- 质量亏损
- 共232题
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？
正确答案
解：（1）
（2）质量亏损△m=0.0059u， △E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV
（3）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即
所以钍核获得的动能
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子。科学研究表明其核反应过程是：α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核。设α粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核质量为m3，不考虑相对论效应。
（1）α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？
（2）求此过程中释放的核能。
正确答案
解：（1）设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0=（m1+m2）v
解得
（2）核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2－m3
反应过程中释放的核能△E=△m·C2=（m1+m2－m0－m3）C2
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．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，并释放一个中子了．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=3.00×108m/s，结果取二位有效数字）
正确答案
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，
（2）根据爱因斯坦质能方程得，△E=△mc2=（2.0141+3.0160-4.0026-1.0087）×10-27×（3×108）2×1.66×10-27×9×1016J=2.8×10-12J．
（3）设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得，Pt=
代入数据解得m=23kg．
答：（1）核反应方程为
（2）这个核反应释放出来的能量为2.8×10-12J．
（3）每年要消耗氘的质量为23kg．
（选修模块3-4）
（1）以下说法中正确的是______：
A．简谐运动过程中质点速度变化周期和动能变化周期是相同的
B．由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量小于静止时的质量
C．声波、电磁波等一切波都能发生干涉现象
D．激光能像无线电波那样被调制用来传递信息
（2）如图所示，一平行光束照射到平行玻璃砖的上表面，经折射后从下表面射出，射出的光线______（“平行”或“不平行”）．如果调整平行光的入射方向，光线______（“能”或“不能”）在下表面发生全反射．
（3）湖面上有两片树叶A、B相距18m，一列水波正在湖面上从A向B传播，树叶每分钟完成20次全振动，A叶处于波峰时，B叶正在波谷，两树叶间还有一个波峰．求水波的波速．
正确答案
（1）A：因为速度图象是正弦（余弦）函数，而动能是速度的平方，也就是正弦（余弦函数）的平方，其周期变为原来的一半，故A错误．
B：由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量大于于静止时的质量，故B错误．
C：只要是波就能发生干涉和衍射现象，故C正确．
D：计算机技术传递的是2进制数：0，1；可用激光的明灭来表示0，1；故可用来传递信息，故D正确．
故选：CD
（2）根据折射定律做出光路图如图：
因为上下两个表面平行，故在两个面上折射时第一次折射的折射角是第二次折射的入射角，根据折射定律，第一次的入射角等于第二次的折射角，故射出光线应平行．
根据光路是可逆的，因为两界面平行，故能射入就能射出．即：如果调整平行光的入射方向，光线不能在下表面发生全反射．
（3）树叶每分钟完成20次全振动，周期T=
A叶处于波峰时，B叶正在波谷，两树叶间还有一个波峰，故AB两点相距1.5个波长，即：1.5λ=18m，得：λ=12m
由：v=
v=
故答案为：（1）CD；（2）平行；不能；（3）4m/s
如下一系列核反应是在恒星内部发生的，
P+412C→712N
712N→612C+e++v
P+612C→714N
P+714N→815O
815O→715N+e++v
P+715N→612C+α
其中p为质子，α为α粒子，e+为正电子，ν为一种中微子．已知质子的质量为mp=1.672648×10-27kg，α粒子的质量为mα=6.644929×10-27kg，正电子的质量为me=9.11×10-31kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c=3.00×108m/s．试计算该系列核反应完成后释放的能量．
正确答案
为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系列反应最终等效为：
4p--→α+2e++2ν
设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得：4mpc2=mαc2+2mec2+Q，
代入数值可得：Q=3.95×10-12J．
故该系列核反应完成后释放的能量为Q=3.95×10-12J．
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