专题14 原子结构、原子核和波粒二象性
1．（2024·新课标全国Ⅰ卷）氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV
【答案】A
【解析】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故?E??1.51?(?13.60)eV?12.09eV。故本题选A。
2．（2024·新课标全国Ⅱ卷）太阳内部核反应的主要模式之一是质子—质子循环，循环的结果可表示为
4014mP?1.0078u和m??4.0026u，1u=931MeV/c2，c为光速。在411H?2He+21e+2v，已知1H和2He的质量分别为44个11H转变成1个2He的过程中，释放的能量约为
A．8 MeV B．16 MeV C．26 MeV D．52 MeV
【答案】C
2【解析】由?E??mC2知?E?4?mp?m??2me?c，?m????E=c2931?106?1.6?10?19J?1.7?10?27kg169?100.9?10?31kg，忽略电子质量，则：
?E??4?1.0078u?4.0026u??c2?26MeV，故C选项符合题意；
3．（2024·天津卷）如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、
c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是
【答案】C
【解析】由光电效应的方程Ek?hv?W，动能定理eU?Ek，两式联立可得U?hvW?，故截止电ee压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率vb?vc?va，则可知三种光的折射率的关系为
nb?nc?na，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误。
4．（2024·天津卷）我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2024年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是
A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变
C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】AD
【解析】核聚变的最终产物时氦气无污染，而核裂变会产生固体核废料，因此核聚变更加清洁和安全，A正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，大核不能发生核聚变，故B错误；核聚变反应会放出大量
的能量，根据质能关系可知反应会发生质量亏损，故C错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应后的比结合能，故D正确。
5．（2024·江苏卷）100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子．后来，人们用α粒子轰击6028Ni核也打出
60621了质子：42He+28Ni?29Cu+1H?X；该反应中的X是 （选填“电子”“正电子”或“中子”）．此后，对
原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能．目前人类获得核能的主要方式是 （选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。 【答案】中子 核裂变
X应为：0n即为中子，由于衰变是自发的，【解析】由质量数和电荷数守恒得：且周期与外界因素无关，核聚变目前还无法控制，所以目前获得核能的主要方式是核裂变；
76．（2024·江苏卷）在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×10 m，每个激光脉冲的能量E=
11.5×10-2 J．求每个脉冲中的光子数目．（已知普朗克常量h=6.63×l0-34 J·s，光速c=3×108 m/s．计算结果保留一位有效数字）
E1016 ，代入数据得n=5×
??c【解析】每个光子的能量为E0?hv?h ，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子个数为：
?【答案】光子能量??hc，光子数目n=
N?E ，联立且代入数据解得：N?5?1016个。 E07．（2024·浙江选考）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某
金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则
A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的 B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的 C．a光和b光的频率之比可能是20/27 D．a光子的动量大于b光子的 【答案】BD
【解析】根据题意可知a光频率低于b光频率，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，即a光的侧移量大于b光的，A错误；频率越大，波长越小，通过同一单缝衍射装置时，中央亮条纹宽度越小，B正确；a光的频率大，故频率之比不可能为
20，C错误；频27率越大，波长越小，即?a??b，根据??
h
可知pa?pb，D正确。 p
【点睛】本题关键是知道光的频率越大，则其波长越小，同一光学器件对其的折射率越大，通过同一单缝衍射装置时中央亮条纹宽度越小．
8．（2024·浙江选考）一个铍原子核（4Be）俘获一个核外电子（通常是最靠近原子核的K壳层的电子）
后发生衰变，生成一个锂核（3Li ），并放出一个不带电的质量接近零的中微子νe，人们把这种衰变称为“K俘获”。静止的铍核发生零“K俘获”，其核反应方程为4Be?Be=7.016929u，锂原子的质量为
70?17e?3Li?ve已知铍原子的质量为M
77MLi=7.016004u，1u相当于9.31×102MeV。下列说法正确的是
A．中微子的质量数和电荷数均为零 B．锂核（3Li）获得的动能约为0.86MeV
C．中微子与锂核（3Li）的动量之和等于反应前电子的动量 D．中微子与锂核（3Li）的能量之和等于反应前电子的能量 【答案】AC
707【解析】反应方程为4Be+-1e?3Li+ve，根据质量数和电荷数守恒可知中微子的质量数和电荷
77
7
数均为零，A正确；根据质能方程，质量减少
?m??7.016929u?me?7.016004??9.31?102MeV?0.86MeV，为释放的核能，不是锂核获得
的动能，B错误；衰变过程中内力远大于外力，故反应前后动量守恒，故中微子与锂核（3Li）的动量之和等于反应前电子的动量，C正确；由于反应过程中存在质量亏损，所以中微子与锂核（3Li）的能量之和小于反应前电子的能量，D错误。
4149．（2024·北京卷）在核反应方程2He+7N?1787
7
O+X中，X表示的是
A．质子 B．中子 C．电子 D．α粒子 【答案】A
【解析】设X为：根据核反应的质量数守恒：则：电荷数守恒：4?14?17?Z，2?7?8?A，Z?1，AX，则A?1，即X为：1H为质子，故选项A正确，BCD错误。
点睛：本题考查了核反应方程式，要根据电荷数守恒、质量数守恒得出X的电荷数和质量数，从而确定X的种类。
10．（2024·全国II卷）用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28
10–19 J。
1Z已知普朗克常量为6.63最低频率约为 A．1B．8C．2D．8
1014 Hz 1014 Hz 1015 Hz 1015 Hz
10–34 J·s，真空中的光速为3.00108 m·s–1，能使锌产生光电效应的单色光的
【答案】B
【解析】知道光电效应方程Ek?h??W0；知道逸出功W0?h?0并结合两个公式求解。由光电效应方
Ek?h??W0，W0?h??Ek?h程式得：得：
c??Ek，刚好发生光电效应的临界频率为?0，则W0?h?0，
14代入数据可得：?0?8?10Hz，故B正确。
11．（2024·天津卷）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ，都是氢原子中电子从量子
数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 A．Hα对应的前后能级之差最小 B．同一介质对Hα的折射率最大 C．同一介质中Hδ的传播速度最大
D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能 【答案】A
【解析】根据h??Em?En分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据v?c判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断n是否会发生光电效应。波长越大，频率越小，故Hα的频率最小，根据E?h?可知H?对应的能量最小，根据h??Em?En可知Hα对应的前后能级之差最小，A正确；Hα的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据v?c可知Hα的传播速度最大，BC错误；Hγ的波长小于Hβ的波长，故Hγ的频率大于nHβ的频率，若用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ不一定能，D错误。
【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小。
12．（2024·天津卷）国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS）于2017年8月28日首次打靶成功，获
得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是
高中物理原子结构专题(2017-2024)三年高考真题物理分类汇编 (解析版)
