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专题12 近代物理 3 大考点概览 考点01 波粒二象性 考点02 原子结构 考点03 原子核 一、单选题 1．（2026·天津滨海新区·一模）下列说法正确的是（ ） A．卢瑟福首先发现质子并提出原子核中存在中子 B．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子具有核式结构 C．在光电效应现象中，电子吸收光子的能量需要时间，所以用光照射金属板后，需等待一段时间才有 光电流 D．根据玻尔理论，一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射6 种频率的光子 【答案】A 【详解】A．卢瑟福通过α 粒子轰击氮核的实验首先发现质子，后续基于原子核质量数与电荷数不匹配的 问题，提出了原子核内存在中子的假说，故A 正确； B．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核内部具有复杂结构；原子的核式结构是卢瑟福通过α 粒 子散射实验提出的，故B 错误； C．光电效应具有瞬时性，电子是一次性吸收整个光子的能量，只要入射光频率大于金属极限频率，光照 后立即产生光电流，不需要能量积累时间，故C 错误； D．一个处于 能级的氢原子沿 的路径跃迁时辐射出的光子频率的种数最多，最多能辐射 出3 种频率的光子，故D 错误。 故选A。 2．（2026·江苏·一模）用同一频率的光分别照射钨板和银板，都能发生光电效应.比较两次实验，下列物理 量可能相等的是（ ） 考点1 波粒二象性 A．光电子的初动能 B．光电子的最大初动能 C．两种金属的逸出功 D．两种金属的截止频率 【答案】A 【详解】A B．根据光电效应方程，则有 ，可知光电子的最大初动能不同，则有可能会有初动 能相等的光电子，故A 正确，B 错误； CD．不同的金属逸出功 不同，其截止频率也不同，故C 错误，D 错误。 故选A。 3．（2026·天津河东·一模）图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为a、b 两 种单色光穿过六角形冰晶的光路图，下列说法正确的是（ ） A．用a、b 光在相同条件下做双缝干涉实验，a 光的条纹间距大 B．冰晶中a 光的传播速度比b 光的小 C．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 D．照射在同一金属板上发生光电效应时，a 光比b 光产生的光电子的最大初动能大 【答案】A 【详解】A．由图乙可知， 光的偏折程度更大，说明冰晶对 光的折射率更大，即 ，折射率越小， 光的频率越小，波长越长； 双缝干涉条纹间距 ，因此 光波长更长，条纹间距更大，故A 正确； B．光在介质中的传播速度 ，由于 ，所以 光传播速度更大，故B 错误； C．全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于临界角，太阳光从空气（光疏）入射到冰 晶（光密）表面，不可能发生全反射，故C 错误； D．折射率越大，光的频率越大，根据光电效应方程 ，频率越大光电子最大初动能越大，因 此 光的最大初动能更大，故D 错误。 故选A。 4．（2026·山东济宁·一模）某实验小组利用如图所示的电路研究“光电效应”现象，用红光照射光电管， 有光电子从K 极逸出，现改用蓝光照射光电管。下列说法正确的是（ ） A．饱和电流一定增大 B．光电子的最大初动能增大 C．测得相应的遏止电压减小 D．需要克服K 极金属的逸出功增大 【答案】B 【详解】A．饱和光电流的大小与入射光的强度有关，题目仅更换入射光的频率，未说明光强变化，无法 确定饱和电流一定增大，故A 错误； B．蓝光频率大于红光频率，根据爱因斯坦光电效应方程 其中逸出功 是金属本身的固有属性，不随入射光改变，入射光频率 增大时，光电子的最大初动能一定 增大，故B 正确； C．遏止电压满足关系 ，最大初动能增大时，遏止电压也随之增大，故C 错误； D．逸出功由金属本身性质决定，与入射光无关，因此克服逸出功不变，故D 错误。 故选B。 5．（2026·广东汕头·一模）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N 型硅并抵达 结区域，光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在 结内建电场作用下被推向N 型硅 区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ，普朗克常量为h，光速为 c，下列说法正确的是（ ） A．增大入射光的频率，太阳能电池的光电流变小 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A 到B C．