專題13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原子核2025、2024、2023、2022、2021原子核考點在福建物理命題中占據(jù)穩(wěn)固地位，連續(xù)五年均有明確考查。高頻核心聚焦于核反應(yīng)方程的類型判斷與書寫規(guī)范，特別是質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒律的應(yīng)用每年必考，同時放射性元素的衰變規(guī)律包括半衰期計算、三種射線的本質(zhì)特性與穿透能力區(qū)分也是反復(fù)出現(xiàn)的重點。質(zhì)能方程的理解及簡單核能計算同樣受到持續(xù)關(guān)注。題型以選擇題、填空題為主導(dǎo)，強調(diào)基礎(chǔ)概念辨析與規(guī)律直接應(yīng)用，計算要求相對基礎(chǔ)。展望未來，核心考點保持穩(wěn)定是基調(diào)，命題情境將更趨多元化和時代感，可能引入更新的科技進(jìn)展或結(jié)合福建本地相關(guān)產(chǎn)業(yè)背景設(shè)計問題；同時，概念間的交叉考查可能增強，例如將衰變與磁場中帶電粒子運動結(jié)合，或更注重對守恒思想、模型建構(gòu)等物理思想方法的滲透考查?？键c01原子核1．（2025·福建·高考真題）（多選）核反應(yīng)方程為12H+13H→A．該反應(yīng)有質(zhì)量虧損B．該反應(yīng)為核裂變C．01D．?2【答案】AC【來源】2025年高考福建卷物理部分真題【詳解】A．核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒，有質(zhì)量虧損，A正確；B．該反應(yīng)是核聚變反應(yīng)，B錯誤；CD．在真空中，該反應(yīng)動量守恒，由于相撞前氘核與氚核動量大小相等，方向相反，系統(tǒng)總動量為零。故反應(yīng)后氦核與中子的動量也大小相等，方向相反。由Ek=p22m，得反應(yīng)粒子獲得的動能之比為EkHe:24He獲得的動能故選AC。2．（2024·福建·高考）2024年我國研發(fā)出一款安全性高、穩(wěn)定發(fā)電時間長的新微型原子能電池。該電池將2863Ni衰變釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，衰變方程為28A．?24He B．?10e 【答案】B【來源】2024年高考福建卷物理真題【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)?1，則X為?10故選B。3．（2023·福建·高考）福建福清核電站采用我國完全自主研發(fā)的“華龍一號”反應(yīng)堆技術(shù)，建設(shè)了安全級別世界最高的機組。機組利用235U核裂變釋放的能量發(fā)電，典型的核反應(yīng)方程為01n+92235U→Z141Ba+【答案】92569×1013【詳解】[1]根據(jù)核反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒有1＋235=141＋A＋3解得A=92[2]根據(jù)核反應(yīng)前后電荷數(shù)守恒有92=Z＋36解得A=56[3]根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知核反應(yīng)過程中質(zhì)量虧損1g，釋放的能量為E=mc2=1×10－3×9.0×1016J=9×1013J4．（2022·福建·高考）2011年3月，日本發(fā)生的大地震造成了福島核電站核泄漏。在泄露的污染物中含有大量放射性元素53131I，其衰變方程為53131I→54131A．衰變產(chǎn)生的β射線來自于53131B．該反應(yīng)前后質(zhì)量虧損0.00535C．放射性元素53131I發(fā)生的衰變?yōu)镈．經(jīng)過16天，75%的53131【答案】D【詳解】A．53131I衰變時，原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子，大量電子從原子核釋放出來形成B．該反應(yīng)前后質(zhì)量虧損為Δm=mC．放射性元素53131I發(fā)生的衰變?yōu)镈．由于半衰期為8天，可知經(jīng)過16天，即經(jīng)過兩個半衰期，75%的53131故選D。5．（2021·福建·高考）核污水中常含有氚(13H)等放射性核素，處置不當(dāng)將嚴(yán)重威脅人類安全。氚β衰變的半衰期長達(dá)12.5年，衰變方程為13H→ZAHe+【答案】231【詳解】[1][2]根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得Z=2，[3]經(jīng)過50年，排入海水中的氚的剩余質(zhì)量為m一、單選題1．（2025·福建·適應(yīng)性練習(xí)）下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是（）A．