2020--2022年全国高考物理三年真题汇编：原子物理

试卷更新日期：2022-07-11 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 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 $X +_{12}^{23} Mg \to_{13}^{26} Al$ ，已知 $X$ 、 $_{12}^{23} Mg$ 、 $_{13}^{26} Al$ 的质量分别为 $m_{1} 、 m_{2} 、 m_{3}$ ，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 $_{1}^{2} H$ B、X为氚核 $_{1}^{3} H$ C、 $E = (m_{1} + m_{2} + m_{3}) c^{2}$ D、 $E = (m_{1} + m_{2} - m_{3}) c^{2}$

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2. 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 ${}_{4}^{7}B e$ 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ν_e ，即 ${}_{4}^{7}B e$ + ${}_{- 1}^{0}e$ →X+ ${}_{0}^{0}ν_{e}$ 。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 ${}_{3}^{7}L i$ 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ν_e的电荷量与电子的相同

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3. 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放出的光电子动量最大 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

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4. 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、 $\frac{1}{16}$ B、 $\frac{1}{8}$ C、 $\frac{1}{4}$ D、 $\frac{1}{2}$

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5. 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

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6. 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 $E_{n} = \frac{E_{1}}{n^{2}}$ ，其中 $E_{1} = - 13.6 eV$ 。如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

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7. 两种放射性元素的半衰期分别为 $t_{0}$ 和 $2 t_{0}$ ，在 $t = 0$ 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 $t = 2 t_{0}$ 时刻，尚未衰变的原子核总数为 $\frac{N}{3}$ ，则在 $t = 4 t_{0}$ 时刻，尚未衰变的原子核总数为（）

A、 $\frac{N}{12}$ B、 $\frac{N}{9}$ C、 $\frac{N}{8}$ D、 $\frac{N}{6}$

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8. 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

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9. 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

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10. 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 $_{13}^{26} Al \to_{12}^{26} Mg + Y$ ，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

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11. 医学治疗中常用放射性核素 $^{113} In$ 产生 $γ$ 射线，而 $^{113} In$ 是由半衰期相对较长的 $^{113} Sn$ 衰变产生的。对于质量为 $m_{0}$ 的 $^{113} Sn$ ，经过时间t后剩余的 $^{113} Sn$ 质量为m，其 $\frac{m}{m_{0}} - t$ 图线如图所示。从图中可以得到 $^{113} Sn$ 的半衰期为（）

A、 $67 .3d$ B、 $101 .0d$ C、 $115 .1d$ D、 $124 .9d$

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12. 如图，一个原子核X经图中所示的一系列 $α$ 、 $β$ 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

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13. 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 $_{3}^{7} Li +_{1}^{1} H \to_{Z}^{A} Be \to 2 X$ 。已知 $_{1}^{1} H$ 、 $_{3}^{7} Li$ 、X的质量分别为 $m_{1} = 1.00728 u$ 、 $m_{2} = 7.01601 u$ 、 $m_{3} = 4.00151 u$ ，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中（）

A、质量亏损 $Δ m = 4.02178 u$ B、释放的核能 $Δ E = (m_{1} + m_{2} - 2 m_{3}) c^{2}$ C、铍原子核内的中子数是5 D、X表示的是氚原子核

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14. 银河系中存在大量的铝同位素 ${}_{13}^{26}A l$ ， ${}_{13}^{26}A l$ 核 $β$ 衰变的衰变方程为 $_{13}^{26} Al \to_{12}^{26} Mg +_{1}^{0} e$ ，测得 ${}_{13}^{26}A l$ 核的半衰期为72万年，下列说法正确的是（　　）

A、 ${}_{13}^{26}A l$ 核的质量等于 $_{12}^{26} Mg$ 核的质量 B、 ${}_{13}^{26}A l$ 核的中子数大于 $_{12}^{26} Mg$ 核的中子数 C、将铝同位素 $^{26} Al$ 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 ${}_{13}^{26}A l$ 将在144万年后全部衰变为 $_{12}^{26} Mg$

