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专题20 原子物理
考点
五年考情（2020-2024）
命题趋势
考点1 能量量
子化 光电效
应 波粒二象
性
2020 年江苏卷、浙江卷；
2021 年辽宁卷、浙江卷；
2022 年江苏卷、湖南卷、浙江卷；
2023 年江苏卷、湖南卷、浙江卷；
2024 年上海卷、湖南卷、浙江卷、辽宁卷等
原子部分考点的特点是“点
多面宽”，“考点分散”，高考
对本部分内容的能力考查以识记
为主，知识考查主要从对基本概
念的理解、辨别方面进行，一般
结合经典物理理论和现代科技最
新成果的命题趋势较强，以选择
题的形式出现。
考查概率最大的考点分别是
光电效应、氢原子的能级跃迁、
核反应方程、半衰期等。
复习建议
（1）要精读教材，了解教材
中对各知识点的描述，重视课后
习题。
（2）对考查概率最大的几个
考点要注重记忆和理解，强化训
练。
考点2 原子结
构
2020 年北京卷、浙江卷；
2021 年北京卷、浙江卷；
2022 年重庆卷、湖南卷、广东卷、海南卷、浙
江卷；
2023 年山东卷、辽宁卷、湖北卷、浙江卷；
2024 年安徽卷、江西卷、江苏卷等
考点2 原子核
核反应
2020 年海南卷、山东卷、全国卷、浙江卷；
2021 年重庆卷、江苏卷、北京卷、浙江卷、海
南卷、湖北卷、山东卷、广东卷、全国卷；
2022 年天津卷、湖北卷、山东卷、福建卷、北
京卷、辽宁卷、全国卷、浙江卷；
2023 年全国卷、北京卷、海南卷、天津卷、山
西卷、湖南卷、浙江卷；
2024 年河北卷、湖北卷、广东卷、全国卷、山
东卷、浙江卷、上海卷、北京卷、江苏卷、广
西卷、海南卷、甘肃卷等
1
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考点01 能量量子化 光电效应 波粒二象性
1.（2024·湖南·高考真题）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
【答案】B
【解析】A．普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A 错误；
B．产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光
电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B 正确；
C．石墨对X 射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根
据
可知波长变长，故C 错误；
D．德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D 错误。
故选B。
2.（多选）（2024·浙江1 月·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A. 相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
B. 具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
C. 电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
D. 自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化
【答案】CD
【解析】A．相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A 错误；
B．根据
，具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B 错误；
C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C 正确；
D．自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到
明暗变化，故D 正确。
故选CD。
3.（多选）（2024·辽宁·高考真题）X 射线光电子能谱仪是利用X 光照射材料表面激发出光电子，并对
光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X 光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X 光的强
度，则（ ）
A. 该金属逸出功增大
B. X 光的光子能量不变
C. 逸出的光电子最大初动能增大
D. 单位时间逸出的光电子数增多
【答案】BD
【解析】A．金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X 光的强度，该金属逸出功
不变，故A 错误；
2
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B．根据光子能量公式
可知增加此X 光的强度，X 光的光子能量不变，故B 正确；
C．根据爱因斯坦光电方程
，可知逸出的光电子最大初动能不变，故C 错误；
D．增加此X 光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D 正
确。
故选BD。
4.（2024·上海·高考真题） 某紫外激光波长为
，其单个光子能量为______。若用该激光做光电效应
实验，所用光电材料的截止频率为
，则逸出光电子的最大初动能为______。（普朗克常量为h，真空中
光速为c）
【答案】 ①.
②.