入射光的波长小于 时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为 时，逸出电子的最大初动能为 【答案】C 【详解】A．光电流的大小主要取决于入射光的光强，增大入射光的频率，不清楚入射光的光强变化，所 以无法判断太阳能电池光电流的大小变化，故A 错误； B．由题图可知，太阳能电池工作时，电子的运动方向从A 到B，由于电子带负电，则通过灯泡的电流方向 为从B 到A，故B 错误； C．入射光的波长小于 时，则入射光的频率 可以发生光电现象，太阳能电池可以对外供电，故C 正确； D．入射光的频率为 时，根据光电效应方程可得逸出电子的最大初动能 ，故D 错误。 故选C。 6．（2026·安徽合肥·一模）2024 年5 月19 日，我国最大的海上光伏项目——中核田湾200 万千瓦滩涂光 伏示范项目在江苏连云港正式开工建设。光伏发电的主要原理是光电效应，即在光的照射下物体表面能发 射出电子的现象。实验发现，至少需要用波长为λ 的蓝光照射金属锌能发生光电效应，而红光照射时不能 使锌发生光电效应，由此可知（ ） A．红光的频率大于金属锌的截止频率 B．红光光子能量大于蓝光光子能量 C．红光照射的时间不够长 D．用紫光照射该金属锌一定能发生光电效应 【答案】D 【详解】A．根据光电效应原理，能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于金属的截止频率， 红光不能发生光电效应，说明其频率小于锌的截止频率，故A 错误； B．蓝光波长较短，频率较高，光子能量较大，红光波长较长，频率较低，光子能量较小，故B 错误； C．光电效应发生与否与照射时间无关，故C 错误； D．紫光波长比蓝光更短，频率更高，蓝光已能使锌发生光电效应，紫光频率更高，因此一定能发生光电 效应，故D 正确。 故选D。 7．（2026·重庆沙坪坝·一模）2024 年12 月13 日晚，一道道“寒夜灯柱”在我国新疆克拉玛依市区上空闪 现，与城市灯火交相辉映，美不胜收。“寒夜灯柱”是因大气中的冰晶反射灯光而形成。一束复合光从左 侧界面折射进入长方体冰晶，现考虑其中两束单色光 ，冰晶对这两种光的折射率分别为 ，其光 路图如图所示。下列说法正确的是（ ） A． B．用同一装置做单缝衍射实验， 光中央条纹宽度比 光中央条纹宽度小 C．逐渐增加复合光在左侧界面的入射角（小于 ），在冰晶的右侧面， 光先发生全反射 D．若 光能使某金属发生光电效应，则 光也一定能使该金属发生光电效应 【答案】B 【详解】A．由图可知，a 光的偏折程度更大，所以a 光的折射率大于b 光的折射率，故A 错误； B．因为a 光的折射率大于b 光的折射率，所以a 光的频率大于b 光的频率，根据 可知，a 光的波长 小于b 光的波长，则用同一装置做单缝衍射实验，a 光中央条纹宽度比b 光中央条纹宽度小，故B 正确； C．冰晶形状为长方体，所以两光均不能在右侧面发生全反射，故C 错误； D．a 光能使某金属发生光电效应，而a 光的频率大于b 光的频率，所以b 光不一定能使该金属发生光电效 应，故D 错误。 故选B。 8．（2026·河北·一模）2025 年9 月3 日，在北京举办了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80 周年大会。展示的一款舰载激光武器LY-1 引起广泛关注，它是利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之 失效的舰用定向能武器。关于其使用的激光，下列说法正确的是（ ） A．在密度不均匀的大气中激光始终沿直线运动 B．激光的频率越高，在真空中传播的速度越大 C．激光武器、微波武器使用的激光和微波都属于电磁波 D．激光频率越高，单个光子能量越大，对目标的毁伤效果越好 【答案】C 【详解】A．在密度不均匀的大气中激光会发生折射现象，传播方向发生变化，不会始终沿直线运动，故A 错误； B．激光的频率越高，在真空中传播的速度不变，仍为光速，故B 错误； C．激光武器、微波武器使用的激光和微波都属于电磁波，故C 正确； D．激光频率越高，根据 可知，单个光子能量越大，但对目标的毁伤效果不一定越好，因为毁伤效果 不仅取决于单个光子能量，还与光子的数量有关，故D 错误。 故选C。 9．（2026·重庆·一模）某科技馆展示了一种光控音箱，其简化结构如图所示，电源a 端为正极，与喇叭连 接的放大电路可以将微小电流放大。用绿光束照射光电管，喇叭会发出声音，照射光亮暗的变化会影响声 音的大小。下列说法正确的有（ ） A．将电源正极负极对调，喇叭声音会变小或无法发声 B．若仅将绿光换成紫光，喇叭不能发声 C．该实验的原理是电磁感应 D．若仅将滑动变阻器滑片向左滑动，喇叭声音一定变大 【答案】A 【详解】A．电源a 端为正极，则光电管上加正向电压，若将电源正极负极对调，则光电管中加反向电压， 则光电流减小或者消失，则喇叭声音会变小或无法发声，故A 正确； B．紫光频率大于绿光，则若仅将绿光换成紫光，仍能发生光电效应，则喇叭依然能够发声，故B 错误； C．该实验的原理是光电效应，故C 错误； D．