五年（2021-2025）高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題11原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性考點五年考情（2021-2025）命題趨勢考點1原子結(jié)構(gòu)2021、2022、2025知識考查層面，注重對基礎概念的深度理解與應用。對于原子結(jié)構(gòu)，強調(diào)玻爾理論對氫原子光譜及能級躍遷的解釋，以及原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾分析；在原子核部分，重點考查衰變規(guī)律、核反應方程書寫及核能計算，并且關注其與動量守恒等知識的結(jié)合；波粒二象性板塊，著重考查光電效應規(guī)律、愛因斯坦光電效應方程的應用，以及對光的波粒二象性本質(zhì)的理解。?能力要求上，突出邏輯推理與信息獲取?？忌枰罁?jù)給定的物理情境，如能級圖、核反應過程描述等，運用相關物理規(guī)律進行推理，得出結(jié)論。面對涉及新科技成果或現(xiàn)象的題目，能迅速獲取關鍵信息，與已有知識建立聯(lián)系，解決問題。例如，根據(jù)新材料的光電特性信息，運用光電效應知識分析其工作原理。此外，對數(shù)學運算能力也有一定要求，在核能計算、能級躍遷光子能量計算等問題中，需要準確運用數(shù)學公式求解物理量。命題形式多以選擇題為主，考查考生對基礎知識的掌握程度與辨析能力，但也可能在綜合題中以小問形式出現(xiàn)，融入其他物理知識，考查知識的綜合運用能力，全面檢驗考生對這部分知識的掌握及物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平?？键c2原子核2021、2022、2023、2024、2025考點3波粒二象性2023、2024、考點01原子結(jié)構(gòu)1．（2025·北京·高考）如圖1所示，金屬圓筒A接高壓電源的正極，其軸線上的金屬線B接負極。(1)設A、B兩極間電壓為U，求在B極附近電荷量為Q的負電荷到達A極過程中靜電力做的功(2)已知筒內(nèi)距離軸線r處的電場強度大小E=k2λr，其中k為靜電力常量，λ為金屬線B單位長度的電荷量。如圖2所示，在圓筒內(nèi)橫截面上，電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子繞軸線做半徑不同的勻速圓周運動，其半徑為r1、r2和r3時的總能量分別為(3)圖1實為某種靜電除塵裝置原理圖，空氣分子在B極附近電離，筒內(nèi)塵埃吸附電子而帶負電，在電場作用下最終被A極收集。使分子或原子電離需要一定條件。以電離氫原子為例。根據(jù)玻爾原子模型，定態(tài)氫原子中電子在特定軌道上繞核做圓周運動，處于特定能量狀態(tài)，只有當原子獲得合適能量才能躍遷或電離。若氫原子處于外電場中，推導說明外電場的電場強度多大能將基態(tài)氫原子電離。（可能用到：元電荷e=1.6×10-19C，電子質(zhì)量m=9.1×10-31【答案】(1)W(2)E(3)E【詳析】（1）在B極附近電荷量為Q的負電荷到達A極過程中靜電力做的功W（2）粒子在半徑為r處繞軸線做勻速圓周運動，其向心力由電場力提供，根據(jù)向心力公式qE=mv2r又E=k2λr聯(lián)立可得qk2λr=mv2r解得粒子的動能Ek=12mv2=qkλ設無窮遠處電勢能為0，粒子從無窮遠處移動到半徑為r處，電場力做功W=q∞r(nóng)E根據(jù)數(shù)學知識可知對數(shù)函數(shù)y=lnx在（0，∞）是增函數(shù)，且lnx的二階導數(shù)lnx''=-1x2<0所以y=lnx是凹函數(shù)，已知又因為2qkλ>0（3）方法一：電子繞核做圓周運動，庫侖力提供向心力，即ke2a2=m根據(jù)庫侖定律，電子與原子核之間的庫侖力F=ke2做功W庫=a∞ke2r2dr積分可得W庫電場強度為E，電子在電場力作用下獲得能量，當電子獲得的能量等于將基態(tài)氫原子電離所需的能量時，氫原子被電離。電子在電場力作用下獲得的能量W=ΔE=eEa聯(lián)立可得方法二：根據(jù)功能關系可得eEa=E02．（2022·北京·高考）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（

）A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少【答案】B【詳析】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級之差，能量減少。故選B。3．（2021·北京·高考）北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為10-5m～10-11m，對應能量范圍約為10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV。下列說法正確的是（）A．同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣B．用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離C．蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m，不能用同步輻射光得到其衍射圖樣D．盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小【答案】D【詳析】A．同步輻射是在磁場中圓周自發(fā)輻射光能的過程，氫原子發(fā)光是先吸收能量到高能級，在回到基態(tài)時輻射光，兩者的機理不同，故A錯誤；B．用同步輻射光照射氫原子，總能量約為104eV大于電離能13.6eV，則氫原子可以電離，故B錯誤；C．同步輻射光的波長范圍約為10-5m～10-11m，與蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m差不多，故能發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；D．以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV，則電子回旋一圈后能量不會明顯減小，故D正確；故選D?？键c02原子核4.（2025·北京·高考）自然界中物質(zhì)是常見的，反物質(zhì)并不常見。反物質(zhì)由反粒子構(gòu)成，它是科學研究的前沿領域之一。目前發(fā)現(xiàn)的反粒子有正電子、反質(zhì)子等；反氫原子由正電子和反質(zhì)子組成。粒子與其對應的反粒子質(zhì)量相等，電荷等量異種。粒子和其反粒子碰撞會湮滅。反粒子參與的物理過程也遵守電荷守恒、能量守恒和動量守恒。下列說法正確的是（）A．已知氫原子的基態(tài)能量為-13.6eV，則反氫原子的基態(tài)能量也為-13.6eVB．一個中子可以轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個正電子C．一對正負電子等速率對撞，湮滅為一個光子D．反氘核和反氘核的核聚變反應吸收能量【答案】A【詳析】A．氫原子基態(tài)能量由電子與質(zhì)子決定。反氫原子由正電子和反質(zhì)子構(gòu)成，電荷結(jié)構(gòu)相同，能級結(jié)構(gòu)不變，基態(tài)能量仍為-13.6eV，故A正確；B．若中子衰變（β+衰變）生成質(zhì)子、正電子01n→C．正負電子對撞湮滅時，總動量為零，需產(chǎn)生至少兩個光子以保證動量守恒。單個光子無法滿足動量守恒，故C錯誤；D．核聚變通常釋放能量（如普通氘核聚變）。反氘核聚變遵循相同規(guī)律，應釋放能量而非吸收，故D錯誤。故選A。5.（2024·北京·高考）已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（

）A．0g B．0.25g C．0.5g D．0.75g【答案】B【詳析】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量m故選B。6.（2023·北京·高考）下列核反應方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是（

