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§15.5 高中物理总复习单元测试题
第十五章 波粒二象性 原子结构 原子核
（总分100 分 时量90 分钟）
一、选择题（15 小题，每题3 分，共45 分。每小题至少有一个正确选项。）
1．（2021 年河北卷）普朗克常量h＝6.626×10-34J·s，光速为
，电子质量为
，则
在国际单位制下的单位是
A．J/s
B．m
C．J·m
D．m/s
2．（2024 年湖南卷）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是
A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C．康普顿研究石墨对X 射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
3．（2024 年新课标卷）三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023 年诺贝尔化学奖。不同
尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是
A．蓝光光子的能量大于红光光子的能量
B．蓝光光子的动量小于红光光子的动量
C．在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度
D．蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率
4．（2025 年重庆卷）在科学实验中可利用激光使原子减速，若一个处于基态的原子朝某方向运动，吸收一个沿相
反方向运动的能量为E 的光子后跃迁到相邻激发态，原子速度减小，动量变为P。普朗克常量为h，光速为c，则
A．光子的波长为
B．该原子吸收光子后质量减少了
C．该原子吸收光子后德布罗意波长为
D．一个波长更长的光子也能使该基态原子跃迁到激发态
5．（2023 年浙江1 月卷）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660 余颗新脉冲星，领先世界。天眼
对距地球为L 的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有η（η＜1）倍被天眼接
收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v 的N 个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为v 光子的功率为
A．
B．
C．
D．
6．（2023 年河北卷）2022 年8 月30 日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测
卫星国际上首次在轨获取的太阳Hα谱线精细结构。Hα是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，
其对应的能级跃迁过程为
A．从∞跃迁到n＝2
B．从n＝5 跃迁到n＝2
C．从n＝4 跃迁到n＝2
D．从n＝3 跃迁到n＝2
7．（2024 年浙江1 月卷）氢原子光谱按频率展开的谱线
如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式
，
n＝3、4、5、6…，用Hδ和Hγ光进行如下实验研究，则
Hα
Hβ
Hγ
Hδ
A．照射同一单缝衍射装置，Hδ光的中央明条纹宽度宽
B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，Hδ光的侧移量小
C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上Hγ光的平均光子数多
D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，Hγ光的饱和光电流小
8．（2018 年全国Ⅱ卷）用波长为300nm 的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J。已知普朗克
常量为6.63×10-34J·s，真空中的光速为3.00×108m·s-1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为
A．1×1014Hz
B．8×1014Hz
C．2×1015Hz
D．8×1015Hz
9．（2022 年河北卷）如图是密立根于1916 年发表的钠金属光电效应的遏止
电压Uc与入射光频率v 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，
并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知
A．钠的逸出功为hvc
B．钠的截止频率为8.5×1014Hz
C．图中直线的斜率为普朗克常量h
D．遏止电压Uc与入射光频率v 成正比
10．放射性元素的半衰期是指
A．核电荷数减少一半需要的时间
B．质量亏损掉一半需要的时间
C．原子核有半数发生衰变需要的时间
D．原子核全部衰变所需时间的一半
11．（2021 年河北卷）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
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
将在144 万年后全部衰变为
12．要使氘核聚变，必须使它们接近到核力能够发生作用的范围（设距离为r0）。氘物质温度很高时将变为等离子
体，等离子体分子平均动能
，k1为玻耳兹曼常数，T 为热力学温度。两个氘核之间的电势能
，k
