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北京市2026 届高三物理一模备考限时训练（三） 原子结构和原子核 （训练时长 40 分钟） 一、原子结构、原子核综合问题 1.下列说法中正确的是（ ） A. 电子的发现证实了原子核具有复杂结构 B. 天然放射现象证实了原子核由质子和中子组成 C. 目前的核电站是利用核裂变释放核能来发电的 D. 电子衍射现象证实了电子具有粒子性 2.有关下列四幅图的描述，说法正确的是（ ） A. 图甲中汤姆孙对阴极射线的研究揭示了原子核有复杂的结构 B. 图乙中卢瑟福通过α粒子散射实验发现了质子 C. 图丙三种射线中α射线的穿透本领最强 D. 图丁中氡原子核的半衰期为3.8 天 3.甲、乙、丙、丁四幅教材插图涉及到不同的物理知识，下列说法正确的是（ ） A. 甲图中，原子核A 裂变成原子核B 和原子核C 要吸收能量 B. 乙图中，一个处于第5 能级的氢原子，最多可以辐射10 种频率的光 C. 丙图中，卢瑟福通过分析α 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型 D. 丁图中，汤姆孙通过对阴极射线的研究揭示了原子核内还有复杂结构 4.下列叙述中符合物理学史的有（ ） A. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了质子 B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构理论 C. 玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型 D. 法国物理学家库仑测出元电荷e 的电荷量 5.下列说法中正确的是（ ） A. 对于相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变产生的核能多 B. 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中 C. 汤姆孙通过对阴极射线的研究提出了原子核具有复杂的结构 D. 在电磁波谱中，红外线、紫外线、X 射线是按照波长由长到短排列的 6.以下关于原子和原子核的认识，正确的是（ ） A. 卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型 B. 汤姆孙研究阴极射线时发现电子，说明原子核具有复杂结构 C. 原子核每发生一次β衰变，原子核内就失去一个质子 D. 原子核的比结合能越小，核子平均质量就越大，原子核越稳定 7.1909 年，物理学家卢瑟福和他的学生用α 粒子轰击金箔，研究α 粒子被散射的情况，其 实验装置如图所示。关于α 粒子散射实验，下列说法正确的是（ ） A. 大部分α 粒子发生了大角度的偏转 B. α 粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C. α 粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 D. α 粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 8.关于原子结构和核反应的说法正确的是（ ） A. 卢瑟福在α 粒子散射实验的基础上提出了原子的枣糕模型 B. 玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律并完全揭示了微观粒子的运动规律 C. ❑90 234Th衰变为❑86 222Rn，经过3 次α 衰变，2 次β 衰变 D. 某轻核聚变的核反应方程为❑1 2H+1 3H→2 4 He+-1 0 e，反应过程中有质量亏损 二、核反应方程相关问题 9.我国托卡马克实验装置中用热中子轰击锂制取氚，核反应方程为❑3 6Li+0 1n→1 3 H+X，则 （ ） A. X 是氘核 B. 锂比X 的结合能大 C. 反应是α 衰变 D. 反应是核裂变 10.日本第18 轮核污水排海预计于2026 年4 月启动，核废水中含有多种放射性元素，可能 通过食物链富集危害人类。其中铯137 的衰变方程为❑55 137Cs→❑56 137 Ba+X，半衰期为30 年；氚3 的衰变方程为❑1 3 H→2 3He+ Y，下列说法正确的是（ ） A. X 是α粒子，Y 是β粒子 B. 上述两个核反应都遵守质量数守恒和电荷守恒 C. 100 个铯137 原子核经30 年将有50 个发生衰变 D. 被核废水中的放射性物质污染的海产品，通过高温烹煮后可以消除核辐射 11.中子活化分析法是用中子轰击待测样品，通过测定由核反应生成的放射性同位素衰变时 产生的射线能量和强度，进行元素分析，分析过程中发生的反应有❑11 23 Na+0 1n→11 24 Na和 ❑11 24 Na→12 24 Mg+X。下列说法正确的是（ ） A. X是电子 B. ❑11 23 Na和❑11 24 Na有相同的中子数 C. ❑11 23 Na+0 1n→11 24 Na属于核聚变 D. ❑11 24 Na→12 24 Mg+X属于α衰变 12.