【解析】[1]单个光子频率为
根据普朗克量子化思想，单个光子能量
[2]所用光电材料的截止频率为
，则逸出功为
根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子最大初动能为
5.（2020·江苏·高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便
等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，
则人体热辐射强度I 及其极大值对应的波长
的变化情况是（ ）
A．I 增大，
增大
B．I 增大，
减小
C．I 减小，
增大
D．I 减小，
减小
【答案】B
【解析】黑体辐射的实验规律如图
特点是，随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度
增大；随着温度的升高，
辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以
减小。
故选B。
6.（2021·辽宁·高考真题）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更
容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从
表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是（ ）
3
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A．玻尔
B．康普顿
C．爱因斯坦
D．德布罗意
【答案】C
【解析】A．玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不符，A 错误；
B．康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，与题意不符，
B 错误；
C．爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，C 正确；
D．德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，D 错误。
故选C。
7.（2022·江苏·高考真题）上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（ ）
A．频率减小
B．波长减小
C．动量减小
D．速度减小
【答案】B
【解析】AB．根据
可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据
可知光子波长减小，故A 错误，B 正确；
CD．根据
可知光子的动量增加；又因为光子质量不变，根据
可知光子速度增加，故C 错误，D 错误。
故选B。
8．（2022·湖南·统考高考真题）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。
9．（2021·浙江·高考真题）已知普朗克常量
，电子的质量为
，一个电子
和一滴直径约为
的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）（
）
4
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A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】根据德布罗意波长公式
解得
由题意可知，电子与油滴的动能相同，则其波长与质量的二次方根成反比，所以有
代入数据解得
所以C 正确；ABD 错误；
故选C。
10．（2020·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．质子的德布罗意波长与其动能成正比
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是
射线
C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性
【答案】D
【解析】A．由公式
可知质子的德布罗意波长
，
，故A 错误；
B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是
射线，故B 错误；
C．由
当
，可知截止频率与入射光频率无关，由材料决定，故C 错误；
D．电子束穿过铝箱后的衍射图样说明电子具有波动性，故D 正确。
故选D。
5
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11．（多选）（2023·海南·统考高考真题）已知一个激光发射器功率为
，发射波长为
的光，光速为
，普朗克常量为，则（ ）
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间内激光器发射的光子数为
【答案】AC
【解析】A．光的频率
选项A 正确；
B．光子的能量
选项B 错误；
C．光子的动量
选项C 正确；
D．在时间t 内激光器发射的光子数
选项D 错误。
故选AC。
12．（多选）（2023·浙江·统考高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照
射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d 的双缝，在与缝相距为L
的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（
）
A．电子的动量
B．电子的动能
C．光子的能量
D．光子的动量
【答案】AD
【解析】根据条纹间距公式
可得
6
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A．根据
可得:
,故A 正确；
B．根据动能和动量的关系
,结合A 选项可得
,故B 错误；
C．光子的能量
故C 错误；
D．光子的动量
光子的能量
联立可得
则光子的动量
故D 正确。
故选AD。
13．（多选）（2022·浙江·统考高考真题）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，
电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取
9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J·s，下列说法正确的是（ ）
A．发射电子的动能约为8.0×10-15J
B．发射电子的物质波波长约为5.5×10-11m
C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
【答案】BD
【解析】A．根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能约为
故A 错误；
B．发射电子的物质波波长约为
故B 正确；
CD．物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则每个电子依次通过双缝都能发
7
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生干涉现象，只是需要大量电子显示出干涉图样，故C 错误，D 正确；
故选BD。
14．（2020·江苏·统考高考真题）大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分
别为
和
，则该激发态与基态的能量差为_____，波长为
的光子的动量为_____。（已知普朗克常量为
h，光速为c）
【答案】
【解析】[1]根据
可知波长越短，对应光子的频率越大，对应跃迁的能级差越大；可知最短波长
对
应基态到激发态的能量差最大，结合
得
[2]波长为
对应的光子动量为
15．（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
。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。
【答案】（1）
，
；（2）
【解析】（1）由题意可知每个光子的动量为
每个光子的能量为
（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X 射线，根据题意设t 秒发射总光子数为n，则