若仅将滑动变阻器滑片向左滑动，则光电管加的正向电压变大，光电流会变大，若达到饱和光电流， 则光电流不变，则喇叭声音可能变大，也可能不变，故D 错误。 故选A。 10．（2026·江苏·一模）光电倍增管是利用光电效应将微弱光信号转换为电信号的器件。如图所示，光照 射光阴极时发射光电子，光电子经过打拿极间的电压U 加速后在下一级打拿极激发出更多电子。经多级倍 增后形成可检测的电流。已知光阴极材料的逸出功为W0，入射光频率为 ，元电荷为e，普朗克常量为 h，若忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A．仅增大入射光频率，则检测到的电流将增大 B．入射光频率低于截止频率，仍能产生光电流 C．电子到达第一个打拿极时的动能一定等于 D．光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 【答案】D 【详解】A．光电效应检测到的电流大小取决于光子数，与频率无直接关系，故A 错误； B．入射光频率低于截止频率将不会发生光电效应，所以不能产生光电流，故B 错误； CD．根据光电效应方程可知，光电子从光阴极表面逸出时的最大初动能为 所以电子到达第一个打拿极时的动能应小于或等于 ，故C 错误，D 正确。 故选D。 三、解答题 11．（2026·江苏镇江·一模）一点光源以功率 向四周均匀地辐射波长为 的光，已知在 处单位时间内垂 直通过单位面积的光子数为 ，普朗克常量为，真空中光速为。求： (1)每个光子的能量； (2)A 点与点光源的距离r。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）每个光子的能量 （2）点光源以功率 向四周均匀辐射，则单位时间内辐射的光子总数 点光源的辐射为球面波，设 点到光源的距离为，则球面面积为 单位时间内通过球面的光子总数为 联立可得 一、单选题 1．（2026·四川·一模）下列说法正确的是（ ） A．卢瑟福通过 粒子散射实验，发现了质子 B．一个处于 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射3 种不同频率的光子 C．康普顿效应说明光具有波动性 D．铀235 裂变产生的中子能使核裂变反应连续进行，其反应称为链式反应，其反应方程为 【答案】B 【详解】A．卢瑟福通过α 粒子散射实验发现了原子核式结构模型，而质子是通过α 粒子轰击氮核实验发 现的，故A 错误； B．一个处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射 种不同频率的光子，故B 正确； C．康普顿效应中光子与电子碰撞后波长变长，需用光子动量解释，说明光具有粒子性，而非波动性，故C 错误； D．铀235 裂变需吸收一个中子才能触发链式反应，可知原方程左侧缺少中子，正确的方程为 ，故D 错误。 故选B。 2．（2026·江苏南通·一模）He-Ne 激光器中Ne 原子分别从 、 能级向 能级跃迁时释放出 、 光子， 如图所示。下列说法正确的是（ ） 考点2 原子结构 A． 的波长比 的小 B． 的能量比 的小 C． 的动量比 的小 D． 在真空中的速度比 小 【答案】A 【详解】A B．由能级跃迁公式有 到 的能级差比 到 的能级差大，故 的能量比 的大， 的波长比 的小，故A 正确，B 错误； C．又光子的动量 ， 的波长比 的小，故 的动量比 的大，故C 错误； D．它们在真空中的速度相等都是光速，故D 错误。 故选A。 3．（2026·辽宁沈阳·一模）丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，他在1913 年提出了自己的原子结构假说。下列关于玻尔原子理论说法正确的是（ ） A．处于激发态的原子是非常稳定的 B．电子从n＝4 能级跃迁到n＝3 能级，可能辐射出γ 射线 C．电子在一系列定态轨道上运动，可能也会发生电磁辐射 D．玻尔理论可以解释食盐被灼烧时发光的现象 【答案】D 【详解】A．处于激发态的原子不稳定，会自发跃迁到低能级并辐射光子，故A 错误； B．γ 射线是原子核衰变产生的高能辐射，电子从n=4 能级跃迁到n=3 能级时，能级差较小（对应可见光或 红外光范围），不可能辐射γ 射线，故B 错误； C．玻尔理论假设电子在定态轨道上运动时不会辐射电磁波，辐射仅发生在能级跃迁过程中，故C 错误； D．玻尔理论通过能级跃迁机制解释原子发光现象（如氢原子光谱），食盐（NaCl）灼烧时钠原子发出的 特征光（如黄光）可由电子跃迁解释，故D 正确。 故选D。 4．（2026·河北沧州·一模）氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ） A．处于 能级的氢原子核外电子的动能为 B．处于不同能级的氢原子有可能会吸收相同能量的光子 C．氢原子可以自发地从 能级跃迁到 能级 D．在氢原子的特征谱线中，从 能级跃迁到 能级放出的光子波长最短 【答案】B 【详解】A．