为静电力常量，r 为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少要为
A．
ke 2
k1r0
B．
ke 2
2k1r0
C．
ke
2
3k1r0
D．
2ke 2
3k1r0
13．匀强磁场中有一个静止的氮核7
14 N ，被与磁场方向垂直、速度为v 的α 粒子击中形成复合核，然后沿相反方向
释放出一个速度也为v 的质子，则
A．质子与反冲核的动能之比为17:25
B．质子与反冲核的动量大小之比为1:5
C．质子与反冲核的动量大小之比为8:17
D．质子与反冲核在磁场中旋转频率之比为17:8
14．正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子。已知普朗恒量为h，电子质量为m，电量为e，电磁波在真空中传
播速度为c。则生成的光子射入折射率为4/3 的水中，其波长为
A．
9h
8mc
B．
3h
4 mc
C．
h
mc
D．
9h
4 mc
15．如图所示，在垂直于纸面向外的匀强磁场中，一个静止的
I
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
镭核发生α 衰变成为氡核，那么氡核和α 粒子在磁场中的径迹应是
A．Ⅰ为氡核，Ⅱ为α 粒子B．Ⅱ为氡核，I 为α 粒子
C．Ⅲ为氡核，Ⅳ为α 粒子D．Ⅳ为氡核，Ⅲ为α 粒子
班次 学号 姓名
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
选项
二、填空题（5 小题，每小题4 分，共20 分。）
16．在隔离防治新型冠状病毒期间，车站、机场、各小区等处常用红外线测温仪测体温，以达到早发现、早隔离的
效果。人体辐射的某种红外线波长约为10μm，则其频率约为 Hz，一个能量子的能量约为
J。
17．取普朗克常量h＝6.6×10-34J·s，质量为5t 的汽车以20m/s 的速度行驶时，其德布罗意波波长为
m，
频率为 Hz（结果均保留两位有效数字）。
18．已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n＝4 的激发态的氢原子的发射光谱照射金属钠，则该氢光谱中
有 条谱线可使钠发生光电效应。
19．设想有100 个氢原子都处于n＝5 的激发态，它们都自发向低能级跃迁，且最终都回到n＝1 的基态，则最多能
辐射 种不同频率的光子，最多能辐射 个光子。
20．落在日本广岛的原子弹，其爆炸威力相当于两万吨TNT 炸药的能量（约8.4×1013J）。由此可知该原子弹中铀
235 的质量为 kg。（裂变反应方程式为92
235 U +0
1 n→38
90 Sr + 54
136 Xe +10 0
1 n+141MeV ）
三、计算综合题（4 小题，共35 分。）
21．（8 分）激光器是一种特殊的光源，它发出的光便是激光。红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪
光，每一道闪光称为一个光脉冲。现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt＝
1.0×10–11s，波长λ＝793.4nm。问：
（1）每列光脉冲的长度l 是多少？
（2）每个光脉冲所含有的光子数n 是多少？
22．（8 分）现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题。热核反应中所
用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1L 海水中大约有0.03g 氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧
300L 汽油相等，若氘核的质量为m1，氦核（
）的质量为m2，光速为c，阿伏加德罗常数为NA，氘的摩尔质量为
m0。
（1）写出两个氘核聚变成一个氦核（
）的核反应方程；
（2）质量为M 的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少?
23．（8 分）放射性原子核镍63（
）原有质量为m0，经时间t 衰变后剩余这种原子核的质量为m。已知
变化的图象如图所示，lg2＝0.3010，lg3＝0.4771，lg5＝0.6990，求图中的t1、t2分别等于多少年（保留一位小数）。
24．（11 分）（2006 年江苏物理卷）天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途
径有两条：一是在宇宙诞生后2 分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。
（1）把氢核聚变反应简化为4 个氢核（1
1 H ）聚变成氦核（2
4 He ），同时放出2 个正电子（1
0 e ）和2 个中微子（
v0 ），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量。
（2）研究表明，银河系的年龄为t＝3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P＝1×1037J/s）。现假定
能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）。
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。
（可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041kg，原子质量单位1u＝1.66×10-27kg，1u 相当于1.5×10-10J 的能量，电
子质量me＝0.0005u，氦核质量mα＝4.0026u，氢核质量mp＝1.0078u，中微子v0 质量为零）
0
m
m
t/ 年
1
3
2
2
1
3
1
O
100
t1
t2