可得
所以t 秒辐射光子的总能量
太阳辐射硬X 射线的总功率
考点02 原子结构
1.（2024·安徽·统考高考真题） 大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐
射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子
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能量大于
，当大量处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有（ ）
A. 1 种
B. 2 种
C. 3 种
D. 4 种
【答案】B
【解析】大量处于n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的种类为
辐射出光子的能量分别为
其中
，
，
所以辐射不同频率的紫外光有2 种。
故选B。
2.（2024·江西·统考高考真题） 近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了
国际上第三条
技术路线。某氮化镓基
材料的简化能级如图所示，若能级差为
（约
）,普朗克常量
，则发光频率约为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】根据题意可知，辐射出的光子能量
，由光子的能量
得
故选C。
3.（2024·江苏·统考高考真题）在原子跃迁中，辐射如图所示的4 种光子，其中只有一种光子可使某金
9
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属发生光电效应，是哪一种（ ）
A. λ1
B. λ2
C. λ3
D. λ4
【答案】C
【解析】根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据图中
能级图可知跃迁时对应波长为
的光子能量最大。
故选C。
4．（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．
【答案】D
【解析】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时有
且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态I 的过程有
联立解得
故选D。
5．（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（ ）
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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
【答案】A
【解析】A．由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A 正确；
B．因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据
可知②的频率小于
④的频率，选项B 错误；
C．因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金
属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项C 错误；
D．因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金
属表面时能逸出光电子的最大初动能为Ek，根据
则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于Ek，选项D 错误。
故选A。
6．（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。
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7．（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 = E4－E1= 12.75eV
故选C。
8．（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（ ）
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。
9．（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
【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
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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。
10．（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
，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。
11．（2022·湖南·统考高考真题）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；
13
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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。
12．（2021·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。
13．（2021·浙江·统考高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．光的波动性是光子之间相互作用的结果
B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量
D．α 射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大
【答案】B
【解析】A．在光的双缝干涉实验中，减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光
屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，
故A 错误；
B．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故B 正确；
C．光电效应揭示了光的粒子性，但是不能证明光子除了能量之外还具有动量，选项C 错误；
D．α 射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方时，会使金属球附近的空气电离，金属球吸引负离
子而使验电器金属箔的张角会变小，选项D 错误。
故选B。
14．（2020·北京·统考高考真题）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于
能级上，下列说法正
14
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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
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率低
C．从
能级跃迁到
能级需吸收
的能量
D．
能级的氢原子电离至少需要吸收
的能量
【答案】C
【解析】A．大量氢原子处于
能级跃迁到
最多可辐射出
种不同频率的光子，故A 错误；
B．根据能级图可知从
能级跃迁到
能级辐射的光子能量为
从
能级跃迁到
能级辐射的光子能量为
比较可知从
能级跃迁到
能级比跃迁到
能级辐射的光子频率高，故B 错误；
C．根据能级图可知从
能级跃迁到
能级，需要吸收的能量为
故C 正确；
D．根据能级图可知氢原子处于
能级的能量为-1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV 的能量，故
D 错误；
故选C。
