专题16 原子和原子核波粒二象性 (原卷版)

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专题 16 原子和原子核波粒二象性

一、单选题

1．（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中、

，X和Y代表两种不同的原子核，以 Z和A分别表示 X的电荷数和质量

数，则（）

A．， B．， C．， D．，

2．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子

钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某

原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级 I跃迁至激发态能级

Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级 2，并在一定条件下可

跃迁到钟跃迁的下能级 1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子

回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率为（）



A．B．C．D．

3．（2023·北京·统考高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论

方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现

象后，科学家分别用两种方法做出了解释。

现象：从地面 P点向上发出一束频率为的光，射向离地面高为 H（远小于地球半

径）的 Q点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为。

方法一：根据光子能量（式中 h为普朗克常量，m为光子的等效质量，c

为真空中的光速）和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率。

方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将

该理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率，式中 G

为引力常量，M为地球质量，R为地球半径。

下列说法正确的是（　　）

A．由方法一得到，g为地球表面附近的重力加速度

B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长

C．若从 Q点发出一束光照射到 P点，从以上两种方法均可知，其频率会变小

D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大

4．（2023·北京·统考高考真题）下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是（）

A．B．

C．D．

5．（2023·海南·统考高考真题）钍元素衰变时会放出 β粒子，其中 β粒子是（）

A．中子 B．质子 C．电子 D．光子

6．（2023·辽宁·统考高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能

级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若

用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为 Ek，则（　

　）



A．①和③的能量相等

B．②的频率大于④的频率

C．用②照射该金属一定能发生光电效应

D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于 Ek

7．（2023·天津·统考高考真题）关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　

　）

A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒

C．太阳质量不变 D．太阳核反应方程式：

8．（2023·山西·统考高考真题）一电子和一 α粒子从铅盒上的小孔O竖直向上射出后，

打到铅盒上方水平放置的屏幕 P上的 a和b两点，a点在小孔O的正上方，b点在 a点

的右侧，如图所示。已知α粒子的速度约为电子速度的，铅盒与屏幕之间存在匀强

电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为（　　）



A．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里

B．电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外

C．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里

D．电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外

9．（2023·湖北·统考高考真题）2022 年10 月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探

测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为的

氢原子谱线（对应的光子能量为）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱

线来源于太阳中氢原子（）



A．和能级之间的跃迁 B．和能级之间的跃迁

C．和能级之间的跃迁 D．和能级之间的跃迁

10．（2023·山西·统考高考真题）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具

有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为 10-5eV，跃迁发射的光子的频

率量级为（普朗克常量，元电荷）（　　）

A．103Hz B．106Hz C．109Hz D．1012Hz

11．（2023·浙江·统考高考真题）“玉兔二号”装有核电池，不惧漫长寒冷的月夜。核

电池将衰变释放的核能一部分转换成电能。的衰变方程为

，则（　　）

A．衰变方程中的 X等于 233 B．的穿透能力比 γ射线强

C．比的比结合能小 D．月夜的寒冷导致的半衰期变大

12．（2023·湖南·统考高考真题）2023 年4月13 日，中国“人造太阳”反应堆中科院

环流器装置创下新纪录，实现 403 秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行，为可

控核聚变的最终实现又向前迈出了重要的一步，下列关于核反应的说法正确的是（

）

A．相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多

B．氘氚核聚变的核反应方程为

C．核聚变的核反应燃料主要是铀235

D．核聚变反应过程中没有质量亏损

13．（2023·全国·统考高考真题）2022 年10 月，全球众多天文设施观测到迄今最亮伽

马射线暴，其中我国的“慧眼”卫星、“极目”空间望远镜等装置在该事件观测中作

出重要贡献。由观测结果推断，该伽马射线暴在1分钟内释放的能量量级为。

假设释放的能量来自于物质质量的减少，则每秒钟平均减少的质量量级为（光速为

）

A．B．C．D．

14．（2023·浙江·高考真题）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现 660

余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为 L的天体进行观测，其接收光子的横截面

半径为 R。若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到

该天体发出的频率为 v的N个光子。普朗克常量为 h，则该天体发射频率为 v光子的功

率为（　　）

A．B．C．D．

15．（2023·浙江·高考真题）宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与

大气中的氮14 会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，

其半衰期为5730 年，利用碳14 的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（

）

A．发生衰变的产物是

B．衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子

C．近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化

D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460 年

16．（2022·天津·高考真题）从夸父逐日到羲和探日，中华民族对太阳的求知探索从未

停歇。2021 年10 月，我国第一颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”顺利升空。太

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摘要：

专题16原子和原子核波粒二象性一、单选题1．（2023·全国·统考高考真题）在下列两个核反应方程中、，X和Y代表两种不同的原子核，以Z和A分别表示X的电荷数和质量数，则（）A．，B．，C．，D．，2．（2023·山东·统考高考真题）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级I跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态。该原子钟产生的...

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