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专题13 光电效应及原子结构模型
A·常考题不丢分
命题点01 氢原子能级及能级跃迁
命题点02 原子核与原子核的衰变
命题点03 比结合能、半衰期及核能的计算
命题点04 光电效应方程及图象的理解
B·拓展培优拿高分
C·挑战真题争满分
【命题点01 氢原子能级及能级跃迁】
【针对练习1】（2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模）根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同
能级的能量关系为En= E1
n
2 ，部分能级如图所示，已知可见光的波长在400nm ~760nm之间，对应的可见
光光子能量范围为1.64eV~3.14eV。由此可推知氢原子在能级跃迁时（ ）
1
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A．从n=2能级跃迁到基态时发出可见光
B．从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．处于基态的氢原子吸收能量为11eV的光子后可以跃迁至激发态
D．从高能级向n=3能级跃迁时发出的光波长比红光更长
【针对练习2】（2023·北京通州·北京市十一学校统考一模）如图为氢原子能级图，大量处于n= 4激发态
的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子跃迁时最多可产生3 种不同频率的光子
B．由n= 4能级跃迁到n=1能级时发出光子的波长最长
C．核外电子动能减少，电势能增加
D．该氢原子放出光子，能量减少
【针对练习3】（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测）氢原子的能级图如图所示，下列说法正确
的是（ ）
A．玻尔的原子理论认为电子绕原子核旋转的轨道是连续的
2
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B．用能量为11eV 的光子照射处于基态的氢原子可以使之发生跃迁
C．大量处于n=3能级的氢原子，最多可向外辐射2 种不同频率的光子
D．一个处于n=3能级的氢原子，最多可向外辐射2 种不同频率的光子
【命题点02 原子核与原子核的衰变】
【针对练习4】（2023·江西鹰潭·校联考模拟预测）我国自主研发的东方超环（EAST）是国际首个全超导
托卡马克核聚变实验装置，有“人造太阳”之称。“人造太阳”核反应方程可能是（ ）
A．❑4
9 Be+2
4 He→6
12C+0
1n
B．❑92
238U→90
234Th+2
4 He
C．❑1
2H+1
3H→2
4 He+0
1n
D．❑92
235U+0
1n→54
136Xe+38
90Sr+100
1n
【针对练习5】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（如图）。❑90
232Th转变为❑92
233U的过程为①❑90
232Th+0
1n→90
233Th，②
❑90
233Th→91
233Pa+-1
0 e，③❑91
233Pa→92
233U+-1
0 e。下列说法正确的是（ ）
A．反应①为原子核的聚变反应
B．反应②中的电子来自于原子²³³ Th 的核外电子
C．若升高温度，可使钍原子核衰变速度变快
D．❑92
233U的结合能大于❑90
232Th的结合能
【针对练习6】（2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测）下列判断正确的是（ ）
A．❑92
235 U+0
1n→56
141Ba+36
92Kr+30
1n是重核裂变B．❑1
2H+1
3H→2
4 He+0
1n是β衰变
C．❑55
137Cs→56
137 Ba+-1
0 e是轻核聚变
D．❑2
4 He+4
9 Be→6
12C+0
1n是α衰变
【命题点03 比结合能、半衰期及核能的计算】
3
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【针对练习7】（2024·浙江嘉兴·统考一模）一静止的钠核发生衰变，衰变方程为❑11
24 Na→12
A Mg+B
0 Y，假
设衰变释放的核能全部转化为Mg和Y的动能，下列说法正确的是（ ）
A．❑12
A Mg与❑11
24 Na的中子数相同
B．Na核的比结合能大于Mg核的比结合能
C．Mg核的动量大于Y 的动量
D．该衰变与弱相互作用力有关
【针对练习8】（2024·河北·校联考模拟预测）2023 年4 月12 日，中国“人造太阳”全超导托卡马克核聚
变实验装置（EAST）创下新纪录，实现403 秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实
现又向前迈出了重要的一步。氘氚核聚变的核反应方程为❑1
2H+1
3H→2
4 He+X，已知氘核、氚核、α 粒子和
X 的质量分别为m1、m2、m3、m4，c 为真空中的光速，则（ ）
A．核反应方程中X 为质子
B．核反应方程中X 为电子
C．氘氚核聚变释放的能量(m1+m3-m2-m4)c
2
D．氘氚核聚变释放的能量(m1+m2-m3-m4)c
2
【针对练习9】（2023·宁夏石嘴山·石嘴山市第三中学校考三模）2021 年12 月20 日，我国宣布：全球首座
球床模块式高温气冷堆核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程送电成功。标志着我国成为
世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。目前核电站获取核能的基本核反应方程：
❑92
235U+0
1n→56
144 Ba+ X+30
1n，其中❑56
144 Ba不稳定，衰变的半衰期为T，下列说法正确的是（ ）
A．反应产物X的中子数为50
B．上述核反应也称热核反应，由于质量亏损而释放出能量
C．反应产物X的比结合能比❑92
235U的比结合能小
D．0.5kg的❑56
144 Ba原子核，经过3T后剩余的质量是开始时的1
8
4
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【命题点04 光电效应方程及图象的理解】
【针对练习10】（多选）（2024·浙江绍兴·浙江省新昌中学校考模拟预测）如图甲所示是用光照射某种金
属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的
交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（ ）
A．根据该图像能求出普朗克常量
B．该金属的逸出功为1.82eV
C．该金属的极限频率为5.50×1014Hz
D．用n=4 能级的氢原子跃迁到n=2 能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
【针对练习11】（多选）（2023·海南·统考一模）光电管的原理图如图所示，A 和K 分别是光电管的阳极