）A．92235UC．714N【答案】A【詳析】A．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為92235U+B．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為92238U→C．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為714N+D．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為614C→故選A。7.（2022·北京·高考）2021年5月，中國科學院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）取得新突破，成功實現(xiàn)了可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創(chuàng)造托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄，向核聚變能源應用邁出重要一步。等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認為是物質(zhì)的第四態(tài)。當物質(zhì)處于氣態(tài)時，如果溫度進一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是（）A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能B．可以用磁場來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導體D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力【答案】A【詳析】A．核聚變釋放的能量源于來自于原子核的質(zhì)量虧損，A錯誤；B．帶電粒子運動時，在勻強磁場中會受到洛倫茲力的作用而不飛散，故可以用磁場來約束等離子體，B正確；C．等離子體是各種粒子的混合體，整體是電中性的，但有大量的自由粒子，故它是電的良導體，C正確；D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度，增大了等離子體的內(nèi)能，使它們具有足夠的動能來克服庫侖斥力，有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力，D正確。本題選擇錯誤的，故選A。8.（2022·北京·高考）正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的勻強磁場，從P點發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說法正確的是（）A．磁場方向垂直于紙面向里 B．軌跡1對應的粒子運動速度越來越大C．軌跡2對應的粒子初速度比軌跡3的大 D．軌跡3對應的粒子是正電子【答案】A【詳析】AD．根據(jù)題圖可知，1和3粒子繞轉(zhuǎn)動方向一致，則1和3粒子為電子，2為正電子，電子帶負電且順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，A正確，D錯誤；B．電子在云室中運行，洛倫茲力不做功，而粒子受到云室內(nèi)填充物質(zhì)的阻力作用，粒子速度越來越小，B錯誤；C．帶電粒子若僅在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律可知qvB=mv2r解得粒子運動的半徑為r=故選A。9.（2021·北京·高考）硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（

）A．510B+C．714N+【答案】A【詳析】由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子，而α粒子為氦原子核，則這個核反應方程為5故選A?？键c03波粒二象性10.（2024·北京·高考）產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學獎，阿秒（as）是時間單位，1as=1×10?18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.6×10?34J?s，下列說法正確的是（

）A．對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B．此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C．此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應大于電子的運動周期【答案】C【詳析】A．此阿秒光脈沖的波長為λ=cT=30nm<550nm由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象越明顯知，波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯誤；B．由ε=hcλC．阿秒光脈沖的光子能量最小值ε=hν=hT=6.6×10-18J>2.2×D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應小于電子的運動周期，故D錯誤。故選C。11.（2023·北京·高考）在發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象后，人們往往試圖用不同的理論方法來解釋，比如，當發(fā)現(xiàn)光在地球附近的重力場中傳播時其頻率會發(fā)生變化這種現(xiàn)象后，科學家分別用兩種方法做出了解釋。現(xiàn)象：從地面P點向上發(fā)出一束頻率為v0的光，射向離地面高為H（遠小于地球半徑）的Q點處的接收器上，接收器接收到的光的頻率為ν方法一：根據(jù)光子能量E=hν=mc2（式中h為普朗克常量，方法二：根據(jù)廣義相對論，光在有萬有引力的空間中運動時，其頻率會發(fā)生變化，將該理論應用于地球附近，可得接收器接收到的光的頻率ν=ν01-2GMc下列說法正確的是（）A．由方法一得到ν=ν0B．由方法二可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長C．若從Q點發(fā)出一束光照射到P點，從以上兩種方法均可知，其頻率會變小D．通過類比，可知太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變大【答案】B【詳析】A．由能量守恒定律可得hν+mgH=hν0，hνB．由表達式ν=ν01-2GMcC．若從地面上的P點發(fā)出一束光照射到Q點，從以上兩種方法均可知，其頻率變小，若從Q點發(fā)出一束光照射到P點，其頻率變大，選項C錯誤；D．由上述分析可知，從地球表面向外輻射的光在傳播過程中頻率變??；通過類比可知，從太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變小，選項D錯誤。故選B。1．（2025·北京朝陽·二模）某科研團隊設計了一種基于量子點材料的納米級光電傳感器，用于檢測極微弱的光信號。其工作原理為：量子點材料在吸收光子時克服其帶隙能量產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對在量子點內(nèi)部的勢阱中被束縛，形成激子（由一個電子和一個空穴通過庫侖相互作用結(jié)合而成的準粒子）；當外加電場作用于該量子點時，激子會分離為自由電子和空穴，形成光電流。量子點可能吸收一個高能光子并產(chǎn)生多個激子。激子的束縛能是指將電子和空穴從激子狀態(tài)分離為自由電子和空穴所需的能量，束縛能越大，激子越穩(wěn)定，其表達式近似為Eb=ke2εr，電子和空穴之間的庫侖力可表示為F=keA．只要外加電場強度大于ke2B．增大外加電場強度，有效光電流可能不變C．該光電傳感器的工作原理與光電效應原理相同D．產(chǎn)生一對自由電子和空穴需要的能量等于入射光子的能量與外加電場做功之和【答案】B【詳析】A．電子和空穴之間的庫侖力為F=ke2εr2B．若激子已經(jīng)全部分離為自由電子和空穴，則即使增大外加電場強度，有效光電流也不變，B正確；C．光電效應是金屬中的電子吸收光子的能量，逸出金屬表面形成光電流，該光電傳感器是量子點材料吸收光子形成激子，當外加電場作用于該量子點時，激子會分離為自由電子和空穴，形成光電流，二者原理不同，C錯誤；D．量子點材料首先要吸收光子克服其帶隙能量產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對在量子點內(nèi)部的勢阱中被束縛，形成激子，當激子要分離為自由電子和空穴時，需要克服激子的束縛能，故產(chǎn)生一對自由電子和空穴需要的能量等于入射光子的能量減去激子的束縛能，與外加電場無關，D錯誤。故選B。2．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，中國首款碳-14核電池研制成功，續(xù)航可達千年。碳-14發(fā)生β衰變的核反應方程為：614C→X+A．513B B．714N【答案】B【詳析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得614C→714故選B。3．（2025·北京朝陽·二模）氫原子能級示意圖如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n=4A．這群氫原子最多可能輻射3種不同頻率的光子B．從n=4能級躍遷到nC．從n=4能級躍遷到n=2能級比躍遷到D．在n=4能級的氫原子至少需吸收13.6eV【答案】B【詳析】A．這群氫原子最多可能輻射4×4-12=6B．從n=4能級躍遷到n=1能級的氫原子輻射的光波光子能量(ΔE=Em-En)C．根據(jù)玻爾理論可知從n=4能級躍遷到n=2能級比躍遷到n=3能級輻射的光子能量大，結(jié)合B選項分析可知，光子能量越大，頻率越大，故從n=4能級躍遷到n=2D．在n=4能級的氫原子至少需吸收E4=故選B。4．（2025·北京昌平·二模）如圖1所示，小明用甲、乙、丙三束單色光分別照射同一光電管的陰極K，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，得到了三條光電流I隨電壓U變化關系的曲線如圖2所示。下列說法正確的是（）A．甲光的光子能量最大B．用乙光照射時飽和光電流最大C．用乙光照射時光電子的最大初動能最大D．分別射入同一單縫衍射裝置時，乙光的中央亮條紋最寬【答案】C【詳析】A．根據(jù)光電效應方程12mvm2=hν-W0B．用甲光照射時飽和光電流最大，B錯誤；C．根據(jù)動能定理-eUc=0-12mD．乙光的光子能量最大，頻率最高，波長最短，分別射入同一單縫衍射裝置時，乙光的中央亮條紋最窄，D錯誤。故選C。5．（2025·北京大興·練習）我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠鏡FAST，其科學目標之一是搜索地外文明。在宇宙中，波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強的輻射，一處是波長為21?cm的中性氫輻射，另一處是波長為18?cm的羥基輻射。在真空中，這兩種波長的輻射相比，中性氫輻射的光子（