核外电子的动能为正值，处于 能级的氢原子，能量 指核外电子的动能与氢原子 系统的电势能之和，可知，处于 能级的氢原子核外电子的动能不可能为 ，故A 错误； B．若光子的能量足够大，处于不同能级的氢原子可以吸收相同能量的光子而出现电离的现象，故B 正确； C．氢原子从 能级跃迁到 能级需要吸收光子的能量，即氢原子不可以自发地从 能级跃迁到 能级，故C 错误； D．跃迁过程的能量差越大，放出的光子能量越大，波长越短，从 能级跃迁到 能级放出的光子能 量比从 能级跃迁到 能级放出的光子能量大，即从 能级跃迁到 能级放出的光子波长比从 能级跃迁到 能级放出的光子波长短，可知，从 能级跃迁到 能级放出的光子波长不是最 短，故D 错误。 故选B。 5．（2026·辽宁沈阳·一模）大量氢原子处于 、 、、 的四个状态，处于较高能级的原子可以向任 意一个较低能级跃迁，下列说法正确的是（ ） A．最多可以观测到种波长的光 B．从高能级向低能级跃迁时可能辐射出 射线 C．波长最长的光对应的是从 跃迁到 的情况 D．观测到的光中如果只有一种能使某金属发生光电效应，那一定是波长最短的光 【答案】D 【详解】A．由n=4 到低能级跃迁时可能的跃迁有6 种： 、 、 、 、 、 。计算各能级差均不同（ 分别为0.661 eV、2.55 eV、12.75 eV、1.889 eV、12.089 eV、10.2 eV），故最多可观测到6 种波长的光，不是3 种，故A 错误。 B．γ 射线能量通常大于 ，而氢原子跃迁最大能量为 的12.75 eV，远低于γ 射线能量，故 不可能辐射γ 射线，故B 错误。 C．波长最长对应最小能级差，即 跃迁（ ），不是 （ ），故C 错误。 D．波长最短的光能量最大（ ， ）。若只有一种光能使金属发生光电效应，则其 光子能量必须大于金属逸出功。因此只有能量最大的光（即波长最短）可能满足“只有一种”的条件，故 D 正确。 故选D。 6．（2026·山东德州·一模）钛金属因其优异的性能在许多领域都有应用。已知钛金属的逸出功 ， 可见光的光子能量介于1.63eV~3.10eV 之间，氢原子的能级图如图所示。若大量处于 能级的氢原子向 低能级跃迁，使它们发出的光子分别照射钛金属，对该过程下列说法正确的是（ ） A．跃迁过程最多能产生6 种不同频率的光 B．放出的所有光子中，没有可见光 C．能够使钛金属发生光电效应的有2 种频率的光 D．用这些光照射钛金属，逸出光电子初动能的最大值为7eV 【答案】C 【详解】A．大量处于 能级的氢原子向低能级跃迁，跃迁过程最多能产生 种不同频率的光，A 错误； B．放出的所有光子中，其中的3→2 的跃迁辐射光子的能量为1.89eV，属于可见光，B 错误； C．其中从3→1 和2→1 的跃迁对应的光子的能量分别为12.09eV 和10.2eV，均大于金属钛的逸出功，则都 能使钛金属发生光电效应，即能够使钛金属发生光电效应的有2 种频率的光，C 正确； D．用从3→1 跃迁时释放的光子照射钛金属，逸出光电子初动能最大，则初动能的最大值为 ，D 错误。 故选C。 7．（2026·吉林延边·一模）图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱， 、 、 、 是可见光区 的四条谱线，其中 谱线是氢原子从 能级跃迁到 能级辐射产生的，下列说法正确的是（ ） A．这四条谱线中， 谱线光子频率最大 B．氢原子的发射光谱属于连续光谱 C．用能量为 的光子照射处于 激发态的氢原子，氢原子不能发生电离 D．若 、 、 、 中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 【答案】D 【详解】A．由图乙可知 谱线对应的波长最大，由 可知，波长越大，频率越小，故A 错误； B．氢原子的发射光谱属于线状谱，故B 错误； C．处于n=2 能级的氢原子电离至少需要吸收3.4eV 的能量，用能量为 的光子照射处于 激发态的 氢原子，氢原子可以发生电离，故C 错误； D．频率越大的光子越容易使金属产生光电效应，图中谱线 波长最小，频率最大， 光能量最大，若 其中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 ，故D 正确。 故选D。 8．（2026·山东·一模）根据所给图片及有关物理知识，判断下列说法正确的是（ ） A．图1 为 粒子散射实验装置，汤姆逊通过分析该实验提出了原子的核式结构模型 B．图2 为光电流与光电管两端电压的关系图，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照 射产生的光电子的最大初动能更大 C．图3 为放射性元素衰变曲线，若有16 个氢原子核，经过一个半衰期后只剩下8 个氢原子核 D．图4 为工业上利用射线检查金属内部是否有缺陷的装置，探测射线应采用穿透能力强的 射线 【答案】D 【详解】A．图1 为 粒子散射实验装置，卢瑟福通过分析该实验提出了原子的核式结构模型，A 错误； B．