15．（多选）（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
对应的是Ⅰ
B．图2 中的干涉条纹对应的是Ⅱ
15
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C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
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
【答案】CD
【解析】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得
可知，可见光I 的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大。
A．可知，图1 中的
对应的是可见光Ⅱ，故A 错误；
B．由公式有，干涉条纹间距为
由图可知，图2 中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I，故B 错误；
C．根据题意，由公式可得，光子动量为
可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C 正确；
D．根据光电效应方程及动能定理可得
可知，频率越大，遏止电压越大，则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，故D
正确。
故选CD。
16．（多选）（2022·海南·高考真题）一群处于
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．
向
跃迁发出的光子频率最大
D．
向
跃迁发出的光子频率最大
【答案】BD
【解析】A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，故A 错误；
B．最多能放不同频率光子的种数为
故B 正确；
CD．从最高能级向最低能级跃迁释放的光子能量最大，对应的频率最大，波长最小，则
向
跃迁
发出的光子频率最大，故D 正确，C 错误。
故选BD。
17．（多选）（2020·浙江·高考真题）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能
16
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量在1.62eV 到3.11eV 之间，则（ ）
A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出
射线
B．氢原子从
的能级向
的能级跃迁时会辐射出红外线
C．处于
能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D．大量氢原子从
能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光
【答案】CD
【解析】A．
射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射
射线，故A 错误；
B．氢原子从
的能级向
的能级辐射光子的能量：
在可见光范围之内，故B 错误；
C．氢原子在
能级吸收
的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率大于
，可以使处于
能级的氢原子电离，故C 正确；
D．氢原子从
能级跃迁至
能级辐射光子的能量：
在可见光范围之内；同理，从
的能级向
的能级辐射光子的能量也在可见光范围之内，所以大量
氢原子从
能级向低能级跃迁时可辐射出2 种频率的可见光，故D 正确。
故选CD．
考点03 原子核 核反应
1.（2024·河北·高考真题）锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料．研究表明，锂元
素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为
，式中的X 为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】根据核反应前后质量数和电荷数守恒得
，
故式中的X 为
，故选D。
2.（2024·湖北·高考真题）硼中子俘获疗法是目前治疗癌症最先进的手段之一、
是该疗法中一种核反应的方程，其中X、Y 代表两种不同的原子核，则（ ）
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A. a=7，b=1
B. a=7，b=2
C. a=6，b=1
D. a=6，b=2
【答案】B
【解析】由质量数和电荷数守恒可得
，
解得
故选B。
3.（2024·广东·高考真题） 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”。其科学目标之一
是探寻神秘的“119 号”元素，科学家尝试使用核反应
产生该元素。关于原子核
Y 和质量数A，下列选项正确的是（ ）
A. Y 为
B. Y 为
C. Y 为为
D. Y 为
【答案】C
【解析】 根据核反应方程
根据质子数守恒设Y 的质子数为y，则有
可得
，即Y 为
；根据质量数守恒，则有
可得
故选C。
4.（2024·江苏·高考真题）用粒子轰击氮核从原子核中打出了质子，该实验的核反应方程式是
，粒子X 为（ ）
A. 正电子
B. 中子
C 氘核
D. 氦核
【答案】B
【解析】根据质量数守恒可知X
质量数为
根据电荷守恒可知X 的电荷数为
可知X 为中子
。
故选B。
5.（2024·全国甲卷·高考真题） 氘核可通过一系列聚变反应释放能量，总的反应效果可用
表示，式中x、y 的值分别为（ ）
A.
，
B.
，
C.
，
D.
，
【答案】C
【解析】根据反应前后质量数和电荷数守恒可得
，
解得
，
故选C。
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6.（2024·山东·高考真题） 2024 年是中国航天大年，神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天，部分航天
器装载了具有抗干扰性强的核电池。已知
衰变为
的半衰期约为29 年；
衰变为
的半衰
期约87 年。现用相同数目的
和
各做一块核电池，下列说法正确的是（ ）
A.
衰变为
时产生α 粒子
B.
衰变为
时产生β 粒子
C. 50 年后，剩余的
数目大于
的数目
D. 87 年后，剩余的
数目小于
的数目
【答案】D
【解析】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知
衰变为
时产生电子，即β 粒子，故A 错误；
B．根据质量数守恒和电荷数守恒可知
衰变为
时产生
，即α 粒子，故B 错误；
CD．根据题意可知
的半衰期大于
的半衰期，现用相同数目的
和
各做一块核电
池，经过相同的时间，
经过的半衰期的次数多，所以
数目小于
的数目，故D 正确，C 错
误。
故选D。
7.（2024·浙江·高考真题）已知氘核质量为
，氚核质量为
，氦核质量为
，中
子质量为
，阿伏加德罗常数
取
，氘核摩尔质量为
，
相当于
。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（ ）
A. 核反应方程式
B. 氘核的比结合能比氦核的大
C. 氘核与氚核的间距达到
就能发生核聚变
D.
氘完全参与聚变释放出能量的数量级为
【答案】D
【解析】A．核反应方程式为
，故A 错误；
B．氘核的比结合能比氦核的小，故B 错误；
C．氘核与氚核发生核聚变，要使它们间
距离达到
以内，故C 错误；
D．一个氘核与一个氚核聚变反应质量亏损
聚变反应释放的能量是
氘完全参与聚变释放出能量
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数量级为
，故D 正确。
故选D。
8.（2024·上海·高考真题） 原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。
（1）质量较小的原子核结合成质量较大原子核的过程称为______
A．链式反应 B．衰变 C．核聚变 D．核裂变
（2）
核的质量为
，
核的质量为
，它们通过核反应形成一个质量为
的氮原子核
，此过程释放的能量为______。（真空中光速为c）
【答案】 ①. C ②.