和阴极，在它们之间加上一定的电压；当满足一定条件的光照射阴极K 时，就会有电子射出，在回路中形
成电流。下列说法正确的是（ ）
A．用任意频率的光照射阴极K，只要A、K 间的电压合适，回路激光束中就会形成电流
B．若入射光不变，增大A、K 之间的电压，则回路中形成的电流一定增大
C．保持入射光的频率和A、K 之间的电压不变，增大入射光的强度，则回路中形成的电流增大
D．只增大入射光的频率，则阴极K 发射出的光电子的最大初动能增大
5
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【针对练习12】（多选）（2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测）如图所示为用三束单色光（A光、
B光、C光）做光电效应实验中得到的光电流与电压之间的关系曲线，实验时没有更换光电管，那么我们可
判断出（ ）
A．A光和C光的频率相同
B．C光对应的极限频率小于B光对应的极限频率
C．A光的波长大于B光的波长
D．在光的频率不变的情况下，饱和光电流与入射光的强弱无关
一、单选题
1．静止在O 点的❑6
14C原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B 两
粒子的运动轨迹OA、OB 如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．A 粒子为Be粒子
B．❑6
14C原子核发生的是β衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B 粒子位移比为2:5
2．氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可
见光照射图乙电路的阴极K，其中3 条光电流I 随电压U 变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约
6
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为400nm到760nm之间，a 光的光子能量为2.86eV。则（ ）
A．氢原子从n= 4能级向低能级跃迁时能辐射出6 种频率的可见光
B．当滑片P 向a 端移动时，光电流I 将增大
C．a 光照射得到的光电流最弱，所以a 光光子动量最小
D．图丙中3 条图线对应的遏止电压，一定有|U b-U c|≤0.97 V
3．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极由逸出功W 0=3.20eV的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，
用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（ ）
A．大量n= 4能级的汞原子向低能级跃迁时只能发出4 种频率的光
B．从n=2能级跃迁到基态发出的光子波长最长
C．从n=3能级跃迁到n=2能级发出的光子能使金属钙发生光电效应
D．用大量n=2能级跃迁发出的光子照射，要使微安表示数为0，滑片P 应向a 端移动
4．下列说法正确的是（ ）
7
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A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T 1>T 2
B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为v甲= v乙>v丙
C．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变短
D．在两种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针接触固体背面上一点，蜡熔化的范围如图丁所示，则a 一定
是非晶体，b 一定是晶体
5．目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。如图所示，太阳能路灯的额定功
率为P，光电池系统的光电转换效率为η。用P0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r，地球半径
为R，光在真空中传播的速度为c。太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太
阳垂直照射的等效面积为S。在时间t 内（ ）
8
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A．到达地球表面的太阳辐射总能量约为7 P0t R
2
40r
2
B．路灯正常工作所需日照时间约为40π R
2 Pt
7 P0 Sη
C．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPt
D．因释放核能而带来的太阳质量变化约为10 P0t
7c
2
6．在匀强磁场中，一个静止的❑92
238U原子核发生了一次α 衰变，放出一个α 粒子，同时生成一个新核
❑90
234 Th。两粒子在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动，α 粒子的动能大小为E，动量大小为p。设该衰
变过程释放的核能都转化为α 粒子和❑90
234Th的动能。下列说法正确的是（ ）
A．α 粒子的轨迹与❑90
234Th的轨迹为两个内切圆
B．将α 粒子和❑90
234Th的圆周运动等效成一个环形电流，电流大小分别为I 1
和I 2
，则I 1
和I 2
之比为13：
10
C．❑90
234 Th的动量大小为2 p
117
D．❑90
234 Th的动能大小为2
117 E
7．自然界中一些放射性重元素往往会发生一系列连续的递次衰变，又称为放射系或衰变链。每个放射性
衰变系都有一个半衰期很长的始祖核素，经过若干次连续衰变，直至生成一个稳定核素。已知❑92
235U的衰
变链如图所示。下列判断中正确的是（ ）
9
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A．图中的横坐标表示核电荷数，纵坐标表示中子数
B．❑92
235U衰变最终生成的稳定核素为❑82
211Pb
C．❑92
235U衰变最终生成的稳定核素，共有两种不同的衰变路径
D．❑92
235U衰变最终生成的稳定核素，共发生了7 次α衰变，2 次β衰变
8．已知光速c =3.0×10
8 m /s，引力常量G =6.67×10
-11N⋅m
2/kg
2，普朗克常量h=6.63×10
-34J⋅s，
用这三个物理量表示普朗克长度（量子力学中最小可测长度），其表达式可能是（ ）
A．(
hG
c
5 )
1
2
B．(
hG
c
3 )
1
2
C．(
hc
G
3)
1
2
D．(
hc
G )
1
2
二、多选题
9．如图边长为L 的正方形区域ABCD 内存在垂直于纸面的匀强磁场，两个相同的放射源同时发射的两个α