图2 为光电流与光电管两端电压的关系图，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，因丙的遏止 电压较大，根据 ，则丙光照射产生的光电子的最大初动能更大，B 错误； C．图3 为放射性元素衰变曲线，因半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核不适用，可知 若有16 个氢原子核，经过一个半衰期后不一定只剩下8 个氢原子核，C 错误； D．图4 为工业上利用射线检查金属内部是否有缺陷的装置，因 射线穿透力最强，则探测射线应采用 射 线，D 正确。 故选D。 二、多选题 9．（2026·云南·一模）氢原子能级图如甲图所示，一群处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出的 光中，仅有a、b 两种光能使乙图所示的光电管阴极K 产生光电效应。用a、b 两种光分别照射光电管阴极 K，测得光电流I 随电压U 变化的图像如丙图所示。下列说法中正确的是（ ） A．a 光的频率大于b 光 B．处于n=4 能级的氢原子向基态跃迁时发出b 光 C．在水中传播时，a 光的传播速度小于b 光的传播速度 D．处于基态的氢原子可以吸收能量为10.20eV 的光子发生跃迁 【答案】BD 【详解】A．根据光电效应方程 因b 光对应的光电子的遏止电压较大，可知b 光的频率 大于a 光的频率 ，故A 错误； B．由题意知，仅a、b 两种光能使阴极K 产生光电效应，由上述分析可知b 光光子的能量较大，故b 光对 应的是氢原子核外电子从n=4 到n=1 的能级跃迁，而a 光对应的是氢原子核外电子从n=3 到n=1 的能级跃 迁，故B 正确； C．b 光的频率大于a 光，则b 光的折射率大于a 光；在介质中光的传播速度满足 可知在水中传播时，a 光的传播速度大于b 光的传播速度，故C 错误； D．当外来光子能量等于氢原子核外电子的能级差时，核外电子才可能吸收光子发生跃迁，因此能量为 10.20eV 的光子可以让处于基态的氢原子跃迁到第一激发态，故D 正确。 故选BD。 10．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）氢原子的部分能级图如图甲所示，大量处于 能级的氢原子向低能级 跃迁，能辐射出多种频率的光，这些光照射到同种材料后发生光电效应，产生的光电流与电压关系如图乙 所示。下列说法正确的是（ ） A．由于跃迁时辐射的光子能量不连续，因此氢原子光谱是线状谱 B．氢原子从 能级跃迁到 能级，核外电子动能增大 C．a、b、c 三种光子的波长关系满足 D．图线的光对应从 能级向 能级的跃迁 【答案】AB 【详解】A．跃迁时有 可知，跃迁时辐射的光子能量不连续，因此氢原子光谱是线状谱，故A 正确； B．氢原子的核外电子可以近似看作绕核做匀速圆周运动，则有 电子的动能 解得 氢原子从 能级跃迁到 能级时，轨道半径减小，可知，核外电子动能增大，故B 正确； D．根据图乙可知，遏止电压大小关系满足 根据 可知，三种光的频率关系满足 由于大量处于 能级的氢原子向低能级跃迁，能辐射出的光的种类数目为 可知，图线a 的光对应从 能级向 能级的跃迁，图线b 的光对应从 能级向 能级的跃迁， 图线的光对应从 能级向 能级的跃迁，故D 错误； C．结合上述有 ， ， 根据频率与波长的关系有 ， ， 解得 ，故C 错误。 故选AB。 一、单选题 1．（2026·云南昭通·一模）下列关于原子与原子核的说法正确的是（ ） A．卢瑟福根据 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B．原子核发生 衰变时放出的电子来自原子核的核外电子 C．原子弹的反应原理是核聚变 D．氢原子可以吸收任意能量，从基态跃迁到激发态 【答案】A 【详解】A．卢瑟福通过α 粒子散射实验发现大部分α 粒子穿过金箔后方向不变，少数发生大角度偏转， 据此提出原子的核式结构模型，故A 正确。 B．β 衰变放出的电子源于原子核内中子转化为质子时释放的电子，并非核外电子，故B 错误。 C．原子弹利用重核裂变（核裂变）释放能量，核聚变是氢弹的反应原理，故C 错误。 D．氢原子从基态跃迁至激发态需吸收特定能量，能量不满足时无法跃迁，故D 错误。 故选A。 2．（2026·重庆沙坪坝·一模）某聚变反应为氘核 和氚核 在高温高压下聚变生成氦核 和一个未 知粒子，并释放巨大能量。已知氘核 的质量为 ，氚核 的质量为 ，氦核 的质量为 ，未 知粒子的质量为 。下列说法正确的是（ ） 考点3 原子核 A．聚变生成物中的未知粒子是质子 B．聚变生成物中的氦核 ，核内有2 个核子 C．反应物和生成物的质量关系是 D．氦核 的比结合能大于氚核 的比结合能 【答案】D 【详解】A．聚变反应为 ，未知粒子为中子（ ），故A 错误； B．氦核 的质量数为4，核子数（质子数加中子数）为4，故B 错误； C．核聚变释放能量，存在质量亏损，反应前总质量 大于反应后总质量 ，即 ， 故C 错误； D．