圖（a）所示的射線“1”為β射線B．圖（b）所示為圓盤衍射而成的柏松亮斑C．圖（c）查德維克進(jìn)行粒子散射實驗研究時，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子直接穿過金箔D．圖（d）中一個處于基態(tài)的氫原子吸收能量為12.09eV的光子后最多能輻射出2種光譜線【答案】D【詳解】A．帶電粒子在勻強磁場中運動時，α粒子與β粒子相比，運動半徑較大，故A錯誤；B．圖（b）所示為牛頓環(huán)圖樣，并非圓盤衍射而成的柏松亮斑，故B錯誤；C．盧瑟福通過圖（c）進(jìn)行α粒子散射實驗研究時，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后運動方向幾乎不變，少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)被彈回，故C錯誤；D．圖（d）中一個處于基態(tài)的氫原子吸收能量為12.09eV的光子后，躍遷到3能級，最多能輻射出n=3?1=2種光譜線，故D正確。故選D。2．（2025·福建廈門·三模）感煙型火災(zāi)報警器內(nèi)部裝有半衰期長達(dá)432年的微量放射性物質(zhì)镅95241AmA．γ射線電離本領(lǐng)比α射線強B．95241C．溫度升高，95241D．10個95241【答案】B【詳解】A．α射線由帶正電的氦核組成，電離能力最強；γ射線為光子，不帶電，電離能力最弱，故A錯誤；B．衰變過程中，質(zhì)量虧損會以能量形式釋放（如γ射線及衰變產(chǎn)物的動能），符合核反應(yīng)的能量守恒，故B正確；C．半衰期由原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與溫度等外界條件無關(guān)，故C錯誤；D．半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，適用于大量原子核。10個原子核衰變時，實際剩余數(shù)量可能偏離5個（如可能全部衰變或部分剩余），故D錯誤。

故選B。3．（2025·福建寧德·三模）中國的“人造太陽”——中國環(huán)流三號實驗裝置在2025年4月成功實現(xiàn)了原子核溫度達(dá)到1.17億度，電子溫度達(dá)到1.6億度的“雙億度”運行。其主要的核反應(yīng)方程：12A．衰變 B．聚變 C．裂變 D．人工核反應(yīng)【答案】B【詳解】核反應(yīng)方程12故選B。4．（2025·福建三明·三模）1934年約里奧-居里夫婦用人工方法得到了磷的放射性同位素?1530P，?A．?24He B．?01n【答案】D【詳解】設(shè)X的質(zhì)量數(shù)為A，電荷數(shù)為z，根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知：30=30+A；15=14+z，解得：A=0，z=1，X為?1故選D。5．（2025·福建·百校聯(lián)考押題）鈾（92238U）靜止時衰變?yōu)?0234Th和α粒子，并放出能量為Eγ的γ光子。已知鈾92238U、90234Th和α粒子的質(zhì)量分別記為m1、m2和m3，衰變放出光子的動量可忽略且該過程釋放的核能除去γ光子的能量A．90234ThB．90234ThC．1000個鈾核（92238D．90234Th與【答案】B【詳解】A．衰變產(chǎn)生的90234ThB．比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，由于衰變時放出核能，比結(jié)合能增大，所以90234ThC．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，少數(shù)不適用，故C錯誤；D．由能量守恒可知E=Ek+Eγ，結(jié)合質(zhì)能方程故選B。6．（2025·福建福州一中·最后一模）平行光a垂直射向一半徑為R的玻璃半球的平面，其截面如圖所示，發(fā)現(xiàn)只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，若僅將a平行光換成b平行光，測得有光射出的范圍增大，則（）A．玻璃對a的折射率比對b的折射率小B．在真空中傳播，b光的傳播速度較大C．分別通過同一雙縫干涉裝置，b光的相鄰亮條紋間距大D．若a光照射某金屬表面能發(fā)生光電效應(yīng)，b光也一定能【答案】C【詳解】A．由題，玻璃半球面上只有P、Q之間所對圓心角為60°的球面上有光射出，說明光線在P、Q兩點恰好發(fā)生全反射，由幾何知識得到，光線在P、Q兩點的臨界角為Ca=30°，換成平行光b，光射出的范圍變大，則Ca<Cb，由n=1sinC，有naB．在真空中傳播，光的傳播速度都為c，故B錯誤；C．因為na>nb，故λa<λb，根據(jù)Δx=ldD．因為na>nb，故νa>νb，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=?v?W故選C。