质能方程知识点题库

为了验证爱因斯坦质能方程△E=△mc² ，设计了下面的实验：用动能E₁=0.9MeV的质子去轰击静止的锂核Li，生成两个α粒子，测得这两个α粒子的动能之和E=19.9MeV ．（质子、锂7核、α粒子的质量分别是1.0073u、7.016u、4.0015u ， 1u=931.5Mev）

（1）写出该核反应方程式；
（2）计算核反应过程中释放的能量△ E；
（3）通过计算说明△ E=△ mc²的正确性．

在某些恒星内部，3个α粒子结合成一个

C核，

C的质量是12.000000u ，

He的质量是4.001509u ．（已知质量亏损1u相当于释放931.5Mev的能量）

（1）写出这个核反应方程，
（2）计算这个反应中释放的能量．

科学家初步估计月球土壤中至少有100万吨“氦3”（即₂³He），它是热核聚变的重要原料如果月球开发成功，将为地球带来取之不尽的能源．已知氨3核与氘核发生聚变反应有质子流产生；

（1）写出核反应方程，
（2）若该反应中质量亏损为9.0×10^﹣³⁰kg ，且释放的能量全部转化为生成物的总动能．试计算生成物的总动能（聚变前粒子的动能可忽略不计）．

质子的质量m_p ，中子的质量为m_n ，它们结合成质量为m的氘核，放出的能量应为

（真空中的光速为c）

科学家用质子轰击锂核的实验来验证“爱因斯坦质能方程”，已知质子 $\text{[math]}$ H轰击锂核 $\text{[math]}$ Li能产生两个α粒子，m_Li=7.016u，m_H=1.0078u，m_He=4.0026u，1u相当于931.5MeV，则此核反应的方程式为，此核反应释放的核能为 MeV（保留3位有效数字）．

已知氘核（ $\text{[math]}$ H）质量为2.0141u，中子（ $\text{[math]}$ n）质量为1.0087u，氦核（ $\text{[math]}$ He）质量为3.0160u，1u相当于931.5MeV．

（1）写出两个氘核聚变成 $\text{[math]}$ He的核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相同的动能0.35MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核（ $\text{[math]}$ He）和中子（ $\text{[math]}$ n）的动能各是多少？

一个静止的铀核 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ （原子质量为232.0372u）放出一个粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核 $\text{[math]}$ （原子质量为228.0287u）．（已知：原子质量单位1u=1.67×10^﹣27kg，1u相当于931MeV）

①写出核衰变反应方程；

②算出该核衰变反应中释放出的核能．

典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出x个中子： $\text{[math]}$ ，铀235质量为m₁ ，中子质量为m₂ ，钡144质量为m₃ ，氪89的质量为m₄ ．下列说法正确的是（）

A . 该核反应类型属于人工转变 B . 该反应放出能量 $\text{[math]}$ C . x的值是3 D . 该核反应比聚变反应对环境的污染较少

原子核的结合能和质量亏损关系密切，下列说法正确的是（）

A . 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B . 原子核的比结合能越大，表明组成原子核的核子数越大，原子核就越稳定 C . 核燃料要用比结合能小的核 D . $\text{[math]}$ 衰变成α粒子和 $\text{[math]}$ ，α粒子和 $\text{[math]}$ 的质量之和一定小于 $\text{[math]}$ 的质量 $\text{[math]}$ E . 氕和氚结合成氦原子核，其质量亏损所对应的能量等于该氦原子核的结合能

用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（ $\text{[math]}$ Li），发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7：8．中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c．

（1）写出核反应方程；
（2）求氚核和α粒子的速度大小；
（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．

下列说法正确的是（）

A . 水面上的油膜在阳光照射下会呈现彩色，这是由于光的干涉造成的 B . 比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定 C . 当观察者向静止的声源运动时，接收到的声音频率等于声源发出的频率 D . 天然放射现象说明了原子核具有复杂结构

不同的原子核，其核子的平均质量m（原子核的质量除以核子数）与原子序数Z的关系如图所示。下列说法中正确的是（）

A . 随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大 B . 原子核E的比结合能比原子核F的比结合能大 C . 原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 D . 原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能

