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简答题

一个和一个α粒子结合成为一个,并放出5.6 MeV能量。若和α粒子共有130 g,且刚好完全反应,则共放出多少能量?反应中总质量亏损为多少?

正确答案

解:先算出130 g与α粒子的混合物若能完全反应,应有多少对与α粒子

因每对粒子放出5.6 MeV能量,故总能量E=5.6n MeV=5.6×6.02×1024 MeV=3.37×1025 MeV

则对应的质量亏损为=6×10-5 kg

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简答题

已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量,问1 kg铀完全裂变能释放多少能量?相当于多少t热值为 2.94×107 J/kg的煤所放出的能量?

正确答案

解:(1)1 kg铀235中含有的原子核数为个=2.562×1024

每个铀核裂变能放出200 MeV的能量,则1 kg铀核裂变能释放△E=2.562×1024×200 MeV=5.124×1026 MeV=5.124×1032×1.6×10-19 J=8.2×1013 J

(2)设与1 kg铀235相当的优质煤是m kg,则

m×2.94×107 J/kg=8.2×1013 J

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简答题

试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量。(氘核的质量为2.013 6 u,氚核的质量为3.016 6 u,氦核的质量为4.002 6 u,中子的质量为1.008 7 u)

正确答案

解:设弹壳内装的是氘和氚轻元素,它们在高温下聚变生成氦,核聚变方程为

当一个氘核与一个氚核发生反应时放出的能量为△E=△m·c2=(2.013 6+3.016 6-4.002 6-1.008 7)×931.5 MeV=17.6 MeV

1 kg氦中所含的原子核数目为

这样合成1 kg氦核时所放出的总能量为E=N.△E=1.5×1026×17.6 MeV=2.64×1027MeV

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简答题

已知氚核的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u,求核子结合成氚核时释放的核能。

正确答案

解:质子和两个中子形成氚核的核反应方程为

一个质子和两个中子结合成氚核时质量亏损为△m=[(1.007 277+2×1.008 665)-3.016 050]u=0.008 557 u

若取1 u=1.66×1027kg,则△E=△mc2=0.008 577×1.66×10-27×(3.0×108)2 J≈1.28×10-12 J

若取与1u质量相当的能量为931.5 MeV,则△E=0.008 557×931.5 MeV=7.97 MeV

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简答题

在正负电子“湮灭”实验中,产生的两个光子的总能量是多少?(已知me=0.000 549 u)

正确答案

解:正、负电子“湮灭”造成质量亏损,生成核能,以光子的形式存在,由质能方程可求出总能量

核反应方程为

反应前,正、负电子的总质量为5.49×10-4 u×2=1.098×10-3 u

反应后生成物是两个光子,它们的质量为零,则质量亏损为:△m=1.098×10-3 u

相应放出的光子的能量△E=1.098×10-3×931.5 MeV=1.02 MeV

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