7．（24-25高三下·福建·二模）我國科學(xué)家研究團(tuán)隊合成了新核素钚-22794227PA．衰變釋放的粒子Y的貫穿能力很強B．衰變需要從外界吸收能量C．20個钚-227經(jīng)過10.9年還剩15個D．94227Pu【答案】D【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，Y為α粒子，貫穿能力很弱，故A錯誤；B．衰變會釋放能量，故B錯誤；C．半衰期是大量原子核衰變的統(tǒng)計規(guī)律，少量原子核不適用，故C錯誤；D．衰變過程釋放能量，生成物的比結(jié)合能大，故D正確。故選D。二、多選題8．（24-25高三下·福建泉州·三檢）我國首顆探日衛(wèi)星“羲和號”獲得太陽多種譜線，研究發(fā)現(xiàn)，太陽譜線包含氫原子光譜。氫原子能級如圖，現(xiàn)有大量氫原子從n=4能級自發(fā)向低能級躍遷。已知金屬錫的逸出功為4.42eV。則大量氫原子（）A．從n=4向n=1能級躍遷發(fā)出光的頻率最大B．從n=4向n=1能級躍遷發(fā)出光的頻率最小C．從n=4向n=2能級躍遷發(fā)出的光，能使錫發(fā)生光電效應(yīng)D．從n=4向n=2能級躍遷發(fā)出的光，不能使錫發(fā)生光電效應(yīng)【答案】AD【詳解】AB．

根據(jù)氫原子的能級圖，由ΔE=Em?En=?νCD．從n=4向n=2能級躍遷發(fā)出的光子的能量為2.55eV，小于錫的逸出功4.42eV，所以從n=4向n=2能級躍遷發(fā)出的光，不能使錫發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯誤，D正確。故選AD。9．（2025·福建漳州·四檢）光控繼電器在光伏發(fā)電系統(tǒng)中用于控制太陽能電池板的開關(guān)和進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。如圖所示為光控繼電器的原理示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等組成，K為光電管陰極。用綠光照射K時，能發(fā)生光電效應(yīng)，銜鐵被吸住，則（

）A．僅增大綠光照射強度，電磁鐵磁性將變?nèi)魾．僅增大綠光照射強度，電磁鐵磁性將變強C．改用紫光照射K時，陰極金屬材料的逸出功將變大D．改用紫光照射K時，光電子的最大初動能將變大【答案】BD【詳解】AB．僅增大綠光照射強度，根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增多。光電子數(shù)增多，經(jīng)過放大器后，通過電磁鐵的電流增大。又因為電流越大，電磁鐵的磁性越強，所以僅增大綠光照射強度時，電磁鐵磁性將變強。故A錯誤，B正確；C．陰極金屬材料的逸出功是金屬的固有屬性，只與金屬材料本身有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)。所以改用紫光照射K時，陰極金屬材料的逸出功不變，故C錯誤；D．愛因斯坦光電效應(yīng)方程為Ekm=?ν?W0故選BD。10．（2025·福建南平·質(zhì)檢）如圖（a）為某光電煙霧探測器的工作原理圖，該探測器可用于火災(zāi)報警。當(dāng)煙霧進(jìn)入檢測室時，光源（S）發(fā)出的光被煙霧顆粒散射，部分散射光進(jìn)入光電管（M）。光照射到光電管中的鈉表面時，會發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生光電流，當(dāng)光電流大于預(yù)設(shè)范圍便會觸發(fā)警報。已知煙霧濃度越高，散射光越強，金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖（b）所示，電子電荷量大小為e，光速為cA．產(chǎn)生的光電子的最大初動能與煙霧濃度無關(guān)B．ν不變時，煙霧濃度越低，產(chǎn)生的光電流越大C．要使鈉發(fā)生光電效應(yīng)，S發(fā)出的光波波長應(yīng)大于cD．金屬鈉的逸出功為U【答案】AD【詳解】A．根據(jù)光電效應(yīng)方程?ν=EkB．ν不變，煙霧濃度越低，到達(dá)光電管M的散射光越弱，產(chǎn)生的光電流越小，故B錯誤；C．發(fā)生光電效應(yīng)的條件為光子頻率大于極限頻率ν0，根據(jù)λ=cν，D．根據(jù)?ν=Ek+W，eUc=E故選AD。11．（2025·福建多地市·二模）如圖所示是利用光電管研究光電效應(yīng)的實驗電路圖，用光子能量為2.5eV的單色光照射光電管的陰極K，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，當(dāng)電壓表示數(shù)為0.7A．該陰極材料的逸出功為1.8B．該陰極材料的逸出功為0.7C．?dāng)嚅_開關(guān)S，電流表示數(shù)為0D．?dāng)嚅_開關(guān)S，電流表示數(shù)不為0【答案】AD【詳解】AB．