高中物理爱因斯坦质能方程试题

（6 分）太阳内部持续不断地发生着4个质子 1H 聚变为1个氦核2 He的热核反应，核反应方程是：，已知质子、氦核、 的质量分别为 m₁、m₂、m₃，真空中的光速为 c．方程中的X表示    ，核反应中释放的核能ΔE=      。

下列说法正确的是

A．卢瑟福a粒子散射实验中，产生大角度散射的主要原因是：原子核外的电子对a粒子的吸引力较大

B．处于激发态的氢原子，从高能级向低能级跃迁时，能够向外释放光子，能级差越大，释放光子的频率越大

C．重核的裂变反应和轻核的聚变反应过程中，都有质量亏损

D．若某次核反应中，质量亏损为△m则本次核反应中释放的能量△mc（c为光速）

以下有关近代物理内容的若干叙述正确的是（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）（  ）

A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构

B．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损

D．自然界中含有少量的^14C,^14C具有放射性，能够自发地进行β衰变，因此在考古中可利用^14C测定年代

E．光电效应实验中，遏止电压与入射光的频率有关

氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m₁、m₂、m₃和m₄，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是

A．核反应方程为^21H+^31H→^42He+^10n

B．这是一个裂变反应

C．核反应过程中的质量亏损△m=m1+m2-m3

D．核反应过程中释放的核能△E=(m1+m2-m3-m4)c^2

用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（），发生核反应后生成氚核和粒子。生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为7:8，中子的质量为m，质子的质量可近似看作m，光速为c：
（1）写出核反应方程
（2）求氚核和粒子的速度大小
（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求出质量亏损。

历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV＝1.6×10^－13J)
(1)上述核反应方程为________．
(2)质量亏损为________kg.

氮核N俘获一个速度为2.3×10⁷ m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(He)，它的速度大小是8.0×10⁶ m/s，方向与反应前的中子速度方向相同．
(1)写出此核反应的方程式，求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向；
(2)此反应过程中是否发生了质量亏损，说明依据．

发生裂变的核反应方程为：，设、、的质量分别为m₁、m₂、m₃，一个中子的质量为m₄，则反应过程释放的能量为

A．（m1—m2—m3）c^2	B．（m1—m2—m3—m4）c^2
C．（m1+ m4—m2—m3）c^2	D．（m3+ m4—m1—m2）c^2

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。

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，核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为c.下列说法中正确的是

A．方程中的X表示中子（）

B．方程中的X表示正电子（）

C．这个核反应中质量亏损

D．这个核反应中释放的核能

太阳内部核反应的主要模式之一是质子-质子循坏，循环的结果可表示为 $4{}_1{}^1\text{H}\to {}_2{}^4\text{H}\text{e+2}{}_1{}^0\text{e}\text{+2}v$ ，已知 ${}_1{}^1\text{H}$ 和 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的质量分别为 $m_{\text{P}}=1.0078\text{u}$ 和 $m_{\alpha }=4.0026\text{u}$ ， $1\mathrm{u}=931\mathrm{MeV}/{\mathrm{c}}^2\mathrm{}$ ， c为光速。在4个 ${}_1{}^1\text{H}$ 转变成1个 ${}_2{}^4\text{H}\text{e}$ 的过程中，释放的能量约为（ ）           

A. $8\mathrm{MeV }$ B. $16\mathrm{MeV }$ C. $26\mathrm{MeV}$ D. $52\mathrm{MeV}$

氘核 ${}_1^{2}H$ 可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式 $6_1^{2}H\to 2_2^4\mathit{He}+2_1^{1}H+2_0^{1}n+43.15\mathit{MeV}$ 表示。海水中富含氘，已知 $1\mathit{kg}$ 海水中含有的氘核约为 $1.0\times {10}^{22}$ 个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为 $M$ 的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知 $1\mathit{kg}$ 标准煤燃烧释放的热量约为 $2.9\times {10}^{7}J$ ， $1\mathit{MeV}=1.6\times {10}^{-13}J$ ，则 $M$ 约为 $($ 　　 $)$

A．

$40\mathit{kg}$

B．

$100\mathit{kg}$

C．

$400\mathit{kg}$

D．

$1000\mathit{kg}$

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。

“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日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137（Cs）对核辐射的影响最大，其半衰期约为30年。
①请写出铯137（Cs）发生衰变的核反应方程    [已知53号元素是碘（I），56号元素是钡（Ba）]
②若在该反应过程中释放的核能为E，则该反应过程中质量亏损为    （真空中的光速为c）。
③泄露出的铯l37约要到公元      年才会有87．5％的原子核发生衰变。