【解析】[1]质量较小的原子核结合成质量较大原子核的反应称为核聚变，C 正确。
故选C。
[2]根据质能方程可知，此过程释放的能量为
9.（2024·福建·高考真题）
，则其中的X 表示（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】根据质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为0，电荷数
，则X 为
。
故选B。
10.（2024·北京·高考真题）已知钍234 的半衰期是24 天。1g 钍234 经过48 天后，剩余钍234 的质量为
（ ）
A．0g
B．0.25g
C．0.5g
D．0.75g
【答案】B
【解析】半衰期1g 钍234 经过48 天后，剩余质量
故选B。
11.（2024·广西·高考真题）近期，我国科研人员首次合成了新核素锇
（
）和钨
（
）。若锇
经过1 次衰变，钨
经过1 次
衰变（放出一个正电子），则上述两新核素衰变后的新
核有相同的（ ）
A．电荷数
B．中子数
C．质量数
D．质子数
【答案】C
【解析】锇
经过1 次衰变后产生的新核素质量数为156，质子数为74，钨
经过1 次
衰变后质
量数为156，质子数为73，可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数。
故选C。
12.（2024·海南·高考真题）人工核反应
中的X 是（ ）
A．中子
B．质子
C．电子
D．α 粒子
【答案】A
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【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知X 的电荷数为0，质量数为1，则X 是中子。
故选A。
13.（2024·甘肃·高考真题） 2024 年2 月，我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成
了新核素
，核反应方程如下：
该方程中X 是（ ）
A. 质子
B. 中子
C. 电子
D.
粒子
【答案】B
【解析】根据反应前后质量数和电荷数守恒得X 是
。
故选B。
14.（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
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。
15．（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
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故D 不符合题意。
故选A。
16．（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
【答案】C
【解析】放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ 分别是氦核流、电子流和光子流。
故选C。
17．（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。
18．（2023·山西·统考高考真题）一电子和一α 粒子从铅盒上的小孔O 竖直向上射出后，打到铅盒上方
水平放置的屏幕P 上的a 和b 两点，a 点在小孔O 的正上方，b 点在a 点的右侧，如图所示。已知α 粒子的
速度约为电子速度的
，铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为（ ）
A．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里
B．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外
C．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里
D．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外
【答案】C
【解析】A．带电粒子在电场和磁场中运动，打到a 点的粒子电场力和洛伦兹力平衡，当电场向左磁场垂
直直面向里时，因
粒子带正电，则受到向左的电场力和向左的洛伦兹力，则会打到a 点左侧；同理电子
22
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带负电，受到向右的电场力和向右的洛伦兹力，则电子会打到a 点右侧，A 错误；
B．因
粒子带正电，设带电量为2q，速度v，电子带负电，电量-q，电子速度v＇>v，若电场方向向左，
磁场方向向外，则如果
粒子打在a 点则受到向左的电场力和向右的洛伦兹力平衡
因电子带负电，电量-q，且电子速度大，受到向左的洛伦兹力qv＇B 大于向右的电场力qE，则电子从而向
左偏转；同理如果电子打在a 点，则
，所以此时
粒子向左的电场力2qE 大于向右的洛伦兹力
2qvB，则向左偏转，不会打在b 点，B 错误；
CD．电场方向向右，磁场垂直纸面向里，如果
粒子打在a 点，即向右的电场力和向左的洛伦兹力平衡
电子速度大，受到向右的洛伦兹力qv＇B 大于向左的电场力qE 则向右偏转，从而达到b 点；同理如果电子
打在a，
则
粒子向右的电场力2qE 大于向左的洛伦兹力2qvB 从而向右偏转，会打在b 点；
同理电场向右磁场垂直纸面向外时，
粒子受到向右的电场力和洛伦兹力，电子受到向左的电场力和洛伦
兹力不能受力平衡打到a 点，故C 正确，D 错误；
故选C。
19．（2023·浙江·统考高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核电池将
衰
变释放的核能一部分转换成电能。
的衰变方程为
，则（ ）
A．衰变方程中的X 等于233
B．
的穿透能力比γ 射线强
C．
比
的比结合能小
D．月夜的寒冷导致
的半衰期变大
【答案】C
【解析】A．根据质量数和电荷数守恒可知，衰变方程为
即衰变方程中的X=234，故A 错误；
B．
是α 粒子，穿透能力比γ 射线弱，故B 错误；
C．比结合能越大越稳定，由于
衰变成为了
，故
比
稳定，即
比
的比结合能小，
故C 正确；
D．半衰期由原子核本身决定的，与温度等外部因素无关，故D 错误。
故选C。
20．（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
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（ ）
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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
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
