专题16 原子和原子核波粒二象性 (解析版)

2025-05-06 0 0 4.98MB 52 页 10玖币

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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．，

【答案】D

【详解】设 Y电荷数和质量数分别为 m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可

知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足

，

第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足

，

联立解得

，

故选 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．

【答案】D

【详解】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时有

且从激发态能级Ⅱ向下跃迁到基态 I的过程有

联立解得

故选 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

【答案】B

【详解】A．由能量守恒定律可得

解得

选项 A错误；

B．由表达式

可知

即接收器接受到的光的波长大于发出的光的波长，选项 B正确；

C．若从地面上的 P点发出一束光照射到 Q点，从以上两种方法均可知，其频率变小，

若从 Q点发出一束光照射到 P点，其频率变大，选项 C错误；

D．由上述分析可知，从地球表面向外辐射的光在传播过程中频率变小；通过类比可

知，从太阳表面发出的光的频率在传播过程中变小，选项 D错误。

故选 B。

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．

【答案】A

【详解】A．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

故A符合题意；

B．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

故B不符合题意；

C．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

故C不符合题意；

D．根据电荷数和质量数守恒知，核反应方程为

故D不符合题意。

故选 A。

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

【答案】C

【详解】放射性元素衰变时放出的三种射线α、β、γ分别是氦核流、电子流和光子流。

故选 C。

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

【答案】A

【详解】A．由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项 A

正确；

B．因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据

可知②的频率小于④的频率，选项 B错误；

C．因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，

则若用①照射某金属表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，

选项 C错误；

D．因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于

①，因用①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为 Ek，根据

则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于 Ek，选项 D错误。

故选 A。

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：

【答案】A

【详解】A．因为高温时才能使得粒子的热运动剧烈，才有可能克服他们自身相互间

的排斥力，使得它们间的距离缩短，才能发生聚变，故 A正确；

B．核聚变中电荷是守恒的，故 B错误；

C．因为太阳一直在发生核聚变，需要放出大量能量，根据质能方程可知是要消耗一定

的质量的，故 C错误；

D．核聚变的方程为

题中为核裂变方程，故 D错误。

故选 A。

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

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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．，【答案】D【详解】设Y电荷数和质量数分别为m和n，根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知第一个核反应方程的核电荷数和质量数满足，第二个核反应方程的核电荷数和质量数满足，联立解得，故选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...

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