我国自主研发的“华龙一号”核电机组采用铀核（❑92 235U）裂变发电，典型裂变反应之 一为❑92 235U+X→56 144 Ba+36 89Kr+3X。已知❑92 235U是天然放射性元素，下列说法正确的是（ ） A. 核反应方程中的X为α粒子 B. 反应后核子的平均质量减小 C. ❑56 144 Ba的比结合能小于❑92 235U的比结合能 D. 太阳内部发生的核反应是核裂变反应 13.2026 年1 月，中国EAST 装置证实“托卡马克密度自由区”存在，为高密度运行提供新 依据。“人造太阳”内部发生的一种核反应方程为❑1 2H+1 3 H→2 4 He+X+17.6 MeV，已知 ❑1 2H的比结合能为E1，❑1 3H的比结合能为E2，❑2 4 He的比结合能为E3，光在真空中的传播 速度为c，❑1 3H半衰期为12.46 年。下列说法正确的是（ ） A. 核反应方程中X 为❑-1 0 e B. ❑2 4 He的结合能为17.6MeV C. 核反应中的质量亏损可表示为 4 E3-(2 E1+3 E2) c 2 D. 现有100 个氚原子核，经过12.46 年后剩下50 个氚原子核 14.2025 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. ❑4 9 Be+2 4 He→6 12C+0 1n B. ❑7 14 N +2 4 He→8 17O+1 1H C. ❑1 2H+1 3H→2 4 He+0 1n D. ❑92 235U+0 1n→38 90Sr+54 136Xe+100 1n 15.2025 年3 月28 日，我国“中国环流三号”托卡马克核聚变技术实现重大突破，首次实 现原子核和电子温度均稳定超过1 亿度，标志着我国可控核聚变向工程化应用迈出了关键 一步，核聚变反应是❑1 2 H和❑1 3 H聚变生成；❑2 4 He释放能量，下列说法正确的是 （ ） A. 目前国际上投入运行的核电站原理均是核聚变 B. ❑1 3 H的质量小于组成它的核子的质量之和 C. 该聚变的核反应方程是❑1 2 H +1 3 H → ❑ 1 4 He+1 1 H D. 核聚变生成新核并释放能量，新核总质量等于原核总质量 16.质子-质子循环是太阳内部核反应的主要模式之一，循环总反应可表示为41 1H→2 4 He+2X， 下列说法正确的是（ ） A. 式中X是电子 B. 式中X是质子 C. 质子-质子循环是聚变反应 D. 质子-质子循环是裂变反应 三、衰变相关问题 17.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入的研究，发现α射线、 β射线、γ射线的穿透本领不同。图1 为这三种射线穿透能力的比较，图中射线①②③分别 是（ ） A. γ射线、β射线、α射线 B. β射线、γ射线、α射线 C. α射线、β射线、γ射线 D. γ射线、α射线、β射线 18.碳14 测年法是考古学中常用的一种测定有机文物年代的方法。碳14（❑6 14C）具有放射 性，半衰期约为5730 年。当生物体存活时，体内碳14 含量与大气中保持动态平衡；死亡 后，碳14 含量因衰变而减少。通过测量文物中碳14 的相对含量，可以推算出其年代。据 此判断以下说法正确的是（ ） A. 碳14（❑6 14C）衰变为氮14（❑7 14 N）释放出的射线主要为β射线 B. 1g 碳14 经过11460 年后，剩余未衰变的质量约为0.75g C. 若文物所处环境温度大幅升高，碳14 的半衰期会明显缩短 D. 碳14（❑6 14C）原子核中有14 个中子 19.放射性元素钍广泛分布在地壳中，通常以化合物的形式存在于矿物内，天然钍232 经过 中子轰击，可得铀233，因此它是一种前景十分可观的能源材料。天然钍232 的衰变方程 为❑90 232Th→86 220Rn+n2 4 He+m-1 0 e，下列判断正确的是（ ） A. n=2，m=3 B. n=3，m=2 C. n=2，m=1 D. n=1，m=2 20.如图为我国研制的一种全新微型核能电池，可以实现五十年稳定安全自发电。它利用镍 核（❑28 63 Ni）同位素衰变成铜核（❑29 A Cu）同位素，释放的能量被半导体转换器吸收并转 化为电能。下列说法正确的是（ ） A. 镍核衰变产生的射线是α粒子流 B. 铜核的质量数等于64 C. 镍核的结合能比产生的铜核结合能大 D. 衰变中伴随产生的γ射线是由铜核跃迁发 出的 四、玻尔模型与能级跃迁相关问题 21.氢原子能级图如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 处于n=1能级的氢原子核外电子的动能为-13.6eV 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n=2能级跃迁到n=3能级 D. 在氢原子的特征谱线中，从n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最短 22.如图所示为氢原子能级图。比较氢原子分别从n=3和n= 4能级跃迁到n=2能级辐射的光 子，前者（ ） A. 频率更低，波长更长 B. 频率更低，波长更短 C. 频率更高，波长更长 D. 频率更高，波长更短 23.