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波粒二象性2025、2024、2023、2022、2021近五年考查清晰表明，“波粒二象性”是該模塊絕對核心與高頻考點，重點聚焦于光電效應規(guī)律的理解與應用（如極限頻率、遏止電壓、最大初動能與光子能量的關(guān)系、飽和光電流）、物質(zhì)波概念以及對光的粒子性與波動性統(tǒng)一的認知；相比之下，“原子結(jié)構(gòu)”和“原子核”雖非連年出現(xiàn)，但作為重要基礎(chǔ)內(nèi)容仍需關(guān)注。命題情境高度依托國家重大科技成就與量子科技前沿。題型為選擇題，側(cè)重考查對核心概念（如光子說、能級、半衰期、核反應守恒律）的準確辨析、基礎(chǔ)規(guī)律的定性應用與簡單定量計算。未來趨勢將穩(wěn)固“波粒二象性”的核心地位，深化對光電效應實驗圖像的解讀能力；命題情境更趨尖端化，并可能強化對原子核物理中“守恒思想”與“模型構(gòu)建”的理解，要求考生在具體科技情境中靈活運用量子觀念分析現(xiàn)象（如解釋光電效應實驗現(xiàn)象、估算物質(zhì)波波長）、辨析核過程性質(zhì)（如區(qū)分衰變、聚變、裂變），進一步滲透現(xiàn)代物理思想方法和科學本質(zhì)觀?？键c2原子結(jié)構(gòu)2024考點3原子核2024、2021考點01波粒二象性1．（2022·江蘇·高考）光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）A．頻率減小 B．波長減小 C．動量減小 D．速度減小【答案】B【詳解】AB．根據(jù)E=?ν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)λ=cνCD．根據(jù)p=?λ故選B。2．（2021·江蘇·高考）如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值A(chǔ)． B． C．D．【答案】C【詳解】光電管所加電壓為正向電壓，則根據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm=Ue+?ν??ν截止，可知Ekm故選C。3．（2025·江蘇·高考）江門中微子實驗室使用我國自主研發(fā)的光電倍增管，利用光電效應捕捉中微子信息。光電倍增管陰極金屬材料的逸出功為W0，普朗克常量為h(1)求該金屬的截止頻率ν0(2)若頻率為ν的入射光能使該金屬發(fā)生光電效應，求光電子的最大初動能Ek【答案】(1)W(2)?ν?【詳解】（1）根據(jù)題意，由光電效應方程有E當Ek=0（2）根據(jù)題意，由光電效應方程可得，光電子的最大初動能為E4．（2023·江蘇·高考）“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星可以觀測太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長很短的光子，設波長為λ。若太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測儀鏡頭正對著太陽，每秒接收到N個該種光子。已知探測儀鏡頭面積為S，衛(wèi)星離太陽中心的距離為R，普朗克常量為h，光速為c，求：（1）每個光子的動量p和能量E；（2）太陽輻射硬X射線的總功率P?！敬鸢浮浚?）p=?λ，E=?【詳解】（1）由題意可知每個光子的動量為p=每個光子的能量為E=?ν=?（2）太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，根據(jù)題意設t秒發(fā)射總光子數(shù)為n，則n可得n=所以t秒輻射光子的總能量W=太陽輻射硬X射線的總功率P=考點02原子結(jié)構(gòu)5．（2024·江蘇·高考）如圖所示，納原子在幾個能級間躍遷時輻射的光的波長分別為λ1、λ2、λ3A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4【答案】C【詳解】根據(jù)光電方程可知當只有一種光子可使某金屬發(fā)生光電效應，該光子對應的能量最大，根據(jù)圖中能級圖可知躍遷時對應波長為λ3故選C?？键c03原子核6．（2024·江蘇·高考）2024年我國實現(xiàn)了612C批量生產(chǎn)。用于生產(chǎn)612A．正電子10e B．中子C．氘核12H D．氦核【答案】B【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可知X的質(zhì)量數(shù)為m=14+1?14=1根據(jù)電荷守恒可知X的電荷數(shù)為n=6+1?7=0可知X為中子01故選B7．（2021·江蘇·高考）用“中子活化”技術(shù)分析某樣品的成分，中子轟擊樣品中的714N產(chǎn)生A．質(zhì)子 B．α粒子 C．β粒子 D．正電子【答案】A【詳解】該核反應方程為7可知X是質(zhì)子。故選A。1．（2025·江蘇蘇錫常鎮(zhèn)·二模）如圖所示為電子穿過金屬箔片后形成的圖樣，此現(xiàn)象說明電子具有（）A．能量 B．動量 C．波動性 D．