）A．頻率更大 B．能量更小 C．動量更大 D．傳播速度更大【答案】B【詳析】ABC．由光子頻率與波長公式ν=cλ可知，波長更長；由能量公式E=hν頻率更小，能量更小；由動量與波長公式p=D．所有光波在真空中傳播的速度相同，都是c，故D錯誤。故選B。6．（2025·北京大興·練習）2025年1月20日，我國被譽為“人造太陽”的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）成功突破“億度千秒”大關，實現(xiàn)上億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行，創(chuàng)造了新的世界紀錄!下列關于核聚變反應的說法正確的是（）A．核聚變反應需要高溫是為了讓原子核間的庫侖斥力消失B．溫度升高，所有原子核熱運動的動能都增大C．常見的核聚變?nèi)剂嫌锈?35D．核聚變后總質(zhì)量減少，因此釋放大量能量【答案】D【詳析】A．核聚變中，兩個輕核需要克服它們之間的庫侖斥力才能靠近并發(fā)生反應，這就要求原子核具有足夠的動能，通常需要高溫高壓等條件來提供，故A錯誤；B．溫度升高，原子核熱運動的平均動能增大，并非所有原子核熱運動的動能都增大，故B錯誤；C．常見的核聚變?nèi)剂蠟殡昂?，?35會發(fā)生核裂變，故C錯誤；D．核聚變后總質(zhì)量減少，因此釋放大量能量，故D正確。故選D。7．（2025·北京東城·二模）在β衰變中通常會產(chǎn)生一種被稱為“中微子”的粒子。中微子很難被直接探測，但是可以利用中微子與11H的核反應間接證實中微子的存在。相應的核反應方程為：中微子A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1【答案】A【詳析】發(fā)生核反應前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0。故選A。8．（24-25高三下·北京海淀·二模）對于靜止的自由原子，當其從高能級向低能級躍遷發(fā)射光子時，原子會因反沖而獲得一定的能量，該能量遠小于原子兩能級之差，所以可認為光子的能量等于兩能級之差。對于靜止的自由原子核，當其從高能級向低能級躍遷發(fā)出高能γ射線時，原子核也會因反沖而獲得一定的能量。通常情況下，與γ射線的能量相比，原子核因反沖而獲得的能量不可忽略。若將放射源和吸收源進行冷卻，部分原子核被嚴格束縛在晶體的晶格位置，這些原子核在發(fā)射或吸收γ射線時，反沖可以被完全抑制。根據(jù)以上信息，對于兩能級差僅為E的原子核，下列說法錯誤的是（

）A．自由原子核在發(fā)射或吸收γ射線的過程中，原子核和γ射線組成的系統(tǒng)動量守恒B．單個靜止的自由原子核發(fā)射的γ射線的能量一定小于EC．單個靜止的自由原子核吸收的γ射線的能量一定大于ED．單個被嚴格束縛在晶格位置的原子核吸收的γ射線的能量小于E【答案】D【詳析】A．自由原子核在發(fā)射或吸收γ射線的過程中，系統(tǒng)不受外力作用，系統(tǒng)動量守恒，A正確；B．由于原子核發(fā)射γ射線時會因反沖獲得動能，根據(jù)能量守恒，γ射線的能量必須小于兩能級差E，B正確；C．原子核吸收γ射線時也需要克服反沖能，因此吸收的γ射線能量必須大于E才能實現(xiàn)躍遷，C正確；D．題干指出，被嚴格束縛的原子核反沖被完全抑制，因此吸收的γ射線能量等于E，而不是小于E，D錯誤。本題選錯誤的，故選D。9．（24-25高三下·北京海淀·二模）在如圖所示的平面內(nèi)，光束a從介質(zhì)斜射向空氣，出射光為b、c兩束單色光。關于b、c兩束單色光，下列說法正確的是（）A．介質(zhì)對b光的折射率較大B．在介質(zhì)中，b光的傳播速度較大C．發(fā)生全反射時，b光的臨界角較小D．若兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應，則b光產(chǎn)生光電子的最大初動能較大【答案】B【詳析】A．根據(jù)光路圖知，c光的偏折程度大于b光，則c光的折射率大于b光，故A錯誤；B．c光的折射率大，根據(jù)n=cv知，c光在介質(zhì)中傳播的速度較小，bC．根據(jù)sinC=1n知，c光的折射率大，則D．光電子的最大初動能Ec光的折射率大，則c光的頻率大，c光產(chǎn)生光電子的最大初動能較大，故D錯誤。故選B。10．（2025·北京豐臺·二模）金屬板M受到紫外線照射時，會持續(xù)向各個方向發(fā)射不同速率的電子，電子最大速率為vm，質(zhì)量為m，電量為e。正對M放置一金屬網(wǎng)N，M與N間距為d（遠小于板長）。在M、N之間加一個恒定電壓U，MA．U增大，電流表的讀數(shù)將增大B．d減小，電子由M到N的過程，動能變化量將減小C．僅將正、負極對調(diào)，從M逸出的電子，到達N時的最大動能為1D．僅將正、負極對調(diào)，電流表的讀數(shù)將減小【答案】C【詳析】A．由于M與電源正極相連，可知所加電壓為反向電壓，電場力對電子做負功，則U增大，電流表的讀數(shù)將減小，故A錯誤；B．電子由M到N的過程，根據(jù)動能定理可得ΔEk=-eU可知d減小，由于電壓C．僅將正、負極對調(diào)，則電場力對電子做正功，從M逸出的電子，根據(jù)動能定理可得eU可得到達N時的最大動能為Ekm=12D．僅將正、負極對調(diào)，所加電壓為正向電壓，電場力對電子做正功，電流表的讀數(shù)將增大，故D錯誤。故選C。11．（2025·北京豐臺·二模）氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有大量氫原子處于n=3能級上，下列說法正確的是（）A．這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從n=3能級躍遷到n=2能級需吸收光子C．從n=3能級躍遷到n=4能級可以吸收0.68eV的能量D．n=3能級的氫原子電離至少需要吸收1.51eV的能量【答案】D【詳析】A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出C32=3B.根據(jù)波爾理論，從n=3能級躍遷到n=2能級需放出光子，選項B錯誤；C.從n=3能級躍遷到n=4能級可以吸收（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV的能量，選項C錯誤；D.n=3能級的氫原子電離至少需要吸收0-（-1.51eV）=1.51eV的能量，選項D正確。故選D。12．（24-25高三下·北京海淀·二模）在α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，其原因是（