粒子甲、乙在磁场内发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知甲从AC 边中点垂直AC 入射，乙沿AB 内侧从B
点平行于AB 入射，放射源利用❑92
238U衰变发射粒子，粒子速度为1
10 c（c 为真空中光速），α粒子的比荷
为k，则（ ）
10
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A．放射源衰变方程为❑92
238U→90
234Th+2
4 He
B．磁感应强度方向垂直于纸面向外，大小为4 c
25kL
C．乙粒子出射点距A 点的距离为√6
4 L
D．甲粒子在磁场区域内运动时间为635 πL
144 c
10．如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c 三种单色光产生的光电效应，
得到光电流I 与光电管两极间所加电压U 的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量pa< pb< pc
B．照射该光电管时c 光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a 光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级n=3跃迁到较低能级时发出的光，则c 光的波长可以表示为λc= λa+ λb
11．研究光电效应的电路图如图所示，电压传感器和电流传感器与计算机相连，在计算机上可以显示它们
的示数U 和I 随时间t 的变化图像。用单色光a 和b（va>vb）分别照射光电管的阴极K，两种色光均能使光
电管发生光电效应。在单刀双掷开关S 空置、置于1、置于2 三种情境下移动滑片P 的位置，观察计算机
上图像的变化，当单刀双掷开关S 置于2 且U=Um时，I=0 下列说法正确的是（ ）
A．单色光a 和b 照射光电管时，光电效应几乎是瞬时发生的
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B．单刀双掷开关S 空置时，电流I 不随时间变化且为0
C．单刀双掷开关S 置于1 时，滑片P 向右移动过程中电流I 可能不断增大
D．单刀双掷开关S 置于2，单色光b 照射时Um较大
12．如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极
K，电流表中有电流通过，则（ ）
A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b 端，电流表中一定有电流通过
B．若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过
D．若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过
一、单选题
1．（2023·北京·统考高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，
当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。
现象：从地面P 点向上发出一束频率为v0的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q 点处的接收器
上，接收器接收到的光的频率为ν。
方法一：根据光子能量E =hν =mc
2（式中h 为普朗克常量，m 为光子的等效质量，c 为真空中的光速）和
重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率ν。
方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附
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近，可得接收器接收到的光的频率ν = ν0 √
1- 2GM
c
2 R
√
1-
2GM
c
2(R+ H )
，式中G 为引力常量，M 为地球质量，R 为地球
半径。
下列说法正确的是（ ）
A．由方法一得到ν = ν0(1+ gH
c
2 )
，g 为地球表面附近的重力加速度
B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长
C．若从Q 点发出一束光照射到P 点，从以上两种方法均可知，其频率会变小
D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大
2．（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ν0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ν1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ν3的光子
回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为（ ）
A．ν0+ ν1+ ν3
B．ν0+ ν1- ν3
C．ν0- ν1+ ν3
D．ν0- ν1- ν3
3．（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121．6nm的氢原子谱线（对应的光子能量为
10．2eV）。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（ ）
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A．n=2和n=1能级之间的跃迁
B．n=3和n=1能级之间的跃迁
C．n=3和n=2能级之间的跃迁
D．n= 4和n=2能级之间的跃迁
4．（2023·辽宁·统考高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能
级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，
且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A．①和③的能量相等
B．②的频率大于④的频率
C．用②照射该金属一定能发生光电效应
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
5．（2023·山西·统考高考真题）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原
子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普朗克常量
h=6.63×10
-34 J ⋅s，元电荷e =1.60×10
-19C）（ ）
A．103Hz
B．106Hz
C．109Hz
D．1012Hz
6．（2023·浙江·高考真题）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（ ）
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A．4 N L