粒子性【答案】C【詳解】該圖樣為電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性。故選C。2．（2025·江蘇蘇州八?！と＃┤鐖D所示是研究光電效應的實驗裝置。大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時發(fā)出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子能量為12.09eV，用此光束照射到光電管電極K上。移動滑片P，當電壓表的示數(shù)為7V時，微安表的示數(shù)恰好為零。圖示位置中滑片P和O點剛好位于滑動變阻器的上、下中點位置。則（）A．要使微安表的示數(shù)恰好為零，滑片P應由圖示位置向b端移動B．不同頻率的光子照射電極K，只要能發(fā)生光電效應，遏止電壓是相同的C．電極K處金屬的逸出功是7eVD．從圖示位置滑動滑片P，微安表的讀數(shù)可能先增加后不變【答案】D【詳解】A．要使微安表的示數(shù)恰好為零，光電管應接入反向電壓，即K板電勢高于A板電勢，則滑片P應由圖示位置向a端移動，故A錯誤；B．根據(jù)eUcC．用光子能量為12.09eV照射到光電管電極K上，當電壓表的示數(shù)為7V時，微安表的示數(shù)恰好為零，可知遏止電壓為7V，根據(jù)eUc=故C錯誤；D．圖示電壓趨近于零，未能達到飽和電流，若從圖示位置向b端滑動滑片P，正向電壓增大，則微安表的讀數(shù)會先增加后不變，故D正確。故選D。3．（2025·江蘇南通如皋·三模）我國托卡馬克實驗裝置中用熱中子轟擊鋰制取氚，核反應方程為36A．X是氦核 B．X是氘核C．反應是α衰變 D．反應是核裂變【答案】A【詳解】AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得，核反應方程為36LCD．該核反應為人工核反應，不是衰變，也不是核裂變，故CD錯誤。故選A。4．（2025·江蘇蘇州八?！と＃╇娮与p縫干涉實驗是十大最美物理實驗之一，其原理簡化示意圖如圖所示，通電后燈絲發(fā)熱釋放出的電子（初速度可認為等于零）經(jīng)加速電壓U加速后形成高速電子流，電子束照射間距為d的雙縫，在與雙縫相距為L的屏幕上形成干涉條紋。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，普朗克常量為h，真空中的光速為c，則干涉條紋間距Δx為（）A．L?d2emU C．L?2demU D．【答案】A【詳解】電子被加速eU=12mv2，光子的動量p=mv=2meU，根據(jù)德布羅意公式λ=故選A。5．（2025·江蘇南通如皋·三模）某實驗小組用同一光電管完成了光電效應實驗，得到了如圖所示的光電流與對應電壓的關(guān)系圖像，則（）A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．甲光的光強大于丙光的光強C．乙光的波長大于丙光的波長 D．乙光光子的動量小于丙光光子的動量【答案】B【詳解】A．根據(jù)eUc=EkB．由于甲光的飽和光電流大于丙光飽和光電流，兩光頻率相等，所以甲光的強度大于丙光的強度，故B正確；C．丙光的遏止電壓小于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率小于乙光的頻率，則乙光的波長小于丙光的波長，故C錯誤；D．根據(jù)p=?λ故選B。6．（24-25高三下·江蘇宿遷泗陽·一模）甲、乙兩種光子的能量之比為1:2，則甲、乙兩種光子的（）A．動量之比為1:2 B．頻率之比為1:1C．波速之比為1:2 D．波長之比為1:1【答案】A【詳解】B．由光子的能量ε=?ν可得ε甲C．甲、乙兩種光子的波速均為光速，故得v甲D．由光子的速度c=νλ可得λ甲A．由光子的動量p=?λ可得故選A。7．（2025·江蘇泰州姜堰區(qū)·二模）激光致冷技術(shù)中原子通過吸收迎面而來的激光光子來降低速度。已知激光波長為λ，普朗克常量為h，光速為c。則下列說法正確的是（）A．激光是自然光 B．該光子的能量為?C．該光子的動量為?λ 【答案】C【詳解】A．自然光的光矢量在各個方向上均勻分布，而激光是受激輻射產(chǎn)生的，具有高度的方向性、單色性、相干性和高亮度等特性，不是自然光，故A錯誤；B．根據(jù)光子能量公式E=?v=?cλC．根據(jù)光子的動量公式p=?λD．激光致冷技術(shù)中原子通過吸收迎面而來的激光光子來降低速度，主要利用的是激光的動量特性，而非相干性好的特點，故D錯誤。故選C。8．（2025·江蘇蘇州·三模）某放射性元素的半衰期為5天，現(xiàn)有該元素80g，經(jīng)過15天后，剩余未衰變的質(zhì)量是（）A．5g B．10g C．20g D．40g【答案】B【詳解】半衰期是5天，經(jīng)過t=15天即n=3個半衰期后，還有m故選B。9．（2025·江蘇南通·四模）如圖所示是α粒子散射實驗裝置，實驗時在圖中甲、乙、丙、丁四處觀察，相同時間內(nèi)熒光屏上閃光點最多的位置是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁【答案】A【詳解】在α粒子散射實驗中，絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)的角度甚至超過90°故選A。