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15. 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 $_{82}^{210} Pb$ ，其衰变方程为 $_{82}^{210} Pb \to_{83}^{210} Bi + X$ 。以下说法正确的是（）

A、衰变方程中的X是电子 B、升高温度可以加快 $_{82}^{210} Pb$ 的衰变 C、 $_{82}^{210} Pb$ 与 $_{83}^{210} Bi$ 的质量差等于衰变的质量亏损 D、方程中的X来自于 $_{82}^{210} Pb$ 内质子向中子的转化

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16. 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

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17. 氘核 ${}_{1}^{2}H$ 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 $6 {}_{1}^{2}H \to 2 {}_{2}^{4}H e + 2 {}_{1}^{1}H +2 {}_{0}^{1}n +43 .15MeV$ 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2.9×10⁷J，1 MeV= 1.6×10^–13J，则M约为（）

A、40 kg B、100 kg C、400 kg D、1 000 kg

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18. 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 $α$ 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

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19. 在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）

A、 B、 C、 D、

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20. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于 $n = 3$ 能级上，下列说法正确的是（）

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 $n = 3$ 能级跃迁到 $n = 1$ 能级比跃迁到 $n = 2$ 能级辐射的光子频率低 C、从 $n = 3$ 能级跃迁到 $n = 4$ 能级需吸收 $0.66 eV$ 的能量 D、 $n = 3$ 能级的氢原子电离至少需要吸收 $13.6 eV$ 的能量

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二、多选题

21. 秦山核电站生产 $C_{6}^{14}$ 的核反应方程为 $N_{7}^{14} + n_{0}^{1} \to C_{6}^{14} +X$ ，其产物 $C_{6}^{14}$ 的衰变方程为 $C_{6}^{14} \to N_{7}^{14} + e_{- 1}^{0}$ 。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

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22. 对四个核反应方程（1） $_{92}^{238} U \to_{90}^{234} {Th+}_{2}^{4} He$ ；（2） $_{90}^{234} Th \to_{91}^{234} {Pa+}_{-1}^{0} e$ ；（3） $_{7}^{14} {N+}_{2}^{4} He \to_{8}^{17} {O+}_{1}^{1} H$ ；（4） $_{1}^{2} {H+}_{1}^{3} H \to_{2}^{4} {He+}_{0}^{1} n+17 .6MeV$ 。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

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23. 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

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24. 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： ${}_{2}^{4}H e+ {}_{13}^{27}A l \to X+ {}_{0}^{1}n$ 。X会衰变成原子核Y，衰变方程为 $X \to Y+ {}_{1}^{0}e$ ，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 ${}_{13}^{27}A l$ 的电荷数多2 D、X的质量数与 ${}_{13}^{27}A l$ 的质量数相等

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25. 下列核反应方程中，X₁ ， X₂ ， X₃ ， X₄代表α粒子的有（）

A、 ${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{2}H \to {}_{0}^{1}n + X_{1}$ B、 ${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{3}H \to {}_{0}^{1}n + X_{2}$ C、 ${}_{92}^{235}U + {}_{0}^{1}n \to {}_{56}^{144}B a + {}_{36}^{89}K r + 3 X_{3}$ D、 ${}_{0}^{1}n + {}_{3}^{6}L i \to {}_{1}^{3}H + X_{4}$

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26. 太阳辐射的总功率约为 $4 \times 10^{26} W$ ，其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中，一个质量为 $1876.1 MeV / c^{2}$ （c为真空中的光速）的氘核（ $_{1}^{2} H$ ）和一个质量为 $2809.5 MeV / c^{2}$ 的氚核（ $_{1}^{3} H$ ）结合为一个质量为 $3728.4 MeV / c^{2}$ 的氦核（ $_{2}^{4} He$ ），并放出一个X粒子，同时释放大约 $17.6 MeV$ 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 $939.6 MeV / c^{2}$ C、太阳每秒因为辐射损失的质量约为 $4.4 \times 10^{9} kg$ D、太阳每秒因为辐射损失的质量约为 $17.6 MeV / c^{2}$

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