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2022年全国高考物理真题汇编：原子物理
一、单选题
1．（2022·辽宁）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为 ，已知 、 、 的质量分别为 ，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核 B．X为氚核
C． D．
【答案】B
【知识点】核反应方程；质能方程
【解析】【解答】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为1，质量数为3，是氚核 。故B对A错。
设反应前粒子能量为，反应后粒子能量为，质量亏损的能量为：ΔE=
则反应释放能量为，故CD错误。
故答案为：B
【分析】核反应的质量数和电荷数守恒，注意粒子反应前后也有能量。 是质量亏损释放的能量。
2．（2022·湖北）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 + →X+ 。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（ ）
A．原子核X是
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子νe的电荷量与电子的相同
【答案】A
【知识点】核反应方程
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒，得核反应方程为，原子核X是Li原子核，A正确、C错误；
B．根据核反应方程为 ，反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；
D．中微子不带电，电子带负电，D错误。
故选A。
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒，得出粒子种类以及电荷数和质量数。
3．（2022·浙江）图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态
【答案】B
【知识点】玻尔原子理论
【解析】【解答】A．由题可知，从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据光电效应方程
可得此时最大初动能为9.8eV，故A错误。
B．根据光子动量的表达式，又因为光子的能量，所以光子的能量越大，频率越大，动量越大，从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出6种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为1.89eV，小于2.29eV，所以不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为0.66eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据玻尔的氢原子能级理论和能级跃迁的条件进行计算，并结合光电效应方程分析求解。
4．（2022·山东）碘125衰变时产生 射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据题意可知，碘125的半衰期为T=60天，所以经过180天，碘125衰变了3次，故剩余碘125的质量为，所以经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的.
故选B。
【分析】首先根据题意明确碘125的半衰期，然后算出经过180天后碘125衰变了多少次，最后算出剩余碘125的含量。
5．（2022·湖南）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C．光电效应揭示了光的粒子性
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
【答案】C
【知识点】α粒子的散射；原子的核式结构
【解析】【解答】A 卢瑟福的核式结构模型解释了a粒子散射实验的，故A错误。
B 玻尔的原子模型只能很好的解释氢原子的某些现象，并没有完全解释微观粒子的运动规律，故B错误。
C 光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，故C正确。
D 电子束的衍射图样揭示了电子的波动性，故D错误。
故答案为：C。
【分析】卢瑟福的提出核式结构模型解释了a粒子散射现象；玻尔的原子理论很好的解释了氢原子光谱，但是对于复杂原子无法解释；光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性；电子束的衍射图样揭示了电子的波动性。
6．（2022·广东）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为 ，其中 。如图是按能量排列的电磁波谱，要使 的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（ ）
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
【答案】A
【知识点】玻尔原子理论
【解析】【解答】 氢原子第n能级的能量为 ，其中，要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为，根据光谱能量范围其吸收红外线波段的光子，所以A正确。BCD错误，
故答案为：A。
【分析】 本题主要考查了氢原子的能级公式， 要根据氢原子的能级公式代入数据计算出第20能级的氢原子能量，结合电磁波谱分析出被吸收的光子类型。
7．（2022·全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】设两种元素原子核数分别为m和n，根据题意可知
解得，
所以在时，尚未衰变的原子个数为，
故选C。
【分析】先设出两种元素原子核的个数，然后根据题目列出方程组，解出两种原子个数，最后带入时间进行计算。
二、多选题
8．（2022·浙江）秦山核电站生产 的核反应方程为 ，其产物 的衰变方程为 。下列说法正确的是（ ）
A．X是
B． 可以用作示踪原子
C． 来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个 将剩下5个
【答案】A,B
【知识点】核裂变与核聚变；核反应方程
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为，故A正确；
B．一些元素的放射性同位素常用作示踪原子，故B正确；
C．衰变过程中放出的电子由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以电子来自原子核内，故C错误；
D．半衰期只对于大量原子核衰变有意义，个数较少时规律不成立，故D错误。
故选AB。
【分析】根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒以及半衰期的概念进行分析求解。
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2022年全国高考物理真题汇编：原子物理
一、单选题
1．（2022·辽宁）2022年1月，中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为 ，已知 、 、 的质量分别为 ，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是（ ）