10．（2025·江蘇南通·四模）我國科研團隊在微型核電池的研究方面取得新突破，該微型核電池的能量主要來自镅（243）衰變成镎（239）釋放的核能，核反應方程為95243A．X是電子 B．镎（239）的核子數(shù)為93C．镎（239）的結(jié)合能比X的大 D．镎（239）的比結(jié)合能比镅（243）的小【答案】C【詳解】A．根據(jù)質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)守恒可知X是24B．镎（239）的核子數(shù)為239，故B錯誤；C．镎（239）的核子數(shù)比X大太多，所以結(jié)合能比X的大，故C正確；D．反應后產(chǎn)物更加穩(wěn)定，比結(jié)合能更大，故镎（239）的比結(jié)合能比镅（243）的大，故D錯誤。故選C。11．（2025·江蘇蘇州八?！と＃┪覈鬃Q基熔鹽實驗堆采用釷90232Th作為燃料，并使用熔鹽冷卻劑，避免了核污水排放。90232Th吸收中子后會發(fā)生的一系列核反應：A．x衰變?yōu)棣了プ傿．92233U比C．92233U的比結(jié)合能小于D．經(jīng)過32萬年，剩余92233【答案】D【詳解】A．根據(jù)核反應方程90233Th→x衰變B．92233U比C．因反應放出能量，生成物更加穩(wěn)定，可知92233U的比結(jié)合能大于D．經(jīng)過32萬年，即經(jīng)過兩個半衰期，則剩余92233U質(zhì)量為m=故選D。12．（2025·江蘇泰州·四調(diào)）月壤中含有大量的氦?3，氦?3是一種清潔、安全和高效的核聚變發(fā)電的燃料．發(fā)生聚變反應的方程是：?23HeA．X是中子B．X是正電子C．?23HeD．?23He【答案】D【詳解】AB．根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷守恒定律可知X是質(zhì)子，故AB錯誤；C．結(jié)合能的大小由質(zhì)量數(shù)決定，故?23HeD．原子越穩(wěn)定，比結(jié)合能越大，?23He故選D。13．（2025·江蘇宿遷·考前模擬）放射性同位素918F放出某種粒子后轉(zhuǎn)變成A．11H B．-10e C．【答案】D【詳解】根據(jù)核反應過程質(zhì)量數(shù)守恒，可知該粒子質(zhì)量數(shù)為a=18?18=0，根據(jù)核反應過程電荷數(shù)守恒，可知該粒子電荷數(shù)為b=9?8=1，可知該粒子為10故選D。14．（2025·江蘇揚州·考前調(diào)研）利用高壓電場研究粒子的波動性，氘核（12H）與氦核（23He）從靜止經(jīng)相同電壓加速后，動能分別為Ek1A．Ek1<Ek2，C．Ek1>Ek2，【答案】A【詳解】氘核（12H）電荷量q1=e，氦核（23He）電荷量q2=2e，加速電壓U相同，根據(jù)動能定理有Ek1=eU，Ek2=2eU，可得Ek1<Ek2，根據(jù)德布羅意波長公式有λ=?p，其中h為普朗克常量，故選A。15．（2025·江蘇泰州·四調(diào)）如圖為研究光電效應實驗的裝置，用光照射K極，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則（

）A．流過電流計的電流方向向右B．僅增大照射光的頻率，電流計示數(shù)增大C．僅增大照射光的強度，電流計示數(shù)增大D．滑片從最左端滑至最右端的過程中，電流計示數(shù)先變大后不變【答案】C【詳解】A．流過電流計的電流方向由A指向K，向左，故A錯誤；B．僅增大照射光的頻率，由光電效應方程可知，光子的最大初動能變大，光電流不一定增大，故B錯誤；C．僅增大照射光的強度，單位時間內(nèi)光電子的個數(shù)增加，由電流的微觀式可知電流計示數(shù)增大，故C正確；D．滑片從最左端滑至最右端的過程中，光電管兩端的反向電壓增大，電流計示數(shù)一直減小，故D錯誤。故選C。16．（2025·江蘇宿遷·考前模擬）一群處于n=4能級的氫原子，在向低能級躍遷時發(fā)出不同頻率的光，將這些光分別照射到光電管陰極K上，實驗得到3條電流隨電壓變化的圖像，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．飽和光電流IB．遏止電壓UC．逸出光電子的最大初動能ED．三種光的波長λ【答案】C【詳解】A．圖像可知飽和光電流Ic>B．圖像可知遏止電壓Ua>C．光電子的最大初動能Ek=eU（U為遏止電壓），故C正確；D．根據(jù)光電效應方程Ek=?v?W0=?故選C。17．（2025·江蘇揚州新華中學·二模）圖甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是通過改變電源極性得到的光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像，下列說法正確的有（）A．由圖甲可知，閉合開關(guān)，電子飛到陽極A的動能比其逸出陰極K表面時的動能小B．由圖甲可知，閉合開關(guān)，向右移動滑動變阻器，當電壓表示數(shù)增大到某一值后，電流表的讀數(shù)將不再增大C．由圖乙可