）A．原子中存在帶負電的電子B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中D．占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍【答案】D【詳析】A．帶負電的電子質(zhì)量很小不是影響α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原由，故A錯誤；BD．原子中的原子核很小，核外很“空曠”，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核，這才是影響α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的根本原因，故B錯誤，D正確；C．少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)與原子處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中沒有關系，故C錯誤；故選D。13．（2025·北京通州·一模）如圖所示為玻爾模型中氫原子能級示意圖，一群處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷時會發(fā)出頻率不同的光。下列關于這群氫原子的發(fā)射光譜的說法中，正確的是（

A．是連續(xù)譜B．最多有3種頻率C．波長最長的是從n=4能級躍遷到nD．只有3種不同頻率的光能使逸出功為3.34eV的鋅板發(fā)生光電效應【答案】D【詳析】A．是線狀光譜，A錯誤；B．最多有6種頻率，B錯誤；C．根據(jù)hcλ=Em-EnD．只有從n=4能級躍遷到n=1能級、從n=3能級躍遷到n=1能級、從n=2能級躍遷到n=1能級發(fā)出的光子的能量大于3.34eV，所以只有故選D。14．（24-25高三下·北京海淀·一模（期中））下列核反應方程中，括號內(nèi)的粒子為質(zhì)子的是（）A．12H+C．714N+【答案】C【來源】北京市海淀區(qū)2024-2025學年高三下學期一模（期中）物理試卷【詳析】A．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為01n，故B．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為24HeC．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為12H，故D．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為-10e，故故選C。15．（2025·北京大興一中·一模）有關核反應方程式，?7A．（）中應該是電子 B．（）中應該是質(zhì)子C．該反應是核聚變 D．該反應是核裂變【答案】B【詳析】AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，有?714N+0CD．該反應是原子核的人工轉(zhuǎn)變，故CD錯誤。故選B。16．（2025·北京東城·二模）(1)在“插針法測量玻璃磚的折射率”的實驗中，作出的光路圖及測出的相關角度如圖1所示。此玻璃磚的折射率n=（用圖中的θ1、(2)在“利用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，雙縫間距d=0.40mm，雙縫到光屏間的距離l=500mm。用某種單色光照射雙縫得到的干涉條紋如圖2所示，分劃板的“十”字在圖中A、B位置時，游標卡尺的讀數(shù)分別為xA=11.1mm，xB=mm，如圖(3)探究光電效應規(guī)律的裝置如圖4所示，光電管陰極K的材料是金屬銣。用不同頻率的光照射該光電管的陰極K，測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像如圖5所示，則普朗克常量h=J?s，該金屬的截止頻率νc=Hz【答案】(1)sin(2)15.66×(3)6.4×10-34【詳析】（1）根據(jù)折射率定義可知n（2）[1]圖3可知游標卡尺為10分度，精度為0.1mm，故x[2]結(jié)合圖2易得相鄰兩條紋間距Δx=x（3）[1]根據(jù)光電效應方程有Ek=eUc解得h≈6.4×[2]遏止電壓為0時，可知Ek=0，此時的入射光頻率等于金屬的截止頻率，結(jié)合圖217．（24-25高三下·北京海淀·二模）研究天然放射現(xiàn)象時，把某放射源放入用鉛做成的容器中，射線從容器的小孔豎直射出，成為細細的一束。若在射線經(jīng)過的空間施加磁感應強度大小為B、垂直紙面向里的勻強磁場，如圖所示，發(fā)現(xiàn)射線會分成三束，分別為α射線、β射線和γ射線。研究發(fā)現(xiàn)：α射線是氦原子核，β射線是電子流，γ射線是高能電磁波。已知光速大小為c，假定α粒子的速度大小為0.1c、β粒子的速度大小為0.99(1)寫出圖中的①、②、③三束射線分別對應的射線種類。(2)再施加一沿水平方向的勻強電場。a．若①、②兩束射線重合，求勻強電場的電場強度大小E及方向。b．請判斷①、②、③三束射線是否可以重合。若可以，計算出勻強電場的電場強度大小E'【答案】(1)①、②、③三束射線分別對應的是，α射線、γ射線、β射線(2)a．E=0.1Bc，方向為水平向右；【詳析】（1）根據(jù)左手定則可知①、②、③三束射線分別對應的是，α射線、γ射線、β射線。（2）a．設α粒子的電荷量為q1，①、②兩束射線重合，有q1E=qb．不可以。設電子電量為e，若使③射線與②射線重合，需施加的電場強度為E'，有eE'因為E'>E，所以①、②18．（2025·北京通州·一模）有心力是指力的作用線始終經(jīng)過一個定點（力心）的力。行星繞太陽運動時，太陽可視為固定，行星所受引力始終指向太陽中心，即為有心力。萬有引力，庫侖力都是有心力。理論上可以證明，質(zhì)點在有心力的作用下運動時，滿足面積定律：質(zhì)點與力心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等。(1)開普勒從第谷觀測火星位置所得資料中總結(jié)出來類似的規(guī)律，稱為開普勒第二定律。如圖1所示，將行星繞太陽運動的軌道簡化為半徑為r的圓軌道。a．設極短時間Δt內(nèi)，行星與太陽的連線掃過的面積為ΔS。求行星繞太陽運動的線速度v的大小，并結(jié)合開普勒第二定律證明行星做勻速圓周運動；（扇形面積=1b．若測得行星公轉(zhuǎn)周期為T，求行星的向心加速度a的大小。(2)如圖2所示，用α粒子束入射待測材料靶（例如金箔），通過測量不同角度方向上散射α粒子的數(shù)目，可確定材料靶原子的種類、濃度及深度分布等信息。a．α粒子可通過放射性元素衰變獲得。一個靜止的84210Po（釙）衰變?yōu)镻bb．