高中物理爱因斯坦质能方程试题

（1）(4分)下列说法正确的是

A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量

B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的

C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期

D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

（2）(8分)云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次衰变。粒子的质量为m，带电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的迹道半径为R，试求在衰变过程中的质量亏损。

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H＋C→N＋Q₁， H＋N→C＋X＋Q₂，方程中Q₁、Q₂表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

原子核	H	He	He	C	N	N
质量/u	1.007 8	3.016 0	4.002 6	12.000 0	13.005 7	15.000 1

则X是____，Q₂____Q₁（填“大于”、“等于”或“小于”）．

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

利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．核电站消耗的“燃料”很少，但功率却很大，目前，核能发电技术已经成熟，我国已具备了发展核电的基本条件. 已知铀核的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，锶(Sr)核的质量为89.9077 u，氙(Xe)核的质量为135.9072 u．1 u＝1.66×10^-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。
（1）核反应堆中的“燃料”是U，完成下面的核反应方程式：U＋n→Sr＋Xe＋10n；
（2）一个铀核发生裂变所释放出的能量是多少？
（3）一座100万千瓦的核电站每年放出的热量是3.2×10¹⁶ J。则每年需要多少吨浓缩铀？

静止的氡核Rn放出α粒子后变成钋核Po，α粒子动能为E_α。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（      ）

A．

B．0

C．

D．

2010年上海世博会倡导“绿色世博”和“低碳世博”的理念,世博会中国主题馆“东方之冠”高大68米的屋顶台上“镶嵌”有与建筑相融合的太阳能光伏组件,屋面太阳能板面积达3万多平方米,是目前世界最大的单体面积太阳能屋面,上海世博会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电.
科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(H)转化成一个氦核和两个正电子(e)并放出能量．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．
(1)写出该热核反应方程；
(2)一次这样的热核反应过程释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)

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）

我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克” (英名称：EAST，俗称“人造太阳”)。设可控热核实验反应前氘核（）的质量为m₁，氚核（）的质量为m₂，反应后氦核（e）的质量为m₃，中子（）的质量为m₄。光速为c。下列说法中不正确的是（  ）

A．这种装置中发生的核反应方程式是

B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4

C．核反应放出的能量等于 (m1+m2–m3–m4 )c^2

D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同

下列说法正确的是_________。

A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出了“原子核式结构”学说

B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变

C．质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是

D．U衰变为Rn要经过4次衰变和2次衰变

已知质子、中子、氘核质量分别是m₁、m₂、m₃，光速为c。则质子和中子结合成氘核的过程中

A．吸收的能量为（m1+m2+m3）c^2

B．吸收的能量为（m1+m2-m3）c^2

C．释放的能量为（m1+m2+m3）c^2

D．释放的能量为（m1+m2-m3）c^2

如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（）沿着与+x以一定夹角释放一个粒子后衰变成氡核（）。粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场，N点到O点的距离为，已知OA间距离为，粒子质量为，电荷量为q，氡核的质量为，真空中的光速为c。

（1）写出镭核的衰变方程；
（2）求粒子的速度；
（3）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时的质量亏损。（用题中已知量表示）

太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1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的能源
(1)写出这个核反应方程；
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×10²⁶ J，则太阳每秒减少的质量为多少？
(4)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年.(太阳质量M＝2×10³⁰ kg,m_p＝1.007 3 u，m_He＝4.001 5 u，m_e＝0.000 55 u)

核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。核电站就是利用核反应堆释放的核能转化为电能。
（1）核反应方程式U+⁰₁n→Ba+Kr+3 ⁰₁n 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，以m_U、m、分别表示U、Ba、Kr核的质量，m_n、m_p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，求在上述核反应过程中放出的核能△E。
（2）有一座发电能力为P=1.00×10⁶kW的核电站，核能转化为电能的效率η=40%。假定反应堆中发生的裂变反应全是本题（1）中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能△E=2.78J，U核的质量。求每年（1年=3.15×10⁷s）消耗的U的质量。

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

(1)2011年中国宣布突破快中子增殖反应堆技术，使核反应原料利用率提升到百分之六十以上．第一代核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料．在快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238(U)吸收快中子后变成铀239(U)，铀239很不稳定，经过________次β衰变后变成钚239(Pu)，从而实现核燃料的增殖．铀238转变为钚239的全过程的核反应方程式为____________________________________________.
(2)如图所示，长为L＝2 m的木板A质量为M＝2 kg，A静止于足够长的光滑水平面上，小物块B(可视为质点)静止于A的左端，B的质量为m₁＝1 kg，曲面与水平面相切于M点．现让另一小物块C(可视为质点)从光滑曲面上离水平面高h＝3.6 m处由静止滑下，C与A相碰后与A粘在一起，C的质量为m₂＝1 kg，A与C相碰后，经一段时间B可刚好离开A，g＝10 m/s².求A、B之间的动摩擦因数μ.