2025年高考物理试题分类汇编 专题13 原子结构、原子核和波粒二象性

这是一份2025年高考物理试题分类汇编 专题13 原子结构、原子核和波粒二象性，共9页。
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】设采集时大气中有x个原子和y个原子，由于的半衰期为139万年，故经过106天后原子的衰变个数可以忽略不计，的半衰期为53天，故经过106天后剩余数量为，故可得
解得
故选B。
2．（2025·安徽·高考试题）2025年4月，位于我国甘肃省武威市的钍基熔盐实验堆实现连续稳定运行，标志着人类在第四代核电技术上迈出关键一步。该技术利用钍核（）俘获x个中子（），共发生y次衰变，转化为易裂变的铀核（），则（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】根据题意可知，钍核每俘获1个中子质量数加1，电荷数不变，每发生一次衰败，质量数不变，电荷数加1，钍核变成铀核，质量数加1，电荷数加2，则俘获1个中子，发生次衰败，即，
故选B。
3．（2025·山东·高考试题）在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系
根据图像有
故；
故选B。
4．（2025·云南·高考试题）2025年3月，我国科学家研制的碳14核电池原型机“烛龙一号”发布，标志着我国在核能技术领域与微型核电池领域取得突破。碳14的衰变方程为，则（ ）
A．X为电子，是在核内中子转化为质子的过程中产生的
B．X为电子，是在核内质子转化为中子的过程中产生的
C．X为质子，是由核内中子转化而来的
D．X为中子，是由核内质子转化而来的
【答案】A
【详解】根据质量数和电荷数守恒有
可知X为电子，电子是在核内中子转化为质子的过程中产生的。
故选A。
5．（2025·广西·高考试题）有四种不同逸出功的金属材料：铷，钾，钠和镁制成的金属板。现有能量为的光子，分别照到这四种金属板上，则会发生光电效应的金属板为（ ）
A．铷B．钾C．钠D．镁
【答案】A
【详解】当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可知能量是2.20eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生光电效应的金属板是铷。
故选A。
6．（2025·海南·高考试题）核反应方程中，则是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】根据质量数守恒和核电荷数守恒可知X是。
故选C。
7．（2025·福建·高考试题）核反应方程为→+17.6MeV，现真空中有两个动量大小相等，方向相反的氘核与氚核相撞，发生核反应，设反应释放的能量几乎转化为与的动能，则（ ）
A．该反应有质量亏损
B．该反应为核裂变
C．获得的动能约为14MeV
D．获得的动能约为14MeV
【答案】AC
【详解】A．核反应过程中质量数守恒，有质量亏损，A正确；
B．该反应是核聚变反应，B错误；
CD．在真空中，该反应动量守恒，由于相撞前氘核与氚核动量大小相等，方向相反，系统总动量为零。故反应后氦核与中子的动量也大小相等，方向相反。
由
得反应粒子获得的动能之比为
而两个粒子获得的总动能为，故获得的动能，
获得的动能。故C正确，D错误。
故选AC。
8．（2025·黑吉辽蒙卷·高考试题）某理论研究认为，原子核可能发生双衰变，衰变方程为。处于第二激发态的原子核先后辐射能量分别为和的、两光子后回到基态。下列说法正确的是（ ）
A．B．
C．的频率比的大D．的波长比的大
【答案】ABC
【详解】AB．由核反应方程质量数和电荷数守恒可得
解得，AB正确；
CD．由题可得光子的能量大于光子的能量，光子的能量公式，波长
可得的频率大于的频率，的波长小于的波长，C正确，D错误；
故选ABC。
9．（2025·浙江·高考试题）如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽
B．P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q
C．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高
D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q
【答案】BC
【详解】A．根据
因Q的截止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误；
B．同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据
可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确；
C．因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据
可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确；
D．对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，选项D错误。
故选BC。
10．（2025·江苏·高考试题）江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为，普朗克常量为h。
(1)求该金属的截止频率；
(2)若频率为的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）根据题意，由光电效应方程有
当时，可得该金属的截止频率
（2）根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为
2025年高考模拟试题分类汇编
