子核的质量数越大比结合能不一定越大
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．由图丙可知，原子核X经过8次α衰变与6次β衰变，变成原子核Y
D．由图丁可知，正向电压越大，光电流越大
【答案】 BC
【解析】A．由图甲可知，遏制电压与入射光的频率 关系图像不过原点，说明两者不成正比，故A
错误；
B．由图乙可知，原子核的质量数越大比结合能不一定越大，故B正确；
C．设原子核X经过m次α衰变与n次β衰变，变成原子核Y，由图丙可知核反应方程
由电荷数和质量数守恒可知
，
解得
，
故C正确；
D．由图丁可知，正向电压增大到一定值，光电流达到饱和值就不再增大，故D错误。
故选BC。
12．（多选）（2023秋·黑龙江哈尔滨·高三校考开学考试）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于
衰变放射出某种粒子，结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示，已知两个相切圆半径分别为
r、r，则下列说法正确的是（ ）
1 2
A．原子核发生了β衰变，径迹2是衰变后β的径迹
B．径迹1是衰变后新核的径迹，径迹1、2旋转方向相同
C．若衰变方程是 ，则r：r = 2：117
1 2
D．若衰变方程是 ，则衰变后新核和射出的粒子的动能之比为2∶117
【答案】 BD
【解析】A．原子核衰变过程中系统动量守恒，衰变生成的两粒子的动量方向相反，由左手定则可知，若
生成的两粒子电性相反，则在磁场中的轨迹为内切圆，若电性相同，则在磁场中的轨迹为外切圆，由题图
知原子核发生α衰变，A错误；
B．原子核原来静止，初动量为零，由动量守恒定律可知，原子核衰变生成的两粒子动量p大小相等，方
向相反，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】解得
由于p、B相同，则粒子的电荷量q越大，轨道半径越小，由于新核的电荷量大，所以新核的轨道半径小于
α粒子的轨道半径，所以径迹1为新核的运动轨迹，旋转方向相同，B正确；
CD．由动能与动量的关系
所以动能之比等于质量的反比，即为2∶117，由B项分析知
C错误，D正确。
故选BD。
【能力提升】
13．（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
【答案】 D
【解析】A．核反应方程满足质量数和电荷数守恒，所以X的质量数为
电荷数为
所以X为氦核 ，故A错误；
B．核反应前后的电荷数和质量数都守恒，但质量有亏损，因为核反应过程伴随有能量产生，故B错误；
C．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故C错误；
D．一个静止的 衰变为新核和X粒子的动量相等，设X粒子的动能为 ，新核的动能为 ，根据
可得
又
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】联立解得X粒子的动能为
故D正确。
故选D。
14．（2023·河北保定·河北安国中学校联考三模） 经一系列 衰变后会生成稳定的 ，科学家
依此发明了超高空间分辨率铀—铅定年技术。已知 的比结合能为 ， 的比结合能为 ， 粒子
的比结合能为 ，则 衰变为 共释放的能量为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 C
【解析】根据质量数、电荷数守恒可知， 经 衰变次数
次
衰变次数为
次
后变成稳定的 ，衰变方程为
则衰变过程释放的能量为
故选C。
15．（2023春·河北秦皇岛·高三校联考期中）我国造出世界首个人造迷你心脏，使用有人体细胞的人造心
脏试药，可以有效测试药物毒性，从而改善药效，提高新药研发效率和减少研发成本。人造心脏的放射性
同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表
示任意时刻钚238的质量m与t=0时的质量 的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约
为（ ）
A．0.250 B．0.875 C．0.500 D．0.707
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【答案】 D
【解析】原子核发生衰变时，剩余质量
经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值为
故选D。
16．（2023·辽宁葫芦岛·统考二模）氢原子能级图如图， ， ，假设氢原子从n=3能级
跃迁到n=1能级和n=2能级发出的光的波长和频率分别为λ、λ 和ν、ν，氢原子从n=2能级跃迁到n=1能
1 2 1 2
级发出的光的波长和频率分别为λ 和ν，下列关系正确的是（ ）
3 3
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】AB．根据题意，有
所以
即
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】故A正确，B错误；
