高中物理爱因斯坦质能方程试题

太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为 $4{}_1{}^1\text{H}\to {}_2{}^4\text{H}\text{e+2}{}_1{}^0\text{e}\text{+2}v$ ，已知 ${}_1{}^1\text{H}$ 和 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的质量分别为 $m_{\text{P}}=1.0078\text{u}$ 和 $m_{\alpha }=4.0026\text{u}$ ， $1\mathrm{u}=931\mathrm{MeV}/{\mathrm{c}}^2\mathrm{}$ ， c为光速。在4个 ${}_1{}^1\text{H}$ 转变成1个 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的过程中，释放的能量约为（ ）           

A. $8\mathrm{MeV }$ B. $16\mathrm{MeV }$ C. $26\mathrm{MeV}$ D. $52\mathrm{MeV}$

大科学工程"人造太阳"主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是： ${}_1{}^{2}H+{}_1{}^{2}H\to {}_2{}^{3}He+{}_0{}^{1}n$ ，已知 ${}_1{}^{2}H$ 的质量为 $2.0136u$ ， ${}_2{}^{3}He$ 的质量为 $3.0150u$ ， ${}_0{}^{1}n$ 的质量为 $1.0087u$ ， $1u=931\mathit{MeV}/c^2$ ． 氘核聚变反应中释放的核能约为（　　）

A．

3.7MeV

B．

3.3MeV

C．

2.7MeV

D．

0.93MeV

氘核 ${}_1^{2}H$ 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 $6_1^{2}H\to 2_2^4\mathit{He}+2_1^{1}H+2_0^{1}n+43.15\mathit{MeV}$ 表示。海水中富含氘，已知 $1\mathit{kg}$ 海水中含有的氘核约为 $1.0\times {10}^{22}$ 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 $M$ 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知 $1\mathit{kg}$ 标准煤燃烧释放的热量约为 $2.9\times {10}^{7}J$ ， $1\mathit{MeV}=1.6\times {10}^{-13}J$ ，则 $M$ 约为 $($ 　　 $)$

A．

$40\mathit{kg}$

B．

$100\mathit{kg}$

C．

$400\mathit{kg}$

D．

$1000\mathit{kg}$

一静止的U核经一次α衰变成为一个新核，释放出的总动能为4.76 MeV.问此衰变后新核的动能为多少MeV？

用初动能为E₁=0.6MeV的质子轰击静止锂核生成2个α粒子．己知质子质量m_p=1.0078u，α粒子的质量 m_a="4.0026" u，锂核质量m_Li="7.0160" u，质子的质量m_H="1.0078" u，．试回答下列问题(1 u相当于931.5MeV)
(1)写出核反应方程式
(2)核反应中释放出的能量ΔE
(3)核反应释放的能量全部用来增加了两个α粒子的动能，则核反应后两个α粒子具有总动能是多少?

用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（），发生核反应后生成氚核和粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为7:8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c：
（1）写出核反应方程
（2）求氚核和粒子的速度大小
（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求出质量亏损。

卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为：。已知氮核质量为m_N=14.00753u，氧核的质量为m_O=17.00454u，氦核质量m_He=4.00387u，质子（氢核）质量为m_p=1.00815u。（已知：1uc²=931MeV，结果保留2位有效数字）求：
（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？
（2）若入射氦核以v₀=3×10⁷m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1:50。求氧核的速度大小。

一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个a粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287 u ）。（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假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？

一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，有：（   ）

A．该原子核发生了α衰变

B．该原子核发生了β衰变

C．那个打出衰变粒子的反冲核沿小圆做逆时针方向运动

D．该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加

一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个a粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287 u ）。（已知：原子质量单位，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；
③假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？

一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个a粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287 u ）。（已知：原子质量单位，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；
③假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？

（6 分）太阳内部持续不断地发生着4个质子 1H 聚变为1个氦核2 He的热核反应，核反应方程是：，已知质子、氦核、 的质量分别为 m₁、m₂、m₃，真空中的光速为 c．方程中的X表示    ，核反应中释放的核能ΔE=      。

核聚变能量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。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u， 1u=1.66×10^－27kg。
（1）写出氘和氚聚合的反应方程；
（2）试计算这个核反应释放出来的能量；
（3）若建一座功率为3.0×10⁵kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？（一年按3.2×10⁷s计算，光速c=3.0×10⁸m/s，结果取二位有效数字）

卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为：。已知氮核质量为m_N=14.00753u，氧核的质量为m_O=17.00454u，氦核质量m_He=4.00387u，质子(氢核)质量为m_p=1.00815u。(已知：1uc²=931MeV，结果保留2位有效数字)
求：（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？
（2）若入射氦核以v₀=3×10⁷m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核。反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1:50。求氧核的速度大小。

“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（ X）俘获一个核外电子，使其内部的一个质子变为中子，并放出一个中微子，从而变成一个新核（Y）的过程，中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，写出这种衰变的核反应方程式    ．生成的新核处于激发态，会向基态跃迁，辐射光子的频率为v，已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，则此核反应过程中的质量亏损为    ．