1．（2025河南模拟）具有完全自主知识产权的国家科技重大专项——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商运投产，成为世界首个实现模块化第四代核电技术商业化运行的核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域实现了全球领先。关于高温气冷堆核电站说法正确的是（ ）
A．利用核聚变发电，所以需要高温
B．通过改变温度控制核反应速度
C．利用核裂变时发生“质量亏损”而提供能量
D．核反应堆中镉棒插入是提高核反应速度
【答案】C
【详解】A．高温气冷堆核电站是将气体作为冷却剂，能够大大提高核电站的安全性。但是目前高温气冷堆核电站采用的是核裂变进行发电，A错误；
B．可控核裂变指的是通过隔棒吸收中子，调节参与反应的中子数目以控制反应速度，B错误；
C．可控核裂变是利用重核裂变的原理，重核裂变在放出能量的过程中存在质量亏损，C正确；
D．核反应堆中镉棒插入吸收中子，降低核反应速度，D错误。
故选C。
2．（2025河南模拟）2024年5月24日，《自然》杂志上发表了一项成果——首次利用放射性元素钷（Pm）制造出一种化学复合物（钷配位复合物）。钷可用某种粒子a照射钕（Nd）获得：；钷具有放射性，衰变为钐（Sm）并释放粒子b：，半衰期为2.64年。由以上信息可知，粒子a、b分别为（ ）
A．中子、电子B．质子、电子C．中子、正电子D．电子、中子
【答案】A
【详解】根据核反应过程电荷数质量数守恒可知：粒子a、b分别为中子、电子。
故选A。
3．（2025河南模拟）我国深空探测器采用钚-238（）核电池作为长效能源。其衰变方程为。利用衰变释放的波长为λ的γ射线，照射探测器表面涂覆的新型钙钛矿材料（逸出功为）引发光电效应为设备供电。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A．衰变方程中的X为正电子
B．探测器在宇宙空间航行时钚-238的半衰期将会变长
C．的比结合能比的比结合能小
D．γ射线照射钙钛矿材料逸出光电子的最大初动能
【答案】D
【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知衰变释放的X为α粒子，A错误；
B．半衰期由原子核本身性质决定，与环境无关，B错误；
C．衰变过程释放核能，比结合能增大，C错误；
D．由光电效应方程
D正确。
故选D。
4．（2025河南模拟）核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该反应过程中释放的核能为Q。设的结合能为E1，的结合能为E2，X的结合能为E3。则下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核
B．的比结合能小于的比结合能
C．该核反应过程中释放的核能
D．衰变过程中放出的光子是由从高能级向低能级跃迁产生的
【答案】C
【详解】A．设X粒子质量数为a，电荷数为b，根据核反应过程质量数守恒、电荷数守恒有
解得
可知X为氦核，故A错误；
B．原子核发生衰变时，衰变产物比反应物更加稳定，即衰变产物比结合能更大，故的比结合能大于的比结合能，故B错误；
C．核反应的生成物总的结合能大于反应物总的结合能，该核反应过程中释放的核能为
故C正确；
D．衰变过程中放出的光子是由生成的新核 从高能级向低能级跃迁产生的，故D错误。
故选C。
5．氢原子钟是一种利用氢原子的能级跃迁特性来产生极其精确时间信号的原子钟，是目前最稳定的时间频率标准之一。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知可见光光子的能量范围为1.61eV~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（ ）
A．使n=6能级的氢原子电离至少要13.6eV的能量
B．氢原子从n=3能级跃迁到n=6能级能量减小
C．氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级放出的光子是可见光光子
D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子不是可见光光子
【答案】C
【详解】A．能级的氢原子具有的能量为－0.38eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.38eV的能量，故A错误；
B．氢原子从能级跃迁到能级，是由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，故B错误；
C．氢原子从能级跃迁到能级，氢原子辐射出的光子的能量为
该光子能量在可见光光子的能量范围内，故C正确；
D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，氢原子辐射出的光子的能量为
该光子能量在可见光光子的能量范围内，故D错误。
故选C。
6．氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谐线满足巴耳末公式其中分别对应谱线，下列关于和光说法正确的是（ ）
A．在同一玻璃介质中传播时，光的传播速度大
B．分别照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度更宽
C．分别用相同光强的光照射同一光电效应装置，光的饱和光电流大
D．用照射某一金属发生光电效应，则用照射该金属也一定能发生光电效应
【答案】A
【详解】AB．根据题意，由巴耳末公式可知，光的波长较大，折射率较小，则由公式可知，光的传播速度大，分别照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度更宽，故A正确，B错误；
C．若用两光照射同一光电效应装置，均能发生光电效应，相同光强的光，光频率较小，光子能量较小，光子数较多，饱和光电流大，故C错误；
D．光的波长较大，频率较小，则用照射某一金属发生光电效应，用照射该金属不一定能发生光电效应，故D错误。
故选A。