如圖3所示，質(zhì)量為m、電荷量為qq>0、速度為v0的α粒子從足夠遠處沿某直線入射靶核A，該直線與靶核A的距離為b。在庫侖力作用下，α粒子最終將被散射遠離靶核A而去。散射過程中，電荷量為QQ>0的靶核A近似不動，可視為固定的正點電荷。已知當以無窮遠處為電勢零點時，電荷量為Q'的點電荷在距離自身r處的電勢為φr=k【答案】(1)a.v=2ΔS(2)a．84210【詳析】（1）a．根據(jù)扇形面積公式可得，Δt時間內(nèi)行星掃過的扇形面積為ΔS=12rvΔb．行星的向心加速度大小為a（2）a．衰變方程為b．α粒子受力始終背離靶核A的中心，α粒子在同一平面內(nèi)運動。當α粒子最接近靶核A時，此時的速度v應與α粒子與靶核A的連線垂直。根據(jù)面積定律，有12v0Δt?19．（2025·北京門頭溝·一模）萬有引力和靜電力是自然界中兩種典型的相互作用，萬有引力定律和庫侖定律都遵循“力與距離的平方成反比”規(guī)律。(1)在計算變力做功的時候，一般采用微元法，也可采用平均力的方法。如圖所示，質(zhì)量為m的物體從距離地心r1的位置移至距離地心r2的位置處，該過程所受萬有引力大小的平均力為F引=GMmra.求質(zhì)量為m的物體從距地心r1處移至距地心r2處的過程中，萬有引力對物體做的功b.當飛行器的速度等于或大于11.2km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球，我們把11.2km/s叫做第二宇宙速度。請推導第二宇宙速度的表達式；(2)氫原子是最簡單的原子，電子繞原子核做勻速圓周運動與人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動類似。氫原子的能量等于電子繞原子核運動的動能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，靜電力常量為k，氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r。a.求處于基態(tài)時電子的速度v大小；b.當取無窮遠處電勢為零時，點電荷產(chǎn)生的電場中離場源電荷為r'的各點的電勢φ【答案】(1)a.-GMmr1(2)a.ekmr；【詳析】（1）a.物體從距離地心r1處至距離地心r2處的過程中，萬有引力平均力大小為F引b.設飛行器的質(zhì)量為m天，飛行器在地球表面時速度大小為V，在距地心r的位置處飛行器的速度大小為v。由動能定理，得-GMm天Rrr-R=（2）a.根據(jù)庫侖力提供向心力可得ke2rb.處于基態(tài)的氫原子的電子的動能Ek=12m專題11原子結(jié)構(gòu)、原子核和波粒二象性考點五年考情（2021-2025）命題趨勢考點1原子結(jié)構(gòu)2021、2022、2025知識考查層面，注重對基礎概念的深度理解與應用。對于原子結(jié)構(gòu)，強調(diào)玻爾理論對氫原子光譜及能級躍遷的解釋，以及原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾分析；在原子核部分，重點考查衰變規(guī)律、核反應方程書寫及核能計算，并且關注其與動量守恒等知識的結(jié)合；波粒二象性板塊，著重考查光電效應規(guī)律、愛因斯坦光電效應方程的應用，以及對光的波粒二象性本質(zhì)的理解。?能力要求上，突出邏輯推理與信息獲取。考生需依據(jù)給定的物理情境，如能級圖、核反應過程描述等，運用相關物理規(guī)律進行推理，得出結(jié)論。面對涉及新科技成果或現(xiàn)象的題目，能迅速獲取關鍵信息，與已有知識建立聯(lián)系，解決問題。例如，根據(jù)新材料的光電特性信息，運用光電效應知識分析其工作原理。此外，對數(shù)學運算能力也有一定要求，在核能計算、能級躍遷光子能量計算等問題中，需要準確運用數(shù)學公式求解物理量。命題形式多以選擇題為主，考查考生對基礎知識的掌握程度與辨析能力，但也可能在綜合題中以小問形式出現(xiàn)，融入其他物理知識，考查知識的綜合運用能力，全面檢驗考生對這部分知識的掌握及物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平?？键c2原子核2021、2022、2023、2024、2025考點3波粒二象性2023、2024、考點01原子結(jié)構(gòu)1．（2025·北京·高考）如圖1所示，金屬圓筒A接高壓電源的正極，其軸線上的金屬線B接負極。(1)設A、B兩極間電壓為U，求在B極附近電荷量為Q的負電荷到達A極過程中靜電力做的功(2)已知筒內(nèi)距離軸線r處的電場強度大小E=k2λr，其中k為靜電力常量，λ為金屬線B單位長度的電荷量。如圖2所示，在圓筒內(nèi)橫截面上，電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子繞軸線做半徑不同的勻速圓周運動，其半徑為r1、r2和r3時的總能量分別為(3)圖1實為某種靜電除塵裝置原理圖，空氣分子在B極附近電離，筒內(nèi)塵埃吸附電子而帶負電，在電場作用下最終被A極收集。使分子或原子電離需要一定條件。以電離氫原子為例。根據(jù)玻爾原子模型，定態(tài)氫原子中電子在特定軌道上繞核做圓周運動，處于特定能量狀態(tài)，只有當原子獲得合適能量才能躍遷或電離。若氫原子處于外電場中，推導說明外電場的電場強度多大能將基態(tài)氫原子電離。（可能用到：元電荷e=1.6×10-19C，電子質(zhì)量m=9.1×10-31【答案】(1)W(2)E(3)E【詳析】（1）在B極附近電荷量為Q的負電荷到達A極過程中靜電力做的功W（2）粒子在半徑為r處繞軸線做勻速圓周運動，其向心力由電場力提供，根據(jù)向心力公式qE=mv2r又E=k2λr聯(lián)立可得qk2λr=mv2r解得粒子的動能Ek=12mv2=qkλ設無窮遠處電勢能為0，粒子從無窮遠處移動到半徑為r處，電場力做功W=q∞r(nóng)E根據(jù)數(shù)學知識可知對數(shù)函數(shù)y=lnx在（0，∞）是增函數(shù)，且lnx的二階導數(shù)lnx''=-1x2<0所以y=lnx是凹函數(shù)，已知又因為2qkλ>0（3）方法一：電子繞核做圓周運動，庫侖力提供向心力，即ke2a2=m根據(jù)庫侖定律，電子與原子核之間的庫侖力F=ke2做功W庫=a∞ke2r2dr積分可得W庫電場強度為E，電子在電場力作用下獲得能量，當電子獲得的能量等于將基態(tài)氫原子電離所需的能量時，氫原子被電離。電子在電場力作用下獲得的能量W=ΔE=eEa聯(lián)立可得方法二：根據(jù)功能關系可得eEa=E02．（2022·北京·高考）氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子（

