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1. 把一个静止的质子加速到0.1c,需要对它做多少功?如果从0.8c加速到0.9c,需要做多少功?已知质子的静能为938MeV。
【考点】
质量亏损与质能方程;
【答案】
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1. 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
。已知
的质量为2.0136u,
的质量为3.0150u,
的质量为1.0087u,1u=931MeV/c
2
。氘核聚变反应中释放的核能约为多少?
解答题
容易
1. 已知1L海水中可提取0.03g的氘(
),氘核和氦核(
)的质量分别为2.0141u和4.0026u,1u=931.5MeV,氘的摩尔质量为
,
。求:
(1)
1L海水中的氘全部聚变为氦,能释放出多少MeV的能量?
(2)
1kg无烟煤完全燃烧释放的能量为
, 则1L海水中的氘全部聚变所放出的能量相当于多少kg的无烟煤燃烧所释放的能量?
综合题
普通
2. 有“人造太阳”之称的“东方超环”是我国自主设计建造的世界上第一个非圆截面全超导托卡马克核聚变实验装置。“人造太阳”核聚变的反应方程为
,此反应中释放的核能为
,已知光速为c。
(1)
请确定聚变方程中Z、M的数值;
(2)
求上述聚变反应中的质量亏损
;
(3)
轻核聚变、重核裂变是两种重要的核反应类型,请你结合实际,说明它们的异同点。
综合题
普通
3. 太阳大约在几十亿年后,进入红巨星时期,其核心温度会逐渐升高。当温度升至某一温度时,太阳内部会发生氦闪:三个
生成一个
,瞬间释放大量的核能。已知
的质量是
,
的质量是
,
,其中c为光速。根据以上材料,完成下面问题:(结果保留三位有效数字)
(1)
写出氦闪时的核反应方程式;
(2)
计算一次氦闪过程释放的能量;
(3)
求
的
发生氦闪时释放的能量相当于多少千克的标准煤燃烧释放的能量?已知
的标准煤燃烧释放的能量约为
,
。
综合题
普通
1. 在医学上,可用放射性同位素锶
制成表面敷贴器,贴于体表治疗神经性皮炎等疾病。锶
会发生
衰变,其衰变产物中有钇的同位素,半衰期为28.8年。下列说法正确的是( )
A.
该衰变过程质量守恒
B.
的比结合能比衰变产物钇的同位素的比结合能大
C.
衰变所释放的电子是由原子核内的中子转变为质子时所产生的
D.
4个
原子核经过57.6年后一定还剩余1个
原子核
单选题
普通
2. 我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变释放的能量发电,典型的核反应方程为
。光速取
, 若核反应的质量亏损为1g,释放的核能为
, 则k和
的值分别为( )
A.
2,
B.
3,
C.
2,
D.
3,
单选题
容易
3. 太阳内部核反应的主要形式为
, 已知
和
的质量分别为
和
,
相当于
的能量,忽略电子的质量,太阳平均每秒损失的质量为
, 电子电荷量
, 光在真空中速度
。假设太阳损失的质量全部源自上述核反应,下列判断正确的是( )
A.
一次核反应的质量亏损为0.0286u
B.
一次核反应释放的能量约为26.6J
C.
太阳每秒释放的能量约为
D.
太阳内部平均每秒减少的
个数约为
单选题
普通
1. 一、正电子发射断层扫描(PET)是一种核成像技术。检查前,将含有放射性元素
的示踪剂注入患者体内,
原子核衰变放出正电子。正电子与患者体内的电子湮灭过程中放出一对
光子。探测器记录各处放出
光子的情况,
光子越多,该处组织越活跃。
(1)
示踪剂中的
可用高速质子轰击
得到,核反应生成的另一个粒子是( )
A.
氦原子核
B.
中子
C.
电子
D.
正电子
(2)
发生衰变放出一个正电子和一个中微子v,其核反应方程为
。
(3)
已知电子质量
, 则一对正负电子湮灭放出的
光子的总能量
MeV。
(4)
如图,圆环上均匀分布着大量探测器,在组织中的P点发生一次湮灭,放出的两个
光子分别被探测器A、B接收到,且A接收到信号比B早了
。假设
光子运动的速度大小等于真空光速c,则P点到AB连线中点的距离
cm。
综合题
普通
2. 核电池又称同位素电池,是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置,我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚
核电池,该核电池使用的燃料为
。一个静止的
发生
衰变生成新核
, 并放出
射线。已知
的质量为
,
粒子的质量为
, 动能为
, 新核
的质量为
, 动能为
, 光速为
, 普朗克常量为
。
(1)
写出
衰变的核反应方程;
(2)
求
射线的频率。
计算题
普通
3. 钚的放射性同位素
静止时衰变为铀核激发态
和α粒子,而铀核激发态U立即衰变为铀核U,并放出能量为0.097MeV的γ光子。已知Pu、U和α粒子的质量分别为
,
和
(质量亏损1u相当于释放931.5MeV的能量)衰变放出的光子的动量可忽略。
(1)
写出核反应方程;
(2)
将衰变产生的铀核U和α粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场,求铀核U和α粒子圆周运动的半径之比;
(3)
求该核反应释放的核能和α粒子的动能(结果保留两位有效数字)。
综合题
普通
1. 2022年1月,中国锦屏深地实验室发表了首个核天体物理研究实验成果。表明我国核天体物理研究已经跻身国际先进行列。实验中所用核反应方程为
,已知
、
、
的质量分别为
,真空中的光速为c,该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是( )
A.
X为氘核
B.
X为氚核
C.
D.
单选题
普通
2. 1932年,考克饶夫和瓦尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验,验证了质能关系的正确性。在实验中,锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核,随后又蜕变为两个原子核,核反应方程为
。已知
、
、X的质量分别为
、
、
,光在真空中的传播速度为c,则在该核反应中( )
A.
质量亏损
B.
释放的核能
C.
铍原子核内的中子数是5
D.
X表示的是氚原子核
单选题
普通
3. 太阳辐射的总功率约为
,其辐射的能量来自于聚变反应。在聚变反应中,一个质量为
(c为真空中的光速)的氘核(
)和一个质量为
的氚核(
)结合为一个质量为
的氦核(
),并放出一个X粒子,同时释放大约
的能量。下列说法正确的是( )
A.
X粒子是质子
B.
X粒子的质量为
C.
太阳每秒因为辐射损失的质量约为
D.
太阳每秒因为辐射损失的质量约为
多选题
普通