$\text{[math]}$ 核的质量为3.016050u，质子的质量为1.007277u，中子的质量为1.008665u，1u相当于931.5MeV的能量。

（1）求 $\text{[math]}$ 核的结合能；
（2） $\text{[math]}$ 核的结合能是某频率光光子能量的10⁶倍，用该频率的光照射逸出功为3.20eV的钙，求光电子的最大初动能。

静止的原子核X，自发发生反应X→Y＋Z，分裂成运动的新核Y和Z，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为E。已知X、Y、Z的质量分别为m₁、m₂、m₃ ，真空中的光速为c，求：

（1）反应放出的核能ΔE；
（2）新核Y的动能E_kY。

核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”俗称”“人造太阳”，即为人工可控热核反应堆。该装置中发生的核聚变反应是 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 聚变生成 $\text{[math]}$ ，释放能量。 $\text{[math]}$ 可以自海水中提取， $\text{[math]}$ 可由锂矿中制得。已知 $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

（1）写出该聚变的核反应方程；
（2）计算一次这样的热核反应过程释放出的能量；
（3）若将“人造太阳”产生的电能输送到城市，送电功率为 $\text{[math]}$ ，采用超高压输电，输电电压为 $\text{[math]}$ ，而这种人造太阳发电机输出的电压为 $\text{[math]}$ ，要使输电线上损耗的功率小于输送电功率的5%，求输电线的总电阻。

钴核（ $\text{[math]}$ ）放出一个 $\text{[math]}$ 粒子后衰变成一个镍核（ $\text{[math]}$ ），并伴随产生了 $\text{[math]}$ 射线。已知钴核、 $\text{[math]}$ 粒子、镍核的质量分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，下列说法正确的是（）

A . 核反应中释放的能量为 $\text{[math]}$ B . 放出的 $\text{[math]}$ 射线的穿透本领比 $\text{[math]}$ 粒子弱 C . 放出的 $\text{[math]}$ 粒子是钻原子核内中子转化而来 D . 若有16个钴原子核，经过一个半衰期后只剩下8个钻原子核

核电站一般分为两部分，一是利用原子核裂变生产蒸汽的核岛（包括核反应堆和回路系统），二是利用蒸汽驱动汽轮发电的常规岛（包括汽轮机发电系统）。某核电站装机容量是300万千瓦，核能转化为电能的效率是35%。下列说法正确的是（）

A . 反应堆中用水做慢化剂，可以起到减缓链式反应的作用 B . 从核能到电能，中间能量还转化成了内能和机械能两种形式 C . 若一直满负荷运行，参与核裂变的轴棒每年减少的质量约为3.0kg D . 若产生的电能通过同一线路进行远距离输电，相同电压下采用直流输电和交流输电输电线上损耗的电能相同

下列关于原子物理知识的叙述正确的是（）

A . β射线是由于原子核内的中子转化产生的 B . 当放射性物质的温度升高后，其半衰期会变小 C . 结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定 D . α粒子轰击金箔发生散射现象说明原子核存在复杂的内部结构

中国物理学家钱三强与何泽慧等合作，在利用中子打击铀的实验中，观察到三分裂变和四分裂变现象，如图，其中一种裂变反应式是 $\text{[math]}$ U＋ $\text{[math]}$ n→ $\text{[math]}$ Ba＋ $\text{[math]}$ Kr＋3 $\text{[math]}$ n。用 $\text{[math]}$ 分别表示 $\text{[math]}$ U、 $\text{[math]}$ Ba、 $\text{[math]}$ Kr核的质量， $\text{[math]}$ 表示n粒子的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（）

A . 链式反应能否发生跟铀原料的体积无关 B . 裂变产物 $\text{[math]}$ Ba的比结合能大于 $\text{[math]}$ U的比结合能 C . 该核反应过程中质量有所增加 D . 该核反应中放出的核能为 $\text{[math]}$

核聚变可以提供高效、清洁的能量。一种核聚变是一个质子 $\text{[math]}$ 和两个中子 $\text{[math]}$ 结合为一个氚核并放出一个光子。已知质子的质量是1.0073u，中子的质量是1.0087u， $\text{[math]}$ 的质量是3.0160u， $\text{[math]}$ 的质量是12.0000u， $\text{[math]}$ MeV，普朗克常量 $\text{[math]}$ 。

（1）写出这种核聚变的核反应方程式；
（2）求放出光子的频率；（结果保留2位有效数字）
（3）通过计算比较 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 哪个更稳定。

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