）A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少【答案】B【詳析】氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級之差，能量減少。故選B。3．（2021·北京·高考）北京高能光源是我國首個第四代同步輻射光源，計劃于2025年建成。同步輻射光具有光譜范圍寬（從遠紅外到X光波段，波長范圍約為10-5m～10-11m，對應能量范圍約為10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等諸多特點，在基礎科學研究、應用科學和工藝學等領域已得到廣泛應用。速度接近光速的電子在磁場中偏轉(zhuǎn)時，會沿圓弧軌道切線發(fā)出電磁輻射，這個現(xiàn)象最初是在同步加速器上觀察到的，稱為“同步輻射”。以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV。下列說法正確的是（）A．同步輻射的機理與氫原子發(fā)光的機理一樣B．用同步輻射光照射氫原子，不能使氫原子電離C．蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m，不能用同步輻射光得到其衍射圖樣D．盡管向外輻射能量，但電子回旋一圈后能量不會明顯減小【答案】D【詳析】A．同步輻射是在磁場中圓周自發(fā)輻射光能的過程，氫原子發(fā)光是先吸收能量到高能級，在回到基態(tài)時輻射光，兩者的機理不同，故A錯誤；B．用同步輻射光照射氫原子，總能量約為104eV大于電離能13.6eV，則氫原子可以電離，故B錯誤；C．同步輻射光的波長范圍約為10-5m～10-11m，與蛋白質(zhì)分子的線度約為10-8m差不多，故能發(fā)生明顯的衍射，故C錯誤；D．以接近光速運動的單個電子能量約為109eV，回旋一圈輻射的總能量約為104eV，則電子回旋一圈后能量不會明顯減小，故D正確；故選D?？键c02原子核4.（2025·北京·高考）自然界中物質(zhì)是常見的，反物質(zhì)并不常見。反物質(zhì)由反粒子構(gòu)成，它是科學研究的前沿領域之一。目前發(fā)現(xiàn)的反粒子有正電子、反質(zhì)子等；反氫原子由正電子和反質(zhì)子組成。粒子與其對應的反粒子質(zhì)量相等，電荷等量異種。粒子和其反粒子碰撞會湮滅。反粒子參與的物理過程也遵守電荷守恒、能量守恒和動量守恒。下列說法正確的是（）A．已知氫原子的基態(tài)能量為-13.6eV，則反氫原子的基態(tài)能量也為-13.6eVB．一個中子可以轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個正電子C．一對正負電子等速率對撞，湮滅為一個光子D．反氘核和反氘核的核聚變反應吸收能量【答案】A【詳析】A．氫原子基態(tài)能量由電子與質(zhì)子決定。反氫原子由正電子和反質(zhì)子構(gòu)成，電荷結(jié)構(gòu)相同，能級結(jié)構(gòu)不變，基態(tài)能量仍為-13.6eV，故A正確；B．若中子衰變（β+衰變）生成質(zhì)子、正電子01n→C．正負電子對撞湮滅時，總動量為零，需產(chǎn)生至少兩個光子以保證動量守恒。單個光子無法滿足動量守恒，故C錯誤；D．核聚變通常釋放能量（如普通氘核聚變）。反氘核聚變遵循相同規(guī)律，應釋放能量而非吸收，故D錯誤。故選A。5.（2024·北京·高考）已知釷234的半衰期是24天。1g釷234經(jīng)過48天后，剩余釷234的質(zhì)量為（

）A．0g B．0.25g C．0.5g D．0.75g【答案】B【詳析】半衰期1g釷234經(jīng)過48天后，剩余質(zhì)量m故選B。6.（2023·北京·高考）下列核反應方程中括號內(nèi)的粒子為中子的是（

）A．92235UC．714N【答案】A【詳析】A．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為92235U+B．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為92238U→C．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為714N+D．根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒知，核反應方程為614C→故選A。7.（2022·北京·高考）2021年5月，中國科學院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）取得新突破，成功實現(xiàn)了可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創(chuàng)造托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄，向核聚變能源應用邁出重要一步。等離子體狀態(tài)不同于固體、液體和氣體的狀態(tài)，被認為是物質(zhì)的第四態(tài)。當物質(zhì)處于氣態(tài)時，如果溫度進一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時物質(zhì)稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是（）A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能B．可以用磁場來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導體D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力【答案】A【詳析】A．核聚變釋放的能量源于來自于原子核的質(zhì)量虧損，A錯誤；B．帶電粒子運動時，在勻強磁場中會受到洛倫茲力的作用而不飛散，故可以用磁場來約束等離子體，B正確；C．等離子體是各種粒子的混合體，整體是電中性的，但有大量的自由粒子，故它是電的良導體，C正確；D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度，增大了等離子體的內(nèi)能，使它們具有足夠的動能來克服庫侖斥力，有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力，D正確。本題選擇錯誤的，故選A。8.（2022·北京·高考）正電子是電子的反粒子，與電子質(zhì)量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的勻強磁場，從P點發(fā)出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說法正確的是（）A．磁場方向垂直于紙面向里 B．軌跡1對應的粒子運動速度越來越大C．軌跡2對應的粒子初速度比軌跡3的大 D．軌跡3對應的粒子是正電子【答案】A【詳析】AD．根據(jù)題圖可知，1和3粒子繞轉(zhuǎn)動方向一致，則1和3粒子為電子，2為正電子，電子帶負電且順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)左手定則可知磁場方向垂直紙面向里，A正確，D錯誤；B．電子在云室中運行，洛倫茲力不做功，而粒子受到云室內(nèi)填充物質(zhì)的阻力作用，粒子速度越來越小，B錯誤；C．帶電粒子若僅在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律可知qvB=mv2r解得粒子運動的半徑為r=故選A。9.（2021·北京·高考）硼（B）中子俘獲治療是目前最先進的癌癥治療手段之一、治療時先給病人注射一種含硼的藥物，隨后用中子照射，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子。這個核反應的方程是（

）A．510B+C．714N+【答案】A【詳析】由題知，硼俘獲中子后，產(chǎn)生高殺傷力的α粒子和鋰（Li）離子，而α粒子為氦原子核，則這個核反應方程為5故選A。考點03波粒二象性10.（2024·北京·高考）產(chǎn)生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學獎，阿秒（as）是時間單位，1as=1×10?18s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程成為可能。設有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內(nèi)至少包含一個完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.6×10?34J?s，下列說法正確的是（