【答案】A
【解析】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，A 正确；
B．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，氘氚核聚变的核反应方程为
B 错误；
C．核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，C 错误；
D．核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，D 错误。
故选A。
21．（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。
22．（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：
，产生的
能自发进行
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．
发生
衰变的产物是
B．
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
的半衰期发生微小变化
D．若测得一古木样品的
含量为活体植物的
，则该古木距今约为11460 年
【答案】D
【解析】A．根据
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即
发生
衰变的产物是
，选项A 错误；
B．
衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B 错误；
C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C 错误；
D．若测得一古木样品的
含量为活体植物的
，可知经过了2 个半衰期，则该古木距今约为5730×2 年
=11460 年，选项D 正确。
故选D。
23．（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：
，下列说法正确的是（ ）
A．X 是中子
B．该反应有质量亏损
C．
比
的质子数多
D．该反应是裂变反应
【答案】B
【解析】A．根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为1，可知X 是质子，
故A 错误；
BD．两个轻核结合成质量较大的核，核反应属于聚变反应，反应过程存在质量亏损，释放能量，故B 正确，
D 错误；
C．
与
的质子数相同，均为2 个质子，故C 错误。
故选B。
24．（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
，
，
，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；
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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。
25．（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（ ）
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。
26．（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
，已知
、
、
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
26
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C 错误、D 正确。
故选D。
27．（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
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。
28．（2022·山东·统考高考真题）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。
29．（2022·全国·统考高考真题）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．
27
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【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。
30．（2021·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。
31．（2021·江苏·高考真题）用“中子活化”技术分析某样品的成分，中子轰击样品中的
产生
和
另一种粒子X，则X 是（ ）
A．质子
B．
粒子
C．
粒子
D．正电子
【答案】A
【解析】该核反应方程为
可知X 是质子。
故选A。
32．（2021·海南·高考真题）1932 年，考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质
能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，
核反应方程为
。已知
、
、X 的质量分别为
、
、
，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（ ）
28
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A．质量亏损
B．释放的核能
C．铍原子核内的中子数是5
D．X 表示的是氚原子核
【答案】B
【解析】CD．根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒，可知方程为
则
，
，铍原子核内的中子数是4，X 表示的是氦核，故CD 错误；
AB．核反应质量亏损为
则释放的核能为
故A 错误，B 正确；
故选B。
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。
34．（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。
35．（2021·山东·高考真题）在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的
，其衰变方程为
。以下说法正确的是（ ）
A．衰变方程中的X 是电子
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B．升高温度可以加快
的衰变
C．
与
的质量差等于衰变的质量亏损
D．方程中的X 来自于