2hν
R
2η
B．2 N L
2hν
R
2η
C．η L
2hν
4 R
2 N
D．η L
2hν
2 R
2 N
7．（2022·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En= E1
n
2
，其中E1=-13.6eV。图是按能量排列的电磁波谱，要使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，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
8．（2022·浙江·统考高考真题）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
9．（2022·北京·高考真题）氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子（ ）
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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
10．（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
11．（2022·全国·统考高考真题）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 -
34Js。R 约为（ ）
A．1 × 102m
B．3 × 102m
C．6 × 102m
D．9 × 102m
12．（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❑6
12C+ Y→8
16O的影
响。下列说法正确的是（ ）
A．Y 是β粒子，β射线穿透能力比γ射线强
B．Y 是β粒子，β射线电离能力比γ射线强
C．Y 是α粒子，α射线穿透能力比γ射线强
D．Y 是α粒子，α射线电离能力比γ射线强
13．（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：❑92
235U+0
1n→56
141Ba+36
92Kr+30
1n
14．（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．❑92
235U+0
1n→56
144 Ba+36
89Kr+( )
B．❑92
238U→90
234Th+( )
16
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C．❑7
14 N +2
4 He→8
17O+( )
D．❑6
14C→7
14 N +( )
15（2023·海南·统考高考真题）钍元素衰变时会放出β 粒子，其中β 粒子是（ ）
A．中子
B．质子
C．电子
D．光子
16．（2023·湖南·统考高考真题）2023 年4 月13 日，中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置(EAST)创
下新纪录，实现403 秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的
一步，下列关于核反应的说法正确的是（ ）
A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多
B．氘氚核聚变的核反应方程为H
1
2 + H
1
3 →H
2
4 e+
e
-1
0
C．核聚变的核反应燃料主要是铀235
D．核聚变反应过程中没有质量亏损
17．（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10
48J 。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3×10
8 m /s）
A．10
19kg
B．10
24kg
C．10
29kg
D．10
34kg
18．（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中X+ N
7
14 →Y+8
17O、Y+3
7Li→2X，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．Z =1，A =1
B．Z =1，A =2
C．Z =2，A =3
D．Z =2，A = 4
19．（2023·浙江·高考真题）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14 会产
生以下核反应：❑7
14 N +0
1n→6
14C+1
1H，产生的❑6
14C能自发进行β衰变，其半衰期为5730 年，利用碳14 的
衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（ ）
A．❑6
14C发生β衰变的产物是❑7
15 N
B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子
C．近年来由于地球的温室效应，引起❑6
14C的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的❑6
14C含量为活体植物的1
4
，则该古木距今约为11460 年
17
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20．（2022·天津·高考真题）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未停歇。2021 年10 月，
我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太阳的能量由核反应提供，其中一种反应序
列包含核反应：H
2
3 e+ H
2
3 e→H
2
4 e+2X，下列说法正确的是（ ）
A．X 是中子
B．该反应有质量亏损
C．❑2
4 He比❑2
3 He的质子数多
D．该反应是裂变反应
21．（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
I
53
131 ，其衰变方程为
I
53
131 →
X
54
131 e+
e
-1
0 ，半衰期为8 天，已知mI=131.03721u，
mXe=131.03186 u，me=0.000549u，则下列说法正确的是（ ）
A．衰变产生的β射线来自于
I
53
131 原子的核外电子
B．该反应前后质量亏损0.00535u
C．放射性元素
I
53
131 发生的衰变为α衰变
D．经过16 天，75%的
I
53
131 原子核发生了衰变
22．（2022·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（EAST）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
23．（2022·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（ ）
