质能方程知识点题库

一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m₁、m₂、m₃ ，普朗克常量为h ，真空中的光速为c ．写出核反应方程并求该光子的波长．

下列说法正确的是（）

A . 核子结合为原子核时总质量将增加 B . 天然放射现象说明原子具有核式结构 C . 发生核反应时遵守电荷守恒和质量守恒 D . 原子核发生一次β衰变核内增加一个质子

已知质子、中子、氘核的质量分别是m₁、m₂、m₃ ，光速为c．在质子和中子结合成氘核的过程中（）

A . 释放的能量为（m₁+m₂+m₃ ）c² B . 释放的能量为（m₁+m₂﹣m₃）c² C . 吸收的能量为（m_l+m₂+m₃）c² D . 吸收的能量为（m_l+m₂﹣m₃ ）c²

下列说法正确的是（）

A . β射线的速度接近光速，一张普通白纸就可以挡住 B . 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C . 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大 D . 比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能

为确定爱因斯坦的质能方程△E=△mc²的正确性，设计了如下实验：用动能为E₁=0.60MeV的质子轰击静止的锂核 $\text{[math]}$ ，生成两个α粒子，测得两个α粒子的动能之和为E₂=19.9MeV，已知质子、α粒子、锂粒子的质量分别取m_α=4.0015μ、m_p=1.0073μ、m_Li=7.0160μ，求：

（1）写出该反应方程．
（2）通过计算说明△E=△mc²正确．（1u=1.6606×10^﹣27㎏）

在自然界，“氮.4”的原子核有两个质子和两个中子，称为玻色子；而“氦﹣3”只有一个中子，称为费米子﹣“氦﹣3”是一种目前已被世界公认的高效、滴洁、安全、廉价的核聚变发电燃料．

（1）质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如 $\text{[math]}$ 的“镜像核”，同样 $\text{[math]}$ 也是 $\text{[math]}$ 的“镜像核”，则下列说法正确的是

A . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 互为“镜像核” B . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 互为“镜像核” C . β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子 D . 核反应 $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$ 的生成物中有α粒子，该反应是α衰变
（2）围绕一不稳定原子核轨道的电子可被原子核俘获，使原子序数发生变化（例如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”），发生这一过程后，新原子核

A . 带负电 B . 与原来的原子不是同位素 C . 比原来的原子核多一个质子 D . 比原来的原子核多一个中子
（3）宇宙射线每时每刻都在地球上引起核反应．自然界的¹⁴C大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮﹣14”产生的，核反应方程式为 $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$ ．若中子的速度为v₁=8×10⁶m/s，反应前“氮﹣14”的速度认为等于零．反应后生成的¹⁴C粒子的速度为v₂=2.0×10⁵m/s，其方向与反应前中子的运动方向相同．
①求反应中生成的另一粒子的速度：
②假设此反应中放出的能量为0.9MeV，求质量亏损．

我国自行设计并研制的“人造太阳”﹣﹣﹣托卡马克实验装置，热核反应进行的聚变反应方程式为 $\text{[math]}$ H+ $\text{[math]}$ H→ $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ n，其中反应原料氘（ $\text{[math]}$ H）富存于海水中，氚（ $\text{[math]}$ H）可以通过中子轰击锂核（ $\text{[math]}$ Li）产生一个氚核（ $\text{[math]}$ H）和一个新核的人工转变方程式为 $\text{[math]}$ Li+→+ $\text{[math]}$ H；如果一个氘核和一个氚核发生核聚变时，平均每个核子释放的能量为5.6×10^﹣13J．则该聚变过程中的质量亏损为kg；（已知光速为3.0×10⁸m/s）

中子的质量为1.0087u，质子的质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u．中子和质子结合成氘核时释放的能量为J．计算结果取两位有效数字.1u=1.7×10^﹣27kg．

以下说法正确的是（）

A . 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为： $\text{[math]}$ He+ $\text{[math]}$ N→ $\text{[math]}$ O+ $\text{[math]}$ H B . 铀核裂变的核反应是： $\text{[math]}$ U→ $\text{[math]}$ Ba+ $\text{[math]}$ Kr+2 $\text{[math]}$ n C . 质子、中子、α粒子的质量分别为m₁、m₂、m₃ ．两个质子和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是：（2m₁+2 m₂﹣m₃）c² D . 原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ₁的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长λ₂的光子，已知λ₁＞λ₂ ．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为 $\text{[math]}$ 的光子

某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 $\text{[math]}$ ＋ $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ ＋Q₁ $\text{[math]}$ ＋ $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ ＋X＋Q₂ ．方程式中Q₁、Q₂表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

原子核	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
质量/u	1.0078	3.0160	4.0026	12.0000	13.0057	15.0001

以下推断正确的是（）

A . X是 $\text{[math]}$ ，Q₂>Q₁ B . X是 $\text{[math]}$ ，Q₂>Q₁ C . X是 $\text{[math]}$ ，Q₂<Q₁ D . X是 $\text{[math]}$ ，Q₂<Q₁

北京时间2016年12月10日，由中国研制的热核聚变堆核心部件在国际上率先通过认证，这是中国对国际热核聚变实验堆项目的重大贡献．国际热核聚变实验堆计划，目的是实现可以控制的核聚变反应，探索利用核聚变能量的方式，其产生能量的原理和太阳发光发热的机理相似﹣在同位素氘和氚聚变成一个氦核的过程中释放出能量．