内质子向中子的转化
【答案】A
【解析】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X 是电子，A 正确；
B．半衰期非常稳定，不受温度，压强，以及该物质是单质还是化合物的影响，B 错误；
C．
与
和电子X 的质量差等于衰变的质量亏损，C 错误；
D．方程中的X 来自于
内中子向质子的转化，D 错误。
故选A。
36．（2021·广东·高考真题）科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26，铝26 的半衰期为72
万年，其衰变方程为
，下列说法正确的是（ ）
A．Y 是氦核
B．Y 是质子
C．再经过72 万年，现有的铝26 衰变一半
D．再经过144 万年，现有的铝26 全部衰变
【答案】C
【解析】AB．根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，该核反应是
,即Y 是正电子，选项
AB 错误；
CD．因72 万年是一个半衰期，可知再过72 万年，现有的铝26 衰变一半；再过144 万年，即两个半衰期，
现有的铝26 衰变四分之三，选项C 正确，D 错误；
故选C。
37．（2021·全国·高考真题）医学治疗中常用放射性核素
产生
射线，而
是由半衰期相对较长
的
衰变产生的。对于质量为
的
，经过时间t 后剩余的
质量为m，其
图线如图所示。
从图中可以得到
的半衰期为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】由图可知从
到
恰好衰变了一半，根据半衰期的定义可知半衰期为
30
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故选C。
38．（2021·全国·高考真题）如图，一个原子核X 经图中所示的一系列
、
衰变后，生成稳定的原子
核Y，在此过程中放射出电子的总个数为（ ）
A．6
B．8
C．10
D．14
【答案】A
【解析】由图分析可知，核反应方程为
设经过
次
衰变，
次
衰变。由电荷数与质量数守恒可得
；
解得
，
故放出6 个电子。
故选A。
39．（2021·河北·高考真题）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．将铝同位素
放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D．银河系中现有的铝同位素
将在144 万年后全部衰变为
【答案】C
【解析】A．
和
的质量数均为
相等，但是二者原子核中的质子数和中子数不同，所以质量不同，
A 错误；
B．
核的中子数为
个，
核的中子数为
个，B 错误；
C．半衰期是原子核固有的属性，与外界条件无关，C 正确；
D．质量为
的
的半衰期为
万年，经过
万年为
个半衰期，剩余质量为
，不会全部
衰变为
，D 错误。
31
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故选C。
40．（2021·湖南·高考真题）核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是（ ）
A．放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B．原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C．改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D．过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
【答案】D
【解析】A．放射性元素的半衰期是大量的放射性元素衰变的统计规律，对少量的个别的原子核无意义，
则放射性元素完全衰变殆尽的说法错误，故A 错误；
B．原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故B 错误；
C．放射性元素的半衰期是由原子核的自身结构决定的，而与物理环境如压力、温度或浓度无关，与化学
状态无关，故C 错误；
D．过量放射性辐射包含大量的射线，对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害，故D
正确；
故选D。
41．（2020·海南·统考高考真题）100 年前，卢瑟福猜想在原子核内除质子外还存在着另一种粒子X，后
来科学家用
粒子轰击铍核证实了这一猜想，该核反应方程为：
，则（ ）
A．
，
，X 是中子
B．
，
，X 是电子
C．
，
，X 是中子
D．
，
，X 是电子
【答案】A
【解析】根据电荷数和质量数守恒，则有
，
解得m=1，n=0，故X 是中子
故选A。
42．（2020·山东·统考高考真题）氚核
发生β 衰变成为氦核
。假设含氚材料中
发生β 衰变产
生的电子可以全部定向移动，在3.2 104 s 时间内形成的平均电流为5.0 10-8 A。已知电子电荷量为1.6
10-19 C，在这段时间内发生β 衰变的氚核
的个数为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解析】根据
可得产生的电子数为
个
32
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因在β 衰变中，一个氚核产生一个电子，可知氚核的个数为1.0×1016个。
故选B．
43．（2020·全国·统考高考真题）氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
表示。海水中富含氘，已知1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全
都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg 标准煤燃烧释放的
热量约为2.9×107 J，1 MeV= 1.6×10–13J，则M 约为（ ）
A．40 kg
B．100 kg
C．400 kg
D．1 000 kg
【答案】C
【解析】氘核
可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式
则平均每个氘核聚变释放的能量为
1kg 海水中含有的氘核约为1.0×1022个，可以放出的总能量为
由
可得，要释放的相同的热量，需要燃烧标准煤燃烧的质量
44．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．
射线的穿透能力比
射线强
B．天然放射现象说明原子具有复杂的结构
C．核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的小
D．半衰期跟放射性元素以单质或化合物形式存在无关
【答案】D
【解析】A．