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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
24．（2022·海南·高考真题）下列属于β衰变的是（ ）
A．❑92
238 U→90
234Th+2
4 He
B．❑7
14 N +2
4 He→8
17O+1
1H
C．❑90
234Th→91
234 Pa+-1
0 e
D．❑92
235U+0
1n→56
144 Ba+36
89Kr+30
1n
25．（2022·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X+12
25 Mg→13
26 Al，已知X、❑12
25 Mg、
❑13
26 Al的质量分别为m1、m2、m3
，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❑1
2H
B．X 为氚核❑1
3H
C．E =(m1+m2+m3)c
2
D．E =(m1+m2-m3)c
2
26．（2022·湖北·统考高考真题）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B
4
7 e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
B
4
7 e+
e→X+
-1
0
νe
0
0
。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L
3
7 i
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νe的电荷量与电子的相同
27．（2022·山东·统考高考真题）碘125 衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125 的
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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．1
16
B．1
8
C．1
4
D．1
2
28．（2022·全国·统考高考真题）两种放射性元素的半衰期分别为t0和2t0，在t =0时刻这两种元素的原子
核总数为N，在t =2t0时刻，尚未衰变的原子核总数为N
3
，则在t = 4 t0时刻，尚未衰变的原子核总数为（
）
A．N
12
B．N
9
C．N
8
D．N
6
二、多选题
29．（2023·海南·统考高考真题）已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常
量为h，则（ ）
A．光的频率为c
λ
B．光子的能量为h
λ
C．光子的动量为h
λ
D．在时间t内激光器发射的光子数为Ptc
hλ
30．（2023·浙江·高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1
所示。氢原子从能级6 跃迁到能级2 产生可见光I，从能级3 跃迁到能级2 产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉
装置研究两种光的干涉现象，得到如图2 和图3 所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4 所示的实验装
置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．图1 中的Hα对应的是Ⅰ
B．图2 中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
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D．P 向a 移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大
31．（2022·海南·高考真题）一群处于n= 4激发态的氢原子跃迁向外辐射出不同频率的光子，则（ ）
A．需要向外吸收能量
B．共能放出6 种不同频率的光子
C．n= 4向n=3跃迁发出的光子频率最大
D．n= 4向n=1跃迁发出的光子频率最大
32．（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。
a、b 两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，产生a 光的能级能量差大
B．若a、b 光分别照射同一小孔发生衍射，a 光的衍射现象更明显
C．若a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应，a 光的遏止电压高
D．若a、b 光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a 光的干涉条纹间距大
33．（2022·浙江·统考高考真题）秦山核电站生产C
6
14 的核反应方程为N
7
14 + n
0
1 →C
6
14 +X，其产物C
6
14 的衰变
方程为C
6
14 →N
7
14 +
e
-1
0 。下列说法正确的是（ ）
A．X 是H
1
1
B．C
6
14 可以用作示踪原子
C．e
-1
0 来自原子核外
D．经过一个半衰期，10 个C
6
14 将剩下5 个
34．（2022·浙江·统考高考真题）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
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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
U
92
235 + n
0
1 →
B
56
141 a+ K
36
92 r+3 n
0
1 的核反应
三、填空题
35．（2023·福建·统考高考真题）福建福清核电站采用我国完全自主研发的“华龙一号”反应堆技术，建
设了安全级别世界最高的机组。机组利用235U 核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为
❑0
1n+92
235 U→Z
141Ba+36
A Kr+30
1n，则A = ；Z = ；若核反应过程中质量亏损1g，释
放的能量为 J。（光速大小取3.0 × 108m/s）
四、解答题
36．（2023·江苏·统考高考真题）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X 射线。硬X 射线是
波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每
秒接收到N 个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为
c，求：
（1）每个光子的动量p 和能量E；
（2）太阳辐射硬X 射线的总功率P。
22