（1）已知氘核、氚核、氦核、中子的质量分别为m₁、m₂、m₃、m₄ ，普朗克常量为h，真空中的光速为c，写出该核反应中释放出的核能全部以γ光子的形式释放，求辐射出的γ光子的波长．
（2）若m₁=2.0141u、m₂=3.0161u、m₃=4.0026u和m₄=1.0087u，1u相当于931.5MeV的能量，求该反应释放出的能量（以MeV为单位，结果保留三位有效数字）．

太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能。已知质子的质量m_p=1.0073 u，α粒子的质量m_α=4.0015 u，电子的质量m_e=0.0005 u。1 u的质量相当于931.5 MeV的能量，太阳每秒释放的能量为3.8×10²⁶J，则下列说法正确的是（）

A . 这个核反应方程是 $\text{[math]}$ B . 这一核反应的质量亏损是0.0277 u C . 该核反应释放的能量为 $\text{[math]}$ D . 太阳每秒减少的质量为 $\text{[math]}$

1956年吴健雄用半衰期为5.27年的 $\text{[math]}$ 放射源对李政道和杨振宁提出的在弱相互作用中宇称不守恒进行实验验证。 $\text{[math]}$ 的衰变方程式为 $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ ＋X＋ $\text{[math]}$ （其中 $\text{[math]}$ 是反中微子，它的电荷为零，质量可认为等于零）。下列说法正确的是（）

A . X是电子 B . 增大压强，可使 $\text{[math]}$ 的半衰期变为6年 C . $\text{[math]}$ 衰变能释放出X，说明了原子核中有X D . 若该衰变过程中的质量亏损为△m，真空中的光速为c，则该反应释放的能量为△mc²

一个静止的镭核 $\text{[math]}$ 发生衰变放出一个粒子变为氡核 $\text{[math]}$ ，已知镭核226质量为226.0254 u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子的质量为4.0026 u，1u相当于931.5 MeV的能量。(计算结果保留小数点后两位)

（1）写出核反应方程；
（2）求镭核衰变放出的能量；
（3）若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能。

对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc² ，下列说法正确的是（　　）

A . 获得一定的能量，质量也相应的增加一定的值 B . 物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系 C . 根据ΔE＝Δm·c² ，可知质量减少能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量 D . 根据ΔE＝Δm·c²可以计算核反应中释放的核能

现代科学研究表明，太阳可以不断向外辐射能量，其来源是它内部的核聚变反应，其中主要的核反应方程是 4 个质子和 2 个负电子聚合在一起，并释放核能。在地球上与太阳光垂直的表面上，单位面积接收到的太阳能辐射功率为P。已知普朗克常量 h，光速 c，太阳到地球之间的距离为 r₀。若太阳“释放的核能”最后都以可见光的形式辐射，其平均频率为 v，球面面积公式 S=4πr²。求：

（1）写出太阳的核聚变反应方程；
（2）太阳发出的光子的平均动量大小；
（3）地球上与太阳光垂直且面积为 S 的平面，在t时间内接收到的太阳辐射光子个数；
（4）每年太阳由于核聚变所减少的质量。（设一年的时间为 t₀）

原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是（）

A . $\text{[math]}$ Li核的结合能约为15MeV B . $\text{[math]}$ Kr核的结合能比 $\text{[math]}$ U核大 C . 两个 $\text{[math]}$ H核结合成 $\text{[math]}$ He核时吸收能量 D . $\text{[math]}$ U核的平均核子质量比 $\text{[math]}$ Kr核的大

2020年12月8日，月表最强“打工人”嫦娥四号迎来从地球出发两周年纪念日。已知嫦娥四号上有一块备用的核燃料电池，能在夜里为其提供动力，核燃料为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 核的核反应式为 $\text{[math]}$ ，已知 $\text{[math]}$ 核、 $\text{[math]}$ 核以及 $\text{[math]}$ 核的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。则下列说法正确的是（　　）

A . $\text{[math]}$ 核比 $\text{[math]}$ 核多四个中子 B . 该反应释放的核能为 $\text{[math]}$ C . 该核反应的类型为 $\text{[math]}$ 衰变 D . 该核反应的速度随处环境的压强和温度的变化而发生改变

未来科学大奖于9月12日在北京公布2021年获奖名单。“物质科学奖”获得者张杰，表彰他通过调控激光与物质相互作用产生精确可控的超短脉冲快电子束，并将其应用于实现超高时空分辨高能电子衍射成像和激光核聚变的快点火研究，这为核聚变的和平应用奠定了基础。某核聚变反应核反应方程式为 $\text{[math]}$ ，反应前氘核（ $\text{[math]}$ ）的质量为 $\text{[math]}$ ，氚核（ $\text{[math]}$ ）的质量为 $\text{[math]}$ ，反应后氦核（ $\text{[math]}$ ）的质量为 $\text{[math]}$ ， x的质量为 $\text{[math]}$ ，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（）

A . 该聚变反应属于 $\text{[math]}$ 衰变 B . x粒子为质子 C . 该反应是目前核电站的工作原理 D . 核反应放出的能量为 $\text{[math]}$

月球储藏大量可控核聚变理想燃料氦3（ $\text{[math]}$ ），2020年12月1日，我国“嫦娥五号”探测器成功着陆月面后开始“挖土”，并成功带回地球供科学研究。可控核聚变可以采用 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ 是质子 B . 核聚变过程发生质量亏损，释放核能 C . $\text{[math]}$ 是中子 D . $\text{[math]}$ 比 $\text{[math]}$ 的原子核更稳定

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