射线可以被一张A4 纸挡住，而
射线可以穿透几厘米厚的铅板，所以
射线的穿透能力比
射线的穿透能力强，故A 错误；
B．天然放射现象说明原子核具有复杂结构，故B 错误；
C．聚变前要先使原有的原子结构破坏，发生类似裂变，然后重新组合成新的原子发生聚变，有质量亏损
会对外再次释放能量，因此核聚变中平均每个核子放出的能量比裂变中平均每个核子的大，故C 错误；
D．半衰期是放射性元素固有的属性，和元素存在的形式无关，故D 正确。
故选D．
45．(多选)（2022·浙江·统考高考真题）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
33
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【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。
46．(多选)（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
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
的核反应
【答案】CD
【解析】A．秦山核电站利用的是重核裂变变释放的能量，故A 错误；
B．原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为
核电站实际发电还要考虑到核能的转化率和利用率，则原子核亏损的质量大于27.6kg，故B 错误；
C．核电站反应堆中需要用镉棒能吸收中子的特性，通过中子的数量控制链式反应的速度，故C 正确；
D．反应堆利用铀235 的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，即存在
的核反应，故D 正确；
故选CD。
47．(多选)（2021·浙江·高考真题）对四个核反应方程（1）
；（2）
；
（3）
；（4）
。下列说法正确的是（ ）
A．（1）（2）式核反应没有释放能量
B．（1）（2）（3）式均是原子核衰变方程
C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程
D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一
【答案】CD
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【解析】A．（1）是
衰变，（2）是
衰变，均有能量放出，故A 错误；
B．（3）是人工核转变，故B 错误；
C．（3）式是人类第一次实现原子核转变的方程，故C 正确；
D．利用激光引发可控的（4）式核聚变是正在尝试的技术之一，故D 正确。
故选CD。
48．(多选)（2021·浙江·统考高考真题）如图所示是我国全超导托卡马克核聚变实验装置。2018 年11
月，该装置实现了1×108℃等离子体运行等多项重大突破，为未来和平利用聚变能量迈出了重要一步。关
于核聚变，下列说法正确的是（ ）
A．聚变又叫热核反应
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆
C．高温能使原子核克服核力而聚变
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多
【答案】ABD
【解析】A．聚变又叫热核反应，选项A 正确；
B．太阳就是一个巨大的热核反应堆，选项B 正确；
C．要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到10-15m 以内，核力才能起作用，那么热核反应时要将轻核
加热到很高的温度，使它们具有足够的动能来克服核力而聚变在一起形成新的原子核，即高温能使轻核克
服库仑斥力而聚变，但不是能使所有的原子核克服库仑斥力而聚变，选项C 错误；
D．对相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变产能多，选项D 正确；
故选ABD。
49．(多选)（2020·浙江·统考高考真题）太阳辐射的总功率约为
，其辐射的能量来自于聚变反
应。在聚变反应中，一个质量为
（c 为真空中的光速）的氘核（
）和一个质量为
的氚核（
）结合为一个质量为
的氦核（
），并放出一个X 粒子，同
时释放大约
的能量。下列说法正确的是（ ）
A．X 粒子是质子
B．X 粒子的质量为
C．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D．太阳每秒因为辐射损失的质量约为
【答案】BC
【解析】A．由质量数和电荷数守恒可知，X 的质量数为1，电荷数为0，则X 为中子，选项A 错误；
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B．根据能量关系可知
解得
，选项B 正确；
C．太阳每秒放出的能量
损失的质量
选项C 正确；
D．因为
则太阳每秒因为辐射损失的质量为
选项D 错误。
故选BC。
50．(多选)（2020·全国·统考高考真题）1934 年，约里奥—居里夫妇用α 粒子轰击铝箔，首次产生了
人工放射性同位素X，反应方程为：
。X 会衰变成原子核Y，衰变方程为
，则（
）
A．X 的质量数与Y 的质量数相等
B．X 的电荷数比Y 的电荷数少1
C．X 的电荷数比
的电荷数多2
D．X 的质量数与
的质量数相等
【答案】AC
【解析】设
和
的质子数分别为
和
，质量数分别为
和
，则反应方程为
，
根据反应方程质子数和质量数守恒，解得
，
，
解得
，
，
，
AC．
的质量数（
）与
的质量数（
）相等，比
的质量数多3，故A 正确，D 错误；
BC．X 的电荷数（
）比Y 的电荷数（
）多1，比
的电荷数多2，故B 错误，C 正确；
故选AC。
51．(多选)（2020·全国·统考高考真题）下列核反应方程中，X1，X2，X3，X4代表α 粒子的有（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】BD
【解析】α 粒子为氦原子核He，根据核反应方程遵守电荷数守恒和质量数守恒，A 选项中的X1为He，B
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选项中的X2为He，C 选项中的X3为中子n，D 选项中的X4为He。
故选BD。
52．（2021·福建·统考高考真题）核污水中常含有氚
等放射性核素，处置不当将严重威胁人类安全。
氚衰变的半衰期长达12.5 年，衰变方程为
，其中
是质量可忽略不计的中性粒子，
Z=___________，A=___________。若将含有质量为m 的氚的核污水排入大海，即使经过50 年，排入海中的
氚还剩___________m（用分数表示）。
【答案】 2 3
【解析】[1][2]根据电荷数守恒和质量数守恒可得
[3]经过50 年，排入海水中的氚的剩余质量为
37