该核反应放出能量，所以生成物比反应物更稳定，比结合能更大，即氦核 的比结合能大于氚核 的比结合能，故D 正确。 故选D。 3．（2026·江西上饶·一模）中国正在建设的紧凑型聚变能实验装置（BEST）预计2027 年竣工，并有望成 为人类历史上首个实现聚变发电的装置，让世界看到了破解能源短缺与气候危机的“中国方案”。该装置 内部主要核反应方程为 ，下列说法正确的是（ ） A．X 为质子 B．X 为中子 C．该核反应属于链式反应 D．该核反应属于人工转变 【答案】B 【详解】AB．根据质量数守恒，故X 质量数为 根据电荷数守恒，故X 电荷数为 ，所以X 为中子，故A 错误，B 正确。 CD．该反应为轻核聚变（热核反应），非链式反应和人工转变，故CD 错误。 故选B。 4．（2026·山西晋城·一模）2025 年10 月1 日，位于安徽合肥的紧凑型聚变能实验装置BEST 项目建设取得 关键突破，标志着我国可控核聚变研究又向前迈出了重要一步。该装置发生核聚变时的核反应方程为 ，则下列说法正确的是（ ） A．X 的中子数与质子数相等 B．该核反应属于 衰变 C．核聚变过程释放能量，因此聚变后总质量数减少 D． 射线与 均属于实物粒子 【答案】A 【详解】A．根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，该核反应方程为 即X 为 ，其中子数与质子数均为2，故A 正确； B．该反应为核聚变， 衰变是放射性核素自发放出 粒子（氦核）的过程，与此不同，故B 错误； C．核聚变释放能量源于质量亏损，但质量数（核子数）守恒，故C 错误； D． 射线为光子，属电磁波，无静止质量，非实物粒子；中子有静止质量，属实物粒子，故D 错误。 故选A。 5．（2026·山西大同·一模）2025 年10 月1 日，我国紧凑型聚变能实验装置（BSET）主机首个关键部件 ——杜瓦底座成功落位安装，标志着项目主体工程建设步入新阶段，预计在2030 年前后实现世界首次聚 变能发电。核聚变反应为氘核 和氚核 在高温高压下聚变生成氦核 和一个未知粒子，并释放巨大 能量。已知氘核 的质量为 ，氚核 的质量为 ，氦核 的质量为 ，未知粒子的质量为 。下 列说法正确的是（ ） A．氘原子和氚原子互为同位素，它们的化学性质不同 B．氦核 的比结合能大于氚核 的比结合能 C．聚变生成物中的未知粒子是质子 D．反应物和生成物的质量关系是 【答案】B 【详解】A．氘原子和氚原子质子数相同、中子数不同，互为同位素；同位素的核外电子排布相同，化学 性质由核外电子排布决定，因此二者化学性质相同，故A 错误； B．核聚变反应释放能量，说明生成物原子核的稳定性强于反应物，原子核越稳定比结合能越大，因此氦 核的比结合能大于氚核的比结合能，故B 正确； C．依据质量数与电荷数守恒原则，可写出题目所述聚变反应为 未知粒子为中子，故C 错误； D．聚变反应释放能量，根据质能方程，存在质量亏损，因此反应物总质量大于生成物总质量，即 ，故D 错误。 故选B。 6．（2026·山东日照·一模）关于原子核，下列说法正确的是（ ） A．任何原子核的结合能均大于零 B．核反应前后，比结合能一定减小 C．结合能越大的原子核一定越稳定 D．比结合能越大的原子核一定越稳定 【答案】D 【详解】A．仅含1 个质子的氕核没有核子结合过程，结合能为0，并非所有原子核结合能都大于零，故A 错误； B．裂变、聚变等放能核反应中，反应后生成物的比结合能大于反应物，比结合能不是一定减小，故B 错 误； C．结合能大小与核子数有关，重核总结合能可能大于中等质量核，但重核比结合能更小、更不稳定，原 子核稳定性不由总结合能决定，故C 错误； D．比结合能越大，说明拆分单个核子平均需要的能量越多，核子结合越牢固，原子核越稳定，故D 正确。 故选D。 7．（2026·天津河东·一模）2025 年3 月28 日，中国自主研发的“人造太阳”装置“中国环流三号”首次 在实验室实现了1.17 亿度的原子核温度和1.6 亿度的电子温度，中国核聚变研究挺进燃烧实验阶段。该成 就意味着在直径不到10 米的装置中，造出了一个比太阳核心温度还高8 倍的“小太阳”。已知太阳核聚变 的一种核反应方程是 。下列说法正确的是（ ） A．该反应是 衰变 B．X 是中子 C． 的比结合能比 大 D．目前世界上主流的核电站都利用了核聚变原理 【答案】B 【详解】A．该反应是两个轻核结合成质量较大核的轻核聚变反应，α 衰变是重核自发释放α 粒子的核变化， 故A 错误； B．根据核反应电荷数守恒和质量数守恒，X 的质量数为，电荷数为 ，为中子 ，故B 正确； C．该聚变反应释放能量，说明生成物 比反应物 更稳定，原子核越稳定比结合能越大，因此 的 比结合能更大，故C 错误； D．目前世界上主流核电站利用的是可控核裂变原理，可控核聚变还未实现商用，故D 错误。 故选B。 8．（2026·山东滨州·一模）2025 年5 月，我国“天问三号”在火星表面完成采样任务升空返回，其火星表 面上升器中搭载了钚 （ ）核电池，利用衰变释放的能在极寒的火星夜为设备供热供电。