高中物理爱因斯坦质能方程试题

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个氢核转化成一个氦核和两个正电子并放出能量．已知质子的质量ｍｐ＝１．００７３ｕ， α粒子的质量ｍα＝４．００１５ｕ，电子的质量ｍｅ＝０．０００５ｕ．１ｕ的质量相当于９３１．５ＭｅＶ的能量．
①写出该热核反应方程；
②一个氢核反应平均释放出多少ＭｅＶ的能量？（结果保留４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。

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。

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。
(1)核反应堆中的“燃料”是，完成下面的核反应方程式：；
(2)一座100万千瓦的核电站，每年需要多少浓缩铀? 已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶(sr)核的质量为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u。1u=1.66×10^-27kg，浓缩铀中铀235的含量占2％。
(3)同样功率(100万千瓦)的火力发电站，每年要消耗多少吨标准煤?(已知标准煤的热值为2.93×10⁴KJ/kg)
(4)为了防止铀核裂变产物放出的各种射线对人体的危害和对环境的污染，需采取哪些措施?(举两种)

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？

静止在匀强磁场中的放射性原子核X发生衰变，衰变后带电粒子运动速度和磁感线垂直，两轨迹圆半径之比，带电粒子在轨迹圆上运动的周期之比。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m。
(1)该衰变为          衰变。(填“”或“”)
(2)写出核反应方程(反冲核的元素符号可用Y表示)：          。
(3)计算射线粒子和反冲核的动能。

“人造太阳”并不是像太阳一样悬挂在天空，而是建造在地球上的受控热核聚变反应堆或核聚变电站，它能像太阳一样通过核聚变反应放出能量，进而发电，在合肥科学岛，我国最新一代核聚变实验装置“EAST”首次成功获得电流超过200 kA．时间近3 s的高温等离子放电，人造太阳能来自下面的反应：4个质子(氢核)聚变成1个a粒子，同时发射2个正电子和2个没有静止质量的中微子，“人造太阳”的总功率为P，质子、氢核、正电的质分别为，真空中的光速为c．
(1)写出核反应方程；
(2)求核反应所释放的能量△E
(3)求在时间内参与上述热核反应的质子数目。

“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    ．

2011年3月11日，日本发生里氏9.0级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有和两种放射性元素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射，其中的衰变方程为 ，其半衰期为8天。下列说法正确的是(    )

A．该核反应是衰变

B．原子核中含有78个中子

C．经过16天，75％的原子核发生了衰变

D．虽然该反应出现质量亏损，但核反应前后的原子核总质量数不变

(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.

钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和粒子，而铀核激发态 立即衰变为铀核，并放出能量为0.097MeV的光子。衰变放出的光子的动量可忽略.已知：、和粒子的质量分别为=239.0521u、=235.0439u和="4.0026u" ，1u相当于931.5MeV
①写出的衰变方程
②求铀核和粒子刚产生时动能大小之比
③求粒子的动能(计算结果保留三位有效数字)

太阳向空间辐射太阳能的功率大约为3.8×10²⁶W，太阳的质量为2.0×10³⁰Kg。太阳内部不断发生着四个质子聚变为一个氦核的反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳能源。（M_p=1.0073u,M_α="4.0292u," M_e="0.00055u," 1u=931MeV）。试求：
（1）写出这个核反应的核反应方程。
（2）这一核反应释放出多少能量？
（3）太阳每秒钟减少的质量为多少？

(9分)某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氡浓度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体健康。原来静止的氡核(R_n)发生一次α衰变生成新核钋(P_o)，并放出一个能量为E₀＝0.09 MeV的光子。已知放出的α粒子动能为E_α＝5.55 MeV；忽略放出光子的动量，但考虑其能量；1 u ＝931.5 MeV/ c² 。
①写出衰变的核反应方程；
②衰变过程中总的质量亏损为多少？(保留三位有效数字)。

在实验室内较精准地测量到的双衰变事例是在1987年公布的，在进行了7960小时的实验后，以68%的置信度认出发生的36个双衰变事例，已知静止的发生双衰变时，将释放出两个电子和两个中微子（中微子的质量数和电荷数都为零），同时转变成一个新核X，则X核的中子数为    ；若衰变过程释放的核能是E，真空中的光速为c，则衰变过程的质量亏损是      ．

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