CD．根据 可得
，
所以
故CD错误。
故选A。
17．（2023·浙江宁波·校考三模）关于原子物理，下列说法错误的是（ ）
A．光电效应中，电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生
的
B．波动力学和矩阵力学在数学上是互斥的，它们是描述同一种现象的两种不同理论
C．食盐被灼烧时发的光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁而造成的
D．每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分
【答案】 B
【解析】A．据光电效应的特点可知，电子可以吸收光子的全部能量，但不需要积累，光电流几乎是瞬间
产生的，故A正确，不符合题意；
B．波动力学和矩阵力学，在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式，故B错误，符合题意；
C．食盐被灼烧时发的光，主要是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁而造成的，故C正确，不符合题意；
D．每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，故 D正确，不
符合题意。
故选B。
18．（2023·湖北荆州·沙市中学校考模拟预测）下列说法正确的是（ ）
A．线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质
B．中子的速度越快，越容易发生铀核裂变
C．玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多经典粒子的观念
D．氘核和氚核聚变的核反应方程为 H H He n+17.6MeV，已知 H的比结合能是E=2.78MeV He
1
的比结合能是E=7.03MeV，则 H的比结合能是E=1.06MeV
2 3
【答案】 C
【解析】A．线状谱可以用来鉴别物质，连续谱不可以用来鉴别物质，故A错误；
B．慢中子更容易发生铀核裂变，故B错误；
C．玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多经典粒子的观念，如依旧是在卢瑟福的原子核结构
上提出的理论，采用了电子绕原子核的行星模型，故C正确；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．根据比结合能的概念可知
4E-3E-2E=17.6eV
2 1 2
故
E=1.09eV
2
故D错误。
故选C。
19．（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
【答案】 C
【解析】A． ，故A错误；
B．半衰期是对大量原子核的统计规律，原子核的衰变是随机的，少量原子核的衰变不能按照半衰期的定
义计算，故B错误；
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，故C正确；
D．γ射线是 原子核由激发态跃迁到基态䩹射出来的，故D错误。
故选C。
20．（2023·福建福州·校考模拟预测）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。下列说法中正确的是（ ）
A．A图中干涉条纹宽度与单缝到双缝的距离有关
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】B．B图的实验证明了光具有波动性
C．C图发射电路中可以用恒定的电场产生电磁波
D．卢瑟福利用D图的实验发现原子具有核式结构
【答案】 D
【解析】A．双缝干涉条纹间距表达式为
干涉条纹宽度与双缝到屏的距离有关，故A错误；
B．B图是光电效应实验，说明光具有粒子性，故B错误；
C．C图是有关电磁波的发射和接受的实验，恒定电场不能产生磁场，所以不能形成电磁波，故C错误；
D．D图是 粒子的散射实验，该实验证明了原子具有核式结构，故D正确。
故选D。
21．（2023秋·江西抚州·高三黎川县第二中学校考开学考试）如图所示为氢原子能级示意图，现有大量氢
原子处于 能级上，用其跃迁辐射的光子照射某金属时，有三种频率的光子能使该金属发生光电效应，
则该金属的逸出功可能为（ ）
A． B． C． D．
【答案】 C
【解析】由题意知，只有三种频率的光子能使该金属发生光电效应，则对应的辐射光子能量由大到小的前
３中跃迁分别对应于4→1，3→1，2→1，则该金属的逸出功大小应该介于2→1和4→2两种跃迁辐射的能
量之间，即介于 和 之间，C项正确。
故选C。
22．（2023秋·福建莆田·高三校考开学考试）如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n＝4
的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是（ ）
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光的频率最小
