2025届高考物理一轮复习专题训练 原子核与核能

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 原子核与核能，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

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，方程中X表示某种粒子，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
B.若使的温度降低，其半衰期会不变
C.经过，一定质量的占开始时的
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α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β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
3．2023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，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．钍是一种放射性元素，广泛分布在地壳中。钍经中子轰击可得到核燃料铀（U），其反应方程为，此反应能将地球上现有的钍资源变成潜在的核燃料，是一种前景十分可观的能源材料。以分别表示铀的电荷数、中子数、质量数，下列判断正确的是( )
A.，，B.，，
C.，，D.，，
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γ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γ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.β衰变时原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β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.核反应方程中X为
7．图为铀238衰变为钍234过程中铀核质量随时间变化图像，则( )
A.原子核衰变过程中不释放核能B.铀238衰变为钍234同时放出电子
C.铀238半衰期为年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，気的含量最高，其次还有碘-129、钌-106、碳-14、钴-60、锶-90、铯-134、铯-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，则下列说法正确的是( )
A.该核反应为α衰变
B.Xe的核电荷数是129
C.衰变产物和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
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β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．已知氘核的质量为，质子的质量为，中子的质量为，光速为c，则氘核的比结合能为( )
A.B.
C.D.
11．2023年4月13日，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.氘氚核聚变的核反应方程为
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，其中金属钍具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤，同时伴随有γ射线产生，其方程为，钍的半衰期为24天，则下列说法中正确的是( )
A.X是钍核中的一个质子转化成一个中子时产生的
B.X为钍核外的电子
C.γ射线的本质就是高速中子流
D.钍经过96天后还剩
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钚238（），RTG可以连续工作多年甚至数十年，钚238的半衰期约为87年，其衰变方程为。下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为
B.核反应方程中的X为
C.增大压强，可使钚238的半衰期增大为90年
D.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。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，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
C.该核反应过程中的质量亏损可以表示为
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。镍会发生β衰变，用它制成的大容量核电池，续航可超百年。已知镍发生β衰变过程中的质量亏损为，真空中光速为c。下列判断正确的是( )
A.镍63的衰变方程为
B.β粒子来源的核反应方程为
C.升高镍63的温度，可使其半衰期缩短
D.镍63发生衰变时释放的能量为
三、填空题
16．若将一块质量为m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
其中X、Y、Z所代表的粒子分别为______、______、______。（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。某核电池中一个原子核释放一个α粒子变为核，放出的核能为E。已知核的质量为，核的质量为，真空中的光速为c。
（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，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，一定质量的占开始时的，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α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β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11460年，则该古木碳14的含量为现代植物的，故D错误。故选A。
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，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，根据质量数守恒，U的质量数为，U的中子数为，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γ射线的贯穿性可以为金属探伤，但γ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γ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.β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β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，电荷数为，则X为，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衰变为钍234，质量数减少4，为α衰变，故B错误；
C.由图可知铀238从衰变到的时间为年，则可知半衰期为年，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β衰变。故A错误的核电荷数是54。故B错误;C.若反应物碘-29没有初速度，则有，根据，联立，解得，依题意，反应物碘-129衰变前有初速度，所以衰变产物和Y在同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，解得，可知经过3140万年后，核污水中的碘-129含量约为原来的。故D正确。故选D。
9．答案：D
解析：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，故选D.答案：D.
10．答案：A
解析：质子和中子结合为氘核的过程质量亏损为由质能方程知，质子和中子结合成氘核时释放的能量为由于氘核中有两个核子，因此氘核的比结合能为故A正确，BCD错误。故选A。
11．答案：C
解析：A.核聚变的核反应燃料主要是氘核和氚核，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，氘氚核聚变的核反应方程为
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，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.γ射线的本质就是光子流，故C错误；
D.根据
知还剩钍的质量
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，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.的中子数，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α粒子（），选项A错误；B.该核反应过程中放出的能量，故B正确；C.根据爱因斯坦质能方程可知，解得，故C正确；D.X的速度与匀强磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故D错误。故选BC。
15．答案：BD
解析：根据核反应方程的电荷数守恒、质量数守恒可知，A项错误；β粒子来源于原子核中的中子，其核反应方程为，B项正确；放射性元素的半衰期与温度无关，C项错误；根据质能方程可知，D项正确。
16．答案：不变；
解析：半衰期与外部条件无关，将一块质量为m的放射性碳-14带上木星，则该碳-14的半衰期不变。若碳-14元素的半衰期为T，经过4T后，剩余的碳-14质量为。
17．答案：中子；质子；电子
解析：质子电荷数为1、质量数为1，中子电荷数为0、质量数为1，电子电荷数为-1、质量数为0，核反应过程质量数和电荷数守恒。由可知，Z为电子。由可知，X为中子，Y为质子，若X为质子，则Y的电荷数为2、质量数为1，不符合。
18．答案：（1）（2）
解析：（1）根据质量数守恒和电荷数守恒可得该衰变的核反应方程
（2）损失的质量
根据质能方程
联立可得