2025届高考物理一轮复习专项训练：原子核与核能

2025届高考物理一轮复习专题训练原子核与核能

一、单选题

1.国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致

人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事.据科学家论证，太阳向外辐射的能

量来自其内部发生的各种热核反应，当太阳内部达到一定温度时，会发生“核燃

烧”，其中“核燃烧”的核反应方程为汨e+Xf：Be+7,方程中X表示某种粒子，

汨e是不稳定的粒子，其半衰期为T,则下列说法不正确的是（）

A.X粒子是；He

B.若使汨e的温度降低，其半衰期会不变

C.经过2T,一定质量的：Be占开始时的1/4

D.“核燃烧”的核反应是裂变反应

2.对原子、原子核的认识，下列说法正确的是（）

A.某原子核发生一次a衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，中子数少2

B.发生0衰变时，有电子放出，其本质是绕原子核运动的电子受激发出的

C.放射性元素的半衰期随着外界条件（如温度、压强等）的改变而改变

D.碳14的半衰期为5730年，若某古木的历史为11460年，则该古木碳14的含量为现

代植物的3

4

3.2023年第二届中国核能高质量发展大会在广东深圳国际会展中心举办。聚变反应

中的一种方程为;H+：H-；He+x+E,下列说法正确的是（）

A.x为质子，该核反应属于裂变反应B.x为中子，该核反应属于裂变反应

C.x为质子，该核反应属于聚变反应D.x为中子，该核反应属于聚变反应

4.钮（$Th）是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钮（$Th）经中子轰击可得到核

燃料铀（U）,其反应方程为$Th+；＞!!fU+2'e,此反应能将地球上现有的铉资源

变成潜在的核燃料，是一种前景十分可观的能源材料。以Z、N、A分别表示铀（U）的

电荷数、中子数、质量数，下列判断正确的是（）

A.Z=91,N=142,A=233B.Z=92,N=141,A=233

C.Z=90,N=140,A=230D.Z=90,N=142,A=232

5.放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列

有关放射线应用的说法中不正确的是（）

A.轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪对钢板厚度进行自动控制

B.利用丁射线的贯穿性能进行人体的透视

C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培育优良品种

D.用丁射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害

6.关于近代物理知识，下列说法正确的是（）

A.B衰变时原子核能够放射出p粒子，说明原子核内有B粒子

B.原子核的比结合能越大，原子核越稳定

c.太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应

D.核反应方程；11+；1!5）11+乂中X为:He

7.图为铀238衰变为牡234过程中铀核质量随时间变化图像，则（）

04.59.0“X1()9年)

A.原子核衰变过程中不释放核能B.铀238衰变为牡234同时放出电子

C.铀238半衰期为4.5x109年D.环境温度降低衰变速度将变慢

8.根据东京电力公司2018年发布的数据，福岛核污水存在的放射性元素中，气的含

量最高，其次还有碘-129、钉-106、碳-14、钻-60、锢-90、钠-134、葩-137等物质。其

中碘-129的半衰期约1570万年，它会损伤甲状腺细胞，可能导致甲状腺癌。有一定初

速度的碘-129的衰变方程为第lyyxe+Y,则下列说法正确的是（）

A.该核反应为a衰变

B.Xe的核电荷数是129

C.衰变产物;：Xe和Y在同一匀强磁场中做圆周运动的半径之比为1:54

D.经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的I

9.现代物理学认为，自然界存在着四种基本相互作用，那么引起原子核。衰变的是以

下哪种相互作用（）

A.引力相互作用B.电磁相互作用C.强相互作用D.弱相互作用

10.已知笊（；H）核的质量为外,质子（；H）的质量为外,中子（；n）的质量为加/光

速为c,则笊核的比结合能为（）

A.g（%+mn—B.；（%+%一外）。2

C12px12

C.—OTpCXJ.—m^c

11.2023年4月13H,中国“人造太阳”反应堆中科院环流器装置（EAST）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.核聚变的核反应燃料主要是铀235