图甲为氢原子的能级图，大量处于第3 能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出不同 频率的光，用这些光照射图乙中的光电管，有2 种频率的a、b 光可使光电管发生光电效应。 图丙为a、b 光单独照射光电管时产生的光电流I 与光电管两端电压U 的关系图线。下列说 法正确的是（ ） A. 饱和光电流与AK之间的电压有关 B. 图乙中滑片P 从O 向N 端移动过程中，电流表示数一直增大 C. a 光光子的能量为10.20eV D. 光电管中金属的逸出功为2.25eV 24.下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，钠原子跃迁时辐射的光的波长中λ3的光子波长最长 B. 图乙中，射线③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 C. 图丙中，光电效应中电流表与电压表示数图像，Q 的波长大于R 的波长 D. 图丁中，a、b 两种金属的遏止电压Uc 随入射光的频率v 的关系图像，金属a 的截止 频率大 25.图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线， 其中Hβ谱线是氢原子从n= 4能级跃迁到n=2能级辐射产生的，下列说法正确的是（ ） A. 这四条谱线中，Hα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3.5eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，氢原子不能发生电离 D. 若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是Hδ 26.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量 E1=-54.4eV，其能级结构如图所示。大量处于某一激发态的氦离子辐射出的光子中，频 率最高的光子能量为51.0eV，则该激发态对应的能级（ ） A. n=2 B. n=3 C. n= 4 D. n=∞ 27.图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6 种频率的光，分别用这些 频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3 种光a、b、c能够发生光电效应，有一种恰 能发生光电效应，电压U 与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（ ） A. 当滑片P 向b 端移动时，光电流I 一直增大 B. 阴极K 材料的逸出功为10.2eV C. 用三束光做杨氏双缝干涉实验，a 光条纹间距最大 D. 图丙中3 条图线对应的遏止电压，一定有U a=1.89 V 28.从量子力学理论系统建立到2025 年，恰好100 周年，以下关于量子力学相关的物理学史 和理论阐述正确的是（ ） A. 普朗克黑体辐射理论认为：电磁波的能量是分立的 B. 玻尔的氢原子模型认为：电子绕核运动的轨道可以是任意半径 C. 德布罗意的“物质波”假设认为：实物粒子也具有波动性，其波长为λ = p h D. 爱因斯坦的光电效应理论认为：光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 29.用如图甲所示的实验装置进行光电效应实验。实验过程中，当开关断开时，逐渐降低照 射到阴极K 的极紫外光的波长，当波长达到某一值时，电流表恰有示数。氢原子能级图如 图乙所示，用大量处于n=4 能级的氢原子向低能级跃迁发出的光照射阴极K，调整电路中 电源和滑动变阻器，得到电流表示数与电压表示数的关系如图丙所示，普朗克常量 h=6.6×10 -34J⋅s，1eV =1.6×10 -19J，则上述极紫外光的波长为（ ） A. 110nm B. 100nm C. 50nm D. 10nm 30.如图甲，用11.25eV 的紫外线照射光电管阴极K，恰好能发生光电效应，图乙是氢原子 的能级图。图甲电路中，开关S 接1 时，大量处于n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁辐射 出的光子照射阴极K，微安表有示数；开关S 接2 时，调节滑动变阻器，测得微安表示数 刚好为零时，电压表示数为U，下列说法正确的是（ ） A. n=4 能级跃迁至n=2 能级辐射出的光子，能使阴极K 发生光电效应 B. n=4 能级跃迁至n=1 能级射出的光子照射阴极K，光电子的最大初动能为1.55eV C. 电压表示数U 为1.5V D. 大量n=4 能级的氢原子向低能级跃迁时，波长最短的谱线对应光子的能量为0.66eV 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D C B D A C C B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 A B C C B C C A B D 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 B A D B D C B A A C