C．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
D．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光波长最大
【答案】 C
【解析】A．根据大量氢原子在不同能级释放出光子的种数
可知，当 时，会释放6种不同频率的光，故A错误；
BD．根据
，
可知，跃迁过程中释放的光的能量越小，其释放的光的频率就越小，波长就越大，显然从 能级跃迁到
能级时释放的光的能量最小，即放出的光的频率最小，而从 n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光的能
量最大，频率就最大，波长最小，故BD错误；
C．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级时辐射的光的能量为
则可知，用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应，故C正
确。
故选C。
23．（多选）（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
1
为E，普朗克常量为h，真空中光速为c。则关于上述核反应，说法正确的是（ ）
2
A．上述核反应属于 衰变
B．核反应方程为
C． 光子的能量
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．锂核的比结合能
【答案】 BCD
【解析】B．根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为
A．核反应过程中虽然生成物有 粒子，但有中子参与反应，反应物有两个，而衰变的特点是反应物只有
一个且自发的发生，故上述核反应不属于 衰变，故A错误；
C． 光子的波长为 ，则其能量为
故C正确；
D．已知核反应过程中质量亏损为 ，则核反应放出的能量为 ，即生成物放出的能量与反应物吸收
的能量之差为核能，有
可得锂核的比结合能为
故D正确。
故选BCD。
24．（多选）（2023春·黑龙江大庆·高三大庆中学校考开学考试）原子核 具有天然放射性，它经过若
干次 衰变和 衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是 衰变过程中可以产生的，它们
是（ ）
A．
B．
C．
D．
E．
【答案】 ACD
【解析】因为 衰变和 衰变都会改变电荷数，但只有 衰变会改变质量数，所以我们可以通过质量数的
变化来判断该衰变过程是否有可能。每经过一次 衰变核子的质量数就减少4个，在所给的5个选项中
ACD选项原子核的质量数在 的基础上减少的数目分别为24、16、4，都是4的整数倍，而BE选项原
子核的质量数在 的基础上减少的数目分别为21、6，都不是4的整数倍，故ACD可能，BE不可能。
A选项的原子核发生6次 衰变，4次 衰变；C选项的原子核发生4次 衰变，2次 衰变；D选项的原
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】子核发生1次 衰变，0次 衰变。
故选ACD。
25．（多选）（2023春·河北石家庄·高三正定中学校联考期中） 原子核有 的可能发生 衰变，
方程为 ，衰变过程释放的核能是 ；有 的可能发生 衰变，方程为
，衰变过程释放的核能是 ， 。已知 的比结合能为E，普朗克常量为h，
真空中光速为c，正负电子质量相等，下列说法正确的是（ ）
A．由于释放核能，所以衰变过程质量数不守恒
B． 的质量比 质量小
C． 的比结合能为
D． 的比结合能为
【答案】 BD
【解析】A．衰变过程质量数和电荷数守恒，故A错误；
B．根据质能方程
由于 ，正负电子质量相等，可知 衰变质量亏损更多，故 的质量比 质量小，故B正确；
CD．设 的比结合能为 ， 的比结合能为 ，根据能量守恒有
可得 的比结合能为
可得 的比结合能为
故C错误，D正确。
故选BD。
26．（多选）（2023·贵州·校联考一模）2023年8月24日日本向太平洋排放核污水后，近百名日本民众游
行抗议核污水排海计划，同时也导致许多国家禁止进口日本水产品。核污水中的放射性元素对人类社会和
海洋生态环境健康的潜在威胁难以估量，其中核反应之一为 ， 的半衰期为28年，下列说
法正确的是（ ）
A．该核反应 中发生了 衰变
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】B．环境温度升高，分子热运动剧烈程度增大， 的半衰期减小
C．100个 原子核经过28年，只剩50个 原子核未衰变
D． 的比结合能比 的比结合能大
【答案】 AD
【解析】A．由电荷数和质量数守恒可知X为电子，因此该核反应为 发生 衰变，故A正确；
B．环境温度变化，不会改变原子核的半衰期，故B错误；
C．半衰期是一个统计规律，只有针对大量原子核才有统计意义，100个 衰变具有随机性，故C错误；
D． 衰变为 放出 粒子，发生了质量亏损，而核子数不变，所以平均核子质量变小，比结合能变
大，故D正确。
故选AD。