B.核聚变反应过程中没有质量亏损

C.气僦核聚变的核反应方程为;H+：H-；He<n

D.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能少

12.居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖，

他们发现自然界中很多元素具有放射性，其中金属钻记Th具有放射性，它能放出一个

新的粒子而变为镁;：pa,同时伴随有丁射线产生，其方程为”Thf^pa+x,铉的

半衰期为24天，则下列说法中正确的是（）

A.X是社核中的一个质子转化成一个中子时产生的

B.X为铉核外的电子

C.Y射线的本质就是高速中子流

D.lg钮”如经过96天后还剩0,0625g

二、多选题

13.放射性同位素热电机（RTG）是一种利用放射性同位素衰变产生的热能转化为电

能的设备。RTG使用的放射性同位素通常是杯238（q；Pu）,RTG可以连续工作多年

甚至数十年，杯238的半衰期约为87年，其衰变方程为-2j：u+X。下列说法

正确的是（）

A.核反应方程中的X为;He

B.核反应方程中的X为一：e

C.增大压强，可使杯238的半衰期增大为90年

DU；U的中子数为142

14.2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中

的郡P。发生衰变时的核反应方程为普Pb+X,该核反应过程中放出的能量为

。。设M°P。的比结合能为反,的比结合能为石2,X的比结合能为石3，已知光在

真空中的传播速度为c,则下列说法正确的是（）

A.在该核反应方程中，X表示e粒子

B.该核反应过程中放出的能量。=（206石2+463）-210月

C.该核反应过程中的质量亏损可以表示为m=4

C

D.若把X粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用

15.微型核电池是利用微型和纳米级系统开发出的一种超微型电源设备，这种设备通

过放射性物质的衰变，释放出带电粒子，从而获得持续电流。锲63偌Ni）会发生。衰

变，用它制成的大容量核电池，续航可超百年。已知保63（；；Ni）发生p衰变过程中的

质量亏损为Am,真空中光速为c。下列判断正确的是（）

A.银63的衰变方程为枭NiCu+；e

B.B粒子来源的核反应方程为:nfH+_：e

C.升高银63的温度，可使其半衰期缩短

D.镇63发生衰变时释放的能量为

三、填空题

16.若将一块质量为根的放射性碳-14带上木星，则该碳-14的半衰期^______（选填

“变大”“变小”或“不变”）。若碳-14元素的半衰期为T,经过4T后，剩余的碳-14质量

为。

17.大气层中碳14不断产生又不断衰变，达到了动态平衡，在大气中的含量保持稳

定。这种机制的核反应方程为;“N+X-Vc+Y[Cf^N+z

其中X、Y、Z所代表的粒子分别为、、o（均选填“质子”“中

子”或“电子”）

四,计算题

18.嫦娥六号除了太阳能板之外，还带了一块“核电池”，将放射性元素衰变放出的

能量转化电能，为设备供电。某核电池中一个M°P。原子核释放一个a粒子变为Pb

核，放出的核能为E。已知方°P。核的质量为㈣，：He核的质量为m2，真空中的光速

为Co

（1）写出该衰变的核反应方程；

（2）Pb核的质量为多大？

参考答案

1.答案：D

解析：根据质量数和电荷数守恒可知，X粒子的质量数为4,电荷数为2,为：He,

选项A正确；温度不能改变放射性元素的半衰期，选项B正确；经过2T,一定质量

的汨e占开始时的5,选项C正确；核燃烧的核反应是轻核聚变反应，选项D错误；

故选D.