已知钚 （ ）的衰变方程为 。则（ ） A．X 为氦核，该衰变属于β 衰变 B．衰变前钚 的质量等于衰变后铀 与X 的质量之和 C．火星夜的极寒环境会显著延长钚 的半衰期 D． 的比结合能小于 的比结合能 【答案】D 【详解】A．根据核反应电荷数守恒、质量数守恒，可得X 的电荷数为 ，质量数为 ，故X 为氦核（α 粒 子），该衰变为α 衰变，故A 错误； B．衰变过程释放能量，存在质量亏损，因此衰变前钚 的质量大于衰变后铀 与X 的质量之和，故B 错误； C．半衰期由原子核内部结构决定，与外界温度、压强等环境因素无关，极寒环境不会改变钚 的半衰期， 故C 错误； D．衰变过程释放能量，说明生成物的原子核更稳定，而比结合能越大原子核越稳定，因此 的比结合 能小于 的比结合能，故D 正确。 故选D。 9．（2026·河北保定·一模）硼中子俘获疗法（BNCT）是近年来发展迅速的癌症治疗技术之一。治疗时，先 给患者注射含硼（ ）的特种药物，药物富集在肿瘤部位后用热中子束照射，中子（ ）与 发生核 反应产生未知粒子X 以及高杀伤力的α 粒子（ ），并释放核能，精准杀伤肿瘤细胞。粒子X 的中子数 为（ ） A．5 B．4 C．3 D．2 【答案】B 【详解】核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，设粒子X 的质量数为 、电荷数为 ，核反应方程式 为 根据电荷数守恒有 解得 即X 的质子数为3； 根据质量数守恒有 解得 即X 的质量数为7； 因此X 的中子数为 。 故选B。 10．（2026·广东深圳·一模）患者服用碘131 后，碘131 会聚集到人体的甲状腺区域，可用于靶向治疗甲状 腺疾病。碘131 发生β 衰变，其原子核个数N 随时间变化关系如下图所示。则碘131 的半衰期为（ ） A．4 天 B．8 天 C．16 天 D．32 天 【答案】B 【详解】由 代入 可得半衰期 ＝8 天 故选B。 11．（2026·河北·一模）2025 年3 月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”实现了原子核温度1.17 亿度、 电子温度1.6 亿度的“双亿度”突破，是中国科研人员在核聚变研发核心装备领域实现的重大突破。下列 核反应方程属于核聚变反应的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．该反应为 ，是铍核与氦核（α 粒子）反应生成碳核和中子，属于人工核 转变或α 粒子轰击反应，并非轻核聚变（因铍核质量数较大），故A 错误。 B．该反应为 ，是氮核与氦核反应生成氧核和质子，属于人工核转变反应，反应物氮 核质量数较大，不符合轻核聚变特征，故B 错误。 C．核聚变是指两个轻原子核结合成一个较重的原子核的过程，典型特征是反应物为轻核（如氢、氦同位 素），生成物为较重的核。 该反应为 ，是氘核（ ）与氚核（ ）结合生成氦核和中子，属于典型的轻核聚变 反应（如太阳或氢弹中的反应），故C 正确。 D．该反应为 ，是铀核吸收中子后分裂成锶核和氙核，并释放多个中子，属 于重核裂变反应，故D 错误。 故选C。 12．（2026·河南·一模）钚的一种同位素 Pu 衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为 Pu→ U ＋He＋γ，则（ ） A．核反应中γ 的能量就是 Pu 的结合能 B．核燃料总是利用平均结合能大的核 C． U 核比 Pu 核更稳定，说明 U 的结合能大 D．该衰变过程是α 衰变 【答案】D 【详解】A．核反应中γ 的能量是结合能中的一小部分，故A 错误； B．核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用平均结合能小的核，才更容易实现，故B 错误； C． U 核比 Pu 核更稳定，说明 U 的比结合能大，而不是结合能大，故C 错误； D．该反应产生He，故该衰变过程是α 衰变，故D 正确。 故选D。 13．（2026·山东泰安·一模）硼中子俘获治疗技术（BNCT）是近年来国际肿瘤治疗领域新兴快速发展的精 准诊疗技术，其原理是进入癌细胞内的硼原子核 吸收慢中子，转变为锂原子核 和 粒子，并释放出 γ 光子。已知硼原子核的比结合能为 ，锂原子核的比结合能为 ，这个核反应过程中质量亏损为 ， 真空中的光速为，则 粒子的结合能为（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由质能方程可知，核反应中放出的能量 由能量关系可得 则 粒子的结合能为 故选D。 14．（2026·江苏·一模）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 的半衰期约为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． 衰变过程中满足动量守恒，机械能守恒 C．29 年后，衰变的 数目大于 的数目 D．