）A．對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B．此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更多C．此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應大于電子的運動周期【答案】C【詳析】A．此阿秒光脈沖的波長為λ=cT=30nm<550nm由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象越明顯知，波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯誤；B．由ε=hcλC．阿秒光脈沖的光子能量最小值ε=hν=hT=6.6×10-18J>2.2×D．為了探測原子內(nèi)電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應小于電子的運動周期，故D錯誤。故選C。11.（2023·北京·高考）在發(fā)現(xiàn)新的物理現(xiàn)象后，人們往往試圖用不同的理論方法來解釋，比如，當發(fā)現(xiàn)光在地球附近的重力場中傳播時其頻率會發(fā)生變化這種現(xiàn)象后，科學家分別用兩種方法做出了解釋。現(xiàn)象：從地面P點向上發(fā)出一束頻率為v0的光，射向離地面高為H（遠小于地球半徑）的Q點處的接收器上，接收器接收到的光的頻率為ν方法一：根據(jù)光子能量E=hν=mc2（式中h為普朗克常量，方法二：根據(jù)廣義相對論，光在有萬有引力的空間中運動時，其頻率會發(fā)生變化，將該理論應用于地球附近，可得接收器接收到的光的頻率ν=ν01-2GMc下列說法正確的是（）A．由方法一得到ν=ν0B．由方法二可知，接收器接收到的光的波長大于發(fā)出時光的波長C．若從Q點發(fā)出一束光照射到P點，從以上兩種方法均可知，其頻率會變小D．通過類比，可知太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變大【答案】B【詳析】A．由能量守恒定律可得hν+mgH=hν0，hνB．由表達式ν=ν01-2GMcC．若從地面上的P點發(fā)出一束光照射到Q點，從以上兩種方法均可知，其頻率變小，若從Q點發(fā)出一束光照射到P點，其頻率變大，選項C錯誤；D．由上述分析可知，從地球表面向外輻射的光在傳播過程中頻率變??；通過類比可知，從太陽表面發(fā)出的光的頻率在傳播過程中變小，選項D錯誤。故選B。1．（2025·北京朝陽·二模）某科研團隊設計了一種基于量子點材料的納米級光電傳感器，用于檢測極微弱的光信號。其工作原理為：量子點材料在吸收光子時克服其帶隙能量產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對在量子點內(nèi)部的勢阱中被束縛，形成激子（由一個電子和一個空穴通過庫侖相互作用結(jié)合而成的準粒子）；當外加電場作用于該量子點時，激子會分離為自由電子和空穴，形成光電流。量子點可能吸收一個高能光子并產(chǎn)生多個激子。激子的束縛能是指將電子和空穴從激子狀態(tài)分離為自由電子和空穴所需的能量，束縛能越大，激子越穩(wěn)定，其表達式近似為Eb=ke2εr，電子和空穴之間的庫侖力可表示為F=keA．只要外加電場強度大于ke2B．增大外加電場強度，有效光電流可能不變C．該光電傳感器的工作原理與光電效應原理相同D．產(chǎn)生一對自由電子和空穴需要的能量等于入射光子的能量與外加電場做功之和【答案】B【詳析】A．電子和空穴之間的庫侖力為F=ke2εr2B．若激子已經(jīng)全部分離為自由電子和空穴，則即使增大外加電場強度，有效光電流也不變，B正確；C．光電效應是金屬中的電子吸收光子的能量，逸出金屬表面形成光電流，該光電傳感器是量子點材料吸收光子形成激子，當外加電場作用于該量子點時，激子會分離為自由電子和空穴，形成光電流，二者原理不同，C錯誤；D．量子點材料首先要吸收光子克服其帶隙能量產(chǎn)生電子-空穴對，電子-空穴對在量子點內(nèi)部的勢阱中被束縛，形成激子，當激子要分離為自由電子和空穴時，需要克服激子的束縛能，故產(chǎn)生一對自由電子和空穴需要的能量等于入射光子的能量減去激子的束縛能，與外加電場無關，D錯誤。故選B。2．（2025·北京昌平·二模）2025年3月，中國首款碳-14核電池研制成功，續(xù)航可達千年。碳-14發(fā)生β衰變的核反應方程為：614C→X+A．513B B．714N【答案】B【詳析】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得614C→714故選B。3．（2025·北京朝陽·二模）氫原子能級示意圖如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n=4A．這群氫原子最多可能輻射3種不同頻率的光子B．從n=4能級躍遷到nC．從n=4能級躍遷到n=2能級比躍遷到D．在n=4能級的氫原子至少需吸收13.6eV【答案】B【詳析】A．這群氫原子最多可能輻射4×4-12=6B．從n=4能級躍遷到n=1能級的氫原子輻射的光波光子能量(ΔE=Em-En)C．根據(jù)玻爾理論可知從n=4能級躍遷到n=2能級比躍遷到n=3能級輻射的光子能量大，結(jié)合B選項分析可知，光子能量越大，頻率越大，故從n=4能級躍遷到n=2D．在n=4能級的氫原子至少需吸收E4=故選B。4．（2025·北京昌平·二模）如圖1所示，小明用甲、乙、丙三束單色光分別照射同一光電管的陰極K，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，得到了三條光電流I隨電壓U變化關系的曲線如圖2所示。下列說法正確的是（）A．甲光的光子能量最大B．用乙光照射時飽和光電流最大C．用乙光照射時光電子的最大初動能最大D．分別射入同一單縫衍射裝置時，乙光的中央亮條紋最寬【答案】C【詳析】A．根據(jù)光電效應方程12mvm2=hν-W0B．用甲光照射時飽和光電流最大，B錯誤；C．根據(jù)動能定理-eUc=0-12mD．乙光的光子能量最大，頻率最高，波長最短，分別射入同一單縫衍射裝置時，乙光的中央亮條紋最窄，D錯誤。故選C。5．（2025·北京大興·練習）我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠鏡FAST，其科學目標之一是搜索地外文明。在宇宙中，波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強的輻射，一處是波長為21?cm的中性氫輻射，另一處是波長為18?cm的羥基輻射。在真空中，這兩種波長的輻射相比，中性氫輻射的光子（

）A．頻率更大 B．能量更小 C．動量更大 D．傳播速度更大【答案】B【詳析】ABC．由光子頻率與波長公式ν=cλ可知，波長更長；由能量公式E=hν頻率更小，能量更小；由動量與波長公式p=D．所有光波在真空中傳播的速度相同，都是c，故D錯誤。故選B。6．（2025·北京大興·練習）2025年1月20日，我國被譽為“人造太陽”的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）成功突破“億度千秒”大關，實現(xiàn)上億攝氏度1066秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束模式等離子體運行，創(chuàng)造了新的世界紀錄!下列關于核聚變反應的說法正確的是（）A．核聚變反應需要高溫是為了讓原子核間的庫侖斥力消失B．溫度升高，所有原子核熱運動的動能都增大C．常見的核聚變?nèi)剂嫌锈?35D．核聚變后總質(zhì)量減少，因此釋放大量能量【答案】D【詳析】A．核聚變中，兩個輕核需要克服它們之間的庫侖斥力才能靠近并發(fā)生反應，這就要求原子核具有足夠的動能，通常需要高溫高壓等條件來提供，故A錯誤；B．溫度升高，原子核熱運動的平均動能增大，并非所有原子核熱運動的動能都增大，故B錯誤；C．常見的核聚變?nèi)剂蠟殡昂?，?35會發(fā)生核裂變，故C錯誤；D．核聚變后總質(zhì)量減少，因此釋放大量能量，故D正確。故選D。7．（2025·北京東城·二模）在β衰變中通常會產(chǎn)生一種被稱為“中微子”的粒子。中微子很難被直接探測，但是可以利用中微子與11H的核反應間接證實中微子的存在。相應的核反應方程為：中微子A．0和0 B．0和1 C．1和0 D．1和1【答案】A【詳析】發(fā)生核反應前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分都是0。故選A。8．（24-25高三下·北京海淀·二模）對于靜止的自由原子，當其從高能級向低能級躍遷發(fā)射光子時，原子會因反沖而獲得一定的能量，該能量遠小于原子兩能級之差，所以可認為光子的能量等于兩能級之差。對于靜止的自由原子核，當其從高能級向低能級躍遷發(fā)出高能γ射線時，原子核也會因反沖而獲得一定的能量。通常情況下，與γ射線的能量相比，原子核因反沖而獲得的能量不可忽略。若將放射源和吸收源進行冷卻，部分原子核被嚴格束縛在晶體的晶格位置，這些原子核在發(fā)射或吸收γ射線時，反沖可以被完全抑制。根據(jù)以上信息，對于兩能級差僅為E的原子核，下列說法錯誤的是（