2.答案：A

解析：A.发生a衰变时，生成的新核与原来的原子核相比，质量数少4,质子数少2,

则中子数少2,故A正确；B.发生。衰变时，有电子放出，其本质是原子核内的一个

中子转化为质子并放出一个电子，故B错误；C.半衰期由核内部因素决定，与外部条

件（如温度、压强等）无关，故C错误；D.若某古木的历史为H460年，则该古木碳

14的含量为现代植物的故D错误。故选A。

4

3.答案：D

解析：根据反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，x为中子；n,该核反应属于聚变

反应。

故选D。

4.答案：B

解析：根据电荷数守恒，U的电荷数为Z=90+0+2=92,根据质量数守恒，U的质量

数为A=232+l=233,U的中子数为N=A—Z=141,故选B。

5.答案：B

解析：A.轧钢厂的热轧机安装射线测厚仪可以对钢板厚度进行自动控制，故A正确，

不符合题意；

B.利用丁射线的贯穿性可以为金属探伤，但丁射线对人体细胞伤害太大，因此不能用

来透视人体，故B错误，符合题意；

C.用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，经过筛选可以培育优良品种，故C

正确，不符合题意；

D.用丁射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害，

故D正确，不符合题意。

故选B。

6.答案：B

解析：A.B衰变所释放的电子是原子核内一个中子转变成一个质子和一个电子，不能

说明原子核内有。粒子，故A错误；B.原子核的比结合能越大，原子核越稳定，故B

正确；C.太阳辐射的能量主要来源于太阳中的聚变反应，故C错误；D.由质量数守恒

和电荷数守恒可知，X的质量数为2+2-1=3，电荷数为1+1-0=2,则X为汨e,故

D错误。故选B。

7.答案：C

解析：A.原子核衰变过程中有质量亏损，会释放核能，故A错误；

B.铀238衰变为钮234,质量数减少4,为a衰变，故B错误；

C.由图可知铀238从4加衰变匕九到的时间为4.5x109年，则可知半衰期为4.5x109年，

33

故C正确；

D.外界因素不会影响半衰期大小，故D错误。

故选C。

8.答案：D

解析：A.由核反应中质量数与电荷数守恒，可知Y的质量数为0,电荷数为-1,即Y

为电子，所以该核反应为B衰变。故A错误B.XeB.Xe的核电荷数是54。故B错误;C.

2

若反应物碘-29没有初速度，则有根据/3=加1,联立，解得

r

加：々=1：54,依题意，反应物碘-129衰变前有初速度，所以衰变产物*Xe和Y在同

3140

一匀强磁场中做圆周运动的半径之比不为1:54。故C错误;D.根据加=%[9]而，解

m11

得一=了，可知经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的二。故D正

m044

确。故选D。

9.答案：D

解析：弱相互作用是引起原子核B衰变的原因，故选D.答案：D.

10.答案：A

解析：质子和中子结合为笊核的过程质量亏损为△〃?=%+%—勺由质能方程知，质

子和中子结合成气核时释放的能量为AfinAmc?=（/+?-〃已），由于气核中有两个

核子，因此笊核的比结合能为¥=/%+%-为卜2故A正确，BCD错误。故选

Ao

11.答案：C

解析：A.核聚变的核反应燃料主要是笊核和僦核，故A错误；

B.核聚变反应过程中放出大量能量，有质量亏损，故B错误；

C.根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，笊僦核聚变的核反应方程为

；H+：HTHe+[n

故C正确；

D.相同质量的核燃料，轻核聚变比重核裂变释放的核能更多，故D正确；

故选C。

12.答案：D

解析：AB.根据核反应方程，电荷数和质量数守恒可知，X为电子°遂，这个电子并非

原子核外的电子，而是由原子核内的一个中子变成一个质子的同时放出的一个电子，

故AB错误；

C.Y射线的本质就是光子流，故C错误；

D.根据

知还剩社的质量

m=%[]=lx[tg=00625g

故D正确。

故选D。

13.答案：AD

解析：AB.根据核电荷守恒和质量数守恒可知，核反应方程中的X为;He,故A正

确，B错误；C.压强、温度等外界条件不能改变放射性物质的半衰期，故C错误；

D.2；；U的中子数〃=234-92=142,故D正确。故选AD。

14.答案：BC

解析：A.在该核反应方程中，根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4,电荷

数为2,为a粒子（：He），选项A错误；B.该核反应过程中放出的能量

。=（206弓+4区）-2104，故B正确；C.根据爱因斯坦质能方程可知。=&阳2,解得

加=冬，故C正确；D.X的速度与匀强磁场方