87 年后，剩余的 数目大于 的数目 【答案】C 【详解】A．根据核反应质量数、电荷数守恒， 衰变为 时质量数不变、电荷数加1，属于β 衰变， 产生β 粒子，不是α 粒子，故A 错误； B．衰变瞬间核内力远大于外力，满足动量守恒；但衰变过程有核能转化为粒子动能，机械能不守恒，故B 错误； C．设初始两种原子核数目均为N0，29 年后 刚好经过1 个半衰期，衰变数目为 ； 半衰期为 87 年，29 年仅经过 个半衰期，衰变数目为 ，因此衰变的 数目更大， 故C 正确； D．87 年后 经过3 个半衰期，剩余数目为 经过1 个半衰期，剩余数目为 ，剩余的 数目更小，故D 错误。 故选C。 15．（2026·山西朔州·一模）钍基熔盐堆是第四代核能反应堆，具有更安全、更清洁的特点，该反应堆以 钍232（ ）为核燃料。再生层钍232（ ）俘获一个中子后会变成钍233（ ），钍233（ ）不稳定，经过多次 衰变转化成易裂变铀233（ ）。下列说法正确的是（ ） A．钍核 有90 个中子，142 个质子 B．钍233 的比结合能小于铀233 的比结合能 C． 经过3 次 衰变可变成 D． 衰变的实质在于核内的一个质子转化成了一个中子和一个电子 【答案】B 【详解】A．原子核左下角数字为质子数，左上角为质量数。故 的质子数为90，中子数为 ，故A 错误； B．比结合能越大原子核越稳定，钍233 不稳定，经β 衰变生成更稳定的铀233，衰变过程释放能量，故钍 233 的比结合能小于铀233 的比结合能，故B 正确； C．β 衰变过程中质量数不变，电荷数每次增加1 个， 到 的电荷数共增加2 个，故需要2 次β 衰 变，故C 错误； D．β 衰变的实质是核内一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故D 错误。 故选B。 16．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）在一次核裂变反应中，铀核 变成了氙核 和锶核 ，同时放出 了若干中子，这个过程是链式反应的一个环节。已知铀核的平均结合能为7.6MeV，氙核的平均结合能为 8.4MeV，锶核的平均结合能为8.7MeV。下列说法正确的是（ ） A．该核反应释放的能量约为139.4MeV B．该核反应过程违背质量守恒定律 C．铀核 分解为其它核子，会释放出能量 D．该核反应方程式为 【答案】A 【详解】A．该核反应释放的能量计算为产物结合能总和减去反应物结合能，即 ，故A 正确； B．核反应过程遵循质能守恒定律，但由于释放了能量，反应过程存在质量亏损，反应前后总静止质量不守恒， 故B 错误； C．铀核分解为单个核子（质子和中子）需要吸收能量（克服结合能），不会释放能量，故C 错误； D．链式反应需中子引发，正确核反应方程式应为 ，故D 错误。 故选A。 17．（2026·北京延庆·一模）2026 年1 月2 日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研 团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托 卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依 据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变 反应的方程为 。已知氘核的质量为 ，比结合能为E，中子的质量为 ，反应中释放的 核能为 ，光速为c，下列说法正确的是（ ） A．反应产物x 为 B．x 核的质量为 C．x 的比结合能为 D．提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应 【答案】C 【详解】A．核反应满足电荷数、质量数守恒，左侧总电荷数为1+1=2，总质量数为2+2=4；右侧中子电荷 数为0、质量数为1，因此x 的电荷数为2，质量数为4-1=3，即x 为 ，故A 错误； B．质能方程 又质量亏损 联立得 ，故B 错误； C．原子核结合能=比结合能×核子数，反应前两个氘核总结合能为 设x 的比结合能为 ，反应后x 的结合能为 ，聚变释放的能量等于反应后总结合能与反应前总结合能 的差，即 解得 ，故C 正确； D．核聚变需要原子核克服库仑斥力接近到核力作用范围，必须满足高温高压条件，常温常压下即使提升 密度也无法发生聚变，故D 错误。 故选C。 二、填空题 18．（2026·福建泉州·一模）2025 年我国科研团队通过碎裂反应首次合成铝同位素 ，并观测到基态三 质子衰变。铝基态三质子衰变核反应方程为 ，则 __________；已知 的半衰期为 ，质量为 的 经过 时， 还剩__________ 。 【答案】 17 （或0.125） 【详解】[1]核反应遵循质量数守恒，反应前总质量数为20，3 个质子的总质量数为 ，因此有 ，解得 ，电荷数验证 ，符合守恒规律。 [2]已知半衰期 ，经过时间 ，可得经过的半衰期个数 。根据半衰期剩余 质量公式 ，代入得 。