27．（多选）（2023春·吉林长春·高三长春外国语学校校考开学考试）天然放射性元素 Th（钍）经过一
系列α衰变和β衰变之后，变成 Pb（铅）。下列判断中正确的是（ ）
A．衰变过程共有6次α衰变和4次β衰变
B．铅核比钍核少8个质子
C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化
D．钍核比铅核多24个中子
【答案】 ABC
【解析】A．根据质量数和电荷数守恒，设衰变过程α衰变次数为
β衰变次数为
故A正确；
B．铅核与钍核质子数差为
故B正确；
C．β衰变所放出的电子来自原子核内质子与中子间的转化，故C正确；
D．钍核的中子数为
铅核的中子数为
故钍核与铅核中子数差为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】故D错误。
故选ABC。
【真题感知】
28．（2023·全国·统考高考真题）2022年10月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽马射线暴，其中我国
的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射
线暴在1分钟内释放的能量量级为 。假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的
质量量级为（光速为 ）
A． B． C． D．
【答案】 C
【解析】根据质能方程 可知，则每秒钟平均减少的质量为
则每秒钟平均减少的质量量级为 。
故选C。
29．（2023·北京·统考高考真题）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】A．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故A符合题意；
B．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故B不符合题意；
C．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故C不符合题意；
D．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为
故D不符合题意。
故选A。
30．（2022·福建·高考真题）2011年3月，日本发生的大地震造成了福岛核电站核泄漏。在泄露的污染物
中含有大量放射性元素 ，其衰变方程为 ，半衰期为 8 天，已知 ，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】， ，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的 射线来自于 原子的核外电子
B．该反应前后质量亏损
C．放射性元素 发生的衰变为 衰变
D．经过16天，75%的 原子核发生了衰变
【答案】 D
【解析】A． 衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出来形成 射线，故A
错误；
B．该反应前后质量亏损为
故B错误；
C．放射性元素 发生的衰变为 衰变，故C错误；
D．由于半衰期为8天，可知经过16天，即经过两个半衰期，75%的 原子核发生了衰变，故D正确。
故选D。
31．（2022·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．10.20eV B．12.09eV C．12.75eV D．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 = E－E= 12.75eV
4 1
故选C。
32．（2021·北京·高考真题）硼（B）中子俘获治疗是目前最先进的癌症治疗手段之一、治疗时先给病人注
射一种含硼的药物，随后用中子照射，硼俘获中子后，产生高杀伤力的 α粒子和锂（Li）离子。这个核反
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】应的方程是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】 A
【解析】由题知，硼俘获中子后，产生高杀伤力的α粒子和锂（Li）离子，而α粒子为氦原子核，则这个
核反应方程为
故选A。
33．（2021·湖北·统考高考真题）20世纪60年代，我国以国防为主的尖端科技取得了突破性的发展。1964
年，我国第一颗原子弹试爆成功；1967年，我国第一颗氢弹试爆成功。关于原子弹和氢弹，下列说法正确
的是（ ）
A．原子弹和氢弹都是根据核裂变原理研制的
B．原子弹和氢弹都是根据核聚变原理研制的
C．原子弹是根据核裂变原理研制的，氢弹是根据核聚变原理研制的
D．原子弹是根据核聚变原理研制的，氢弹是根据核裂变原理研制的
【答案】 C
【解析】原子弹是根据重核裂变研制的，而氢弹是根据轻核聚变研制的，故ABD错误，C正确。
故选C。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