A．X为氘核 B．X为氚核
C． D．
2．（2022·湖北）上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核 俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子νe，即 + →X+ 。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在。下列说法正确的是（ ）
A．原子核X是
B．核反应前后的总质子数不变
C．核反应前后总质量数不同
D．中微子νe的电荷量与电子的相同
3．（2022·浙江）图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n=3跃迁到n=1放出的光电子动量最大
C．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态
4．（2022·山东）碘125衰变时产生 射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病．碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（ ）
A． B． C． D．
5．（2022·湖南）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C．光电效应揭示了光的粒子性
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
6．（2022·广东）目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子第n能级的能量为 ，其中 。如图是按能量排列的电磁波谱，要使 的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（ ）
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
7．（2022·全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
8．（2022·浙江）秦山核电站生产 的核反应方程为 ，其产物 的衰变方程为 。下列说法正确的是（ ）
A．X是
B． 可以用作示踪原子
C． 来自原子核外
D．经过一个半衰期，10个 将剩下5个
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】核反应方程；质能方程
【解析】【解答】根据核反应的质量数和电荷数守恒可知，X的电荷数为1，质量数为3，是氚核 。故B对A错。
设反应前粒子能量为，反应后粒子能量为，质量亏损的能量为：ΔE=
则反应释放能量为，故CD错误。
故答案为：B
【分析】核反应的质量数和电荷数守恒，注意粒子反应前后也有能量。 是质量亏损释放的能量。
2．【答案】A
【知识点】核反应方程
【解析】【解答】根据质量数守恒和电荷数守恒，得核反应方程为，原子核X是Li原子核，A正确、C错误；
B．根据核反应方程为 ，反应前的总质子数为4，反应后的总质子数为3，B错误；
D．中微子不带电，电子带负电，D错误。
故选A。
【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒，得出粒子种类以及电荷数和质量数。
3．【答案】B
【知识点】玻尔原子理论
【解析】【解答】A．由题可知，从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据光电效应方程
可得此时最大初动能为9.8eV，故A错误。
B．根据光子动量的表达式，又因为光子的能量，所以光子的能量越大，频率越大，动量越大，从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；
C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出6种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为1.89eV，小于2.29eV，所以不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；
D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为0.66eV，所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。
故答案为：B。
【分析】根据玻尔的氢原子能级理论和能级跃迁的条件进行计算，并结合光电效应方程分析求解。
4．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据题意可知，碘125的半衰期为T=60天，所以经过180天，碘125衰变了3次，故剩余碘125的质量为，所以经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的.
故选B。
【分析】首先根据题意明确碘125的半衰期，然后算出经过180天后碘125衰变了多少次，最后算出剩余碘125的含量。
5．【答案】C
【知识点】α粒子的散射；原子的核式结构
【解析】【解答】A 卢瑟福的核式结构模型解释了a粒子散射实验的，故A错误。
B 玻尔的原子模型只能很好的解释氢原子的某些现象，并没有完全解释微观粒子的运动规律，故B错误。
C 光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，故C正确。
D 电子束的衍射图样揭示了电子的波动性，故D错误。
故答案为：C。
【分析】卢瑟福的提出核式结构模型解释了a粒子散射现象；玻尔的原子理论很好的解释了氢原子光谱，但是对于复杂原子无法解释；光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性；电子束的衍射图样揭示了电子的波动性。
6．【答案】A
【知识点】玻尔原子理论
【解析】【解答】 氢原子第n能级的能量为 ，其中，要使处于n=20的氢原子吸收一个光子后恰好失去一个电子变成氢离子，则需要吸收光子的能量为，根据光谱能量范围其吸收红外线波段的光子，所以A正确。BCD错误，
故答案为：A。
【分析】 本题主要考查了氢原子的能级公式， 要根据氢原子的能级公式代入数据计算出第20能级的氢原子能量，结合电磁波谱分析出被吸收的光子类型。
7．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】设两种元素原子核数分别为m和n，根据题意可知
解得，
所以在时，尚未衰变的原子个数为，
故选C。
【分析】先设出两种元素原子核的个数，然后根据题目列出方程组，解出两种原子个数，最后带入时间进行计算。
8．【答案】A,B
【知识点】核裂变与核聚变；核反应方程
【解析】【解答】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质子数为1，中子数为1，即为，故A正确；
B．一些元素的放射性同位素常用作示踪原子，故B正确；
C．衰变过程中放出的电子由原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，所以电子来自原子核内，故C错误；
D．半衰期只对于大量原子核衰变有意义，个数较少时规律不成立，故D错误。
故选AB。
【分析】根据核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒以及半衰期的概念进行分析求解。
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