根據(jù)光電效應(yīng)方程，截止電壓Uc滿足eUc=?ν?W0，題目中給出截止電壓CD．?dāng)嚅_開關(guān)后，光電管電路依然閉合，只要發(fā)生光電效應(yīng)，電流不為0，故C錯誤，D正確。故選AD。三、填空題12．（2025·福建福州三中·模擬預(yù)測）氫原子的能級圖如圖所示，一些金屬的逸出功如表所示。金屬鎢鈣鈉鉀銣W4.543.202.292.252.13從n=5能級躍遷到n=2能級發(fā)出的光，（選填“能”或“不能”）使鎢發(fā)生光電效應(yīng)，（選填“能”或“不能”）使鈉發(fā)生光電效應(yīng)。若某光能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，則該光（選填“可能”或“不可能”）使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生電離?！敬鸢浮坎荒苣芸赡堋驹斀狻縖1][2]要發(fā)生光電效應(yīng)，則光子的能量必須大于金屬的逸出功，從n=5能級躍遷到n=2能級發(fā)出的光，放出的能量為E1=?0.54[3]使處于基態(tài)的氫原子電離需要光的能量大于13.6eV，若某光能使鉀發(fā)生光電效應(yīng)，說明該光的能量E13．（2025·福建泉州·安溪一中&養(yǎng)正中學(xué)&泉州實驗中學(xué)·模擬預(yù)測）如圖3張圖為對原子及原子核結(jié)構(gòu)規(guī)律的研究：圖1中穿透能力最強的射線是。（填“1”、“2”或“3”）；圖2中鎘棒的作用是；盧瑟福根據(jù)圖3中的實驗現(xiàn)象提出了原子的模型；【答案】2吸收中子控制反應(yīng)速度核式結(jié)構(gòu)【詳解】[1]圖1中根據(jù)粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)情況可知，2為γ射線，其穿透能力最強，可知穿透能力最強的射線是2；[2]圖2中鎘棒的作用是吸收中子控制反應(yīng)速度；[3]盧瑟福根據(jù)圖3中的實驗現(xiàn)象提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；14．（2025·福建福州·四檢）2025年3月28日，我國自主研制的“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)原子核溫度1.17億度、電子溫度1.6億度的參數(shù)水平，標(biāo)志著中國核能開發(fā)邁出重要一步。該核反應(yīng)方程為12H+13H→【答案】中子聚變18.63【詳解】[1]根據(jù)核反應(yīng)方程前后質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可知X為中子。[2]該反應(yīng)屬于核聚變。[3]由質(zhì)能方程ΔE=0.0215．（2025·福建龍巖·二模）某種原子能級躍遷時放出三種頻率分別為ν1、ν2、ν3的光子，且ν1<ν2<ν3。若用這三種光照射圖中的光電管時均能發(fā)生光電效應(yīng)，則用頻率為【答案】ν3【詳解】[1]根據(jù)光電效應(yīng)方程?ν=W0+EK，變形得[2]根據(jù)電路圖，結(jié)合逸出電子受到電場阻力時，電流計G示數(shù)才可能為零，因只有K的電勢高于A點，即觸頭P向左端滑動，才能實現(xiàn)微安表示數(shù)恰好變?yōu)榱恪?6．（2025·福建福州福九聯(lián)盟·三模）我國已經(jīng)建造出世界第一臺全高溫超導(dǎo)托卡馬克裝置——“洪荒70”，被稱為“人造太陽”裝置內(nèi)部核反應(yīng)方程為；12H+13H→24He＋X，其中X為，若12H的比結(jié)合能為E【答案】01n【詳解】[1]由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，可知X為中子01[2]由比結(jié)合能關(guān)系，則該核反應(yīng)釋放的核能為4E17．（2025·福建·百校聯(lián)考押題）甲圖，一群處于n=1能級的氫原子受到動能為Ek=13.38eV的自由電子碰撞（填“能”或“不能”）躍遷至n=5能級；從n>2躍遷至n=2能級釋放出的譜線稱為“巴爾末系”，現(xiàn)從n=3、n=4、n=5三個能級躍遷至n=2能級產(chǎn)生的光子照射至乙圖的光電管，形成的I?U圖線如丙圖所示，則從n=3躍遷至n=2所形成的I?U圖線為丙圖中的（填“a光”、“b【答案】能c光【詳解】[1]自由電子Ek=13.38eV>[2]由光電效應(yīng)方程eUc=Ek=?ν?W，從18．（2025·福建福州一中·最后一模）利用如圖甲所示的實驗裝置探究光電效應(yīng)規(guī)律，圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，為測量電子的最大初動能，電源左側(cè)應(yīng)是（填“正極”或“負(fù)極”），普朗克常量h=，該金屬的逸出功W0=。【答案】負(fù)極Ek1【詳解】[1