）A．自由原子核在發(fā)射或吸收γ射線的過程中，原子核和γ射線組成的系統(tǒng)動量守恒B．單個靜止的自由原子核發(fā)射的γ射線的能量一定小于EC．單個靜止的自由原子核吸收的γ射線的能量一定大于ED．單個被嚴格束縛在晶格位置的原子核吸收的γ射線的能量小于E【答案】D【詳析】A．自由原子核在發(fā)射或吸收γ射線的過程中，系統(tǒng)不受外力作用，系統(tǒng)動量守恒，A正確；B．由于原子核發(fā)射γ射線時會因反沖獲得動能，根據(jù)能量守恒，γ射線的能量必須小于兩能級差E，B正確；C．原子核吸收γ射線時也需要克服反沖能，因此吸收的γ射線能量必須大于E才能實現(xiàn)躍遷，C正確；D．題干指出，被嚴格束縛的原子核反沖被完全抑制，因此吸收的γ射線能量等于E，而不是小于E，D錯誤。本題選錯誤的，故選D。9．（24-25高三下·北京海淀·二模）在如圖所示的平面內(nèi)，光束a從介質(zhì)斜射向空氣，出射光為b、c兩束單色光。關于b、c兩束單色光，下列說法正確的是（）A．介質(zhì)對b光的折射率較大B．在介質(zhì)中，b光的傳播速度較大C．發(fā)生全反射時，b光的臨界角較小D．若兩束光都能使某種金屬發(fā)生光電效應，則b光產(chǎn)生光電子的最大初動能較大【答案】B【詳析】A．根據(jù)光路圖知，c光的偏折程度大于b光，則c光的折射率大于b光，故A錯誤；B．c光的折射率大，根據(jù)n=cv知，c光在介質(zhì)中傳播的速度較小，bC．根據(jù)sinC=1n知，c光的折射率大，則D．光電子的最大初動能Ec光的折射率大，則c光的頻率大，c光產(chǎn)生光電子的最大初動能較大，故D錯誤。故選B。10．（2025·北京豐臺·二模）金屬板M受到紫外線照射時，會持續(xù)向各個方向發(fā)射不同速率的電子，電子最大速率為vm，質(zhì)量為m，電量為e。正對M放置一金屬網(wǎng)N，M與N間距為d（遠小于板長）。在M、N之間加一個恒定電壓U，MA．U增大，電流表的讀數(shù)將增大B．d減小，電子由M到N的過程，動能變化量將減小C．僅將正、負極對調(diào)，從M逸出的電子，到達N時的最大動能為1D．僅將正、負極對調(diào)，電流表的讀數(shù)將減小【答案】C【詳析】A．由于M與電源正極相連，可知所加電壓為反向電壓，電場力對電子做負功，則U增大，電流表的讀數(shù)將減小，故A錯誤；B．電子由M到N的過程，根據(jù)動能定理可得ΔEk=-eU可知d減小，由于電壓C．僅將正、負極對調(diào)，則電場力對電子做正功，從M逸出的電子，根據(jù)動能定理可得eU可得到達N時的最大動能為Ekm=12D．僅將正、負極對調(diào)，所加電壓為正向電壓，電場力對電子做正功，電流表的讀數(shù)將增大，故D錯誤。故選C。11．（2025·北京豐臺·二模）氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有大量氫原子處于n=3能級上，下列說法正確的是（）A．這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B．從n=3能級躍遷到n=2能級需吸收光子C．從n=3能級躍遷到n=4能級可以吸收0.68eV的能量D．n=3能級的氫原子電離至少需要吸收1.51eV的能量【答案】D【詳析】A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出C32=3B.根據(jù)波爾理論，從n=3能級躍遷到n=2能級需放出光子，選項B錯誤；C.從n=3能級躍遷到n=4能級可以吸收（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV的能量，選項C錯誤；D.n=3能級的氫原子電離至少需要吸收0-（-1.51eV）=1.51eV的能量，選項D正確。故選D。12．（24-25高三下·北京海淀·二模）在α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，其原因是（

）A．原子中存在帶負電的電子B．正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C．原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中D．占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍【答案】D【詳析】A．帶負電的電子質(zhì)量很小不是影響α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原由，故A錯誤；BD．原子中的原子核很小，核外很“空曠”，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核，這才是影響α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的根本原因，故B錯誤，D正確；C．少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)與原子處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中沒有關系，故C錯誤；故選D。13．（2025·北京通州·一模）如圖所示為玻爾模型中氫原子能級示意圖，一群處于n=4能級的氫原子向較低能級躍遷時會發(fā)出頻率不同的光。下列關于這群氫原子的發(fā)射光譜的說法中，正確的是（

A．是連續(xù)譜B．最多有3種頻率C．波長最長的是從n=4能級躍遷到nD．只有3種不同頻率的光能使逸出功為3.34eV的鋅板發(fā)生光電效應【答案】D【詳析】A．是線狀光譜，A錯誤；B．最多有6種頻率，B錯誤；C．根據(jù)hcλ=Em-EnD．只有從n=4能級躍遷到n=1能級、從n=3能級躍遷到n=1能級、從n=2能級躍遷到n=1能級發(fā)出的光子的能量大于3.34eV，所以只有故選D。14．（24-25高三下·北京海淀·一模（期中））下列核反應方程中，括號內(nèi)的粒子為質(zhì)子的是（）A．12H+C．714N+【答案】C【來源】北京市海淀區(qū)2024-2025學年高三下學期一模（期中）物理試卷【詳析】A．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為01n，故B．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為24HeC．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為12H，故D．由質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)守恒可得，括號內(nèi)的粒子為-10e，故故選C。15．（2025·北京大興一中·一模）有關核反應方程式，?7A．（