高中物理爱因斯坦质能方程试题

如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（）沿着与+x以一定夹角释放一个粒子后衰变成氡核（）。粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场，N点到O点的距离为，已知OA间距离为，粒子质量为，电荷量为q，氡核的质量为，真空中的光速为c。

（1）写出镭核的衰变方程；
（2）求粒子的速度；
（3）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时的质量亏损。（用题中已知量表示）

核聚变能量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。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=3.0×10⁸m/s，结果取二位有效数字）

在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个12 6C核，已知12 6C核的质量为1.99302×10^-26kg，α粒子的质量为6.64672×10^-27kg，真空中光速c=3×10⁸m/s，这个核反应方程是               ，这个反应中释放的核能为          。（结果保留一位有效数字）

一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U + 1 0n → X + 94 38Sr + 2 1 0n，则下列说法正确的是（     ）

A．新核X中含有54个质子

B．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理

C．因为裂变释放能量，根据E=mc^2，所以裂变后的总质量数增加

D．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少

一个锂核（）受到一个质子（）轰击变为2个a粒子（）．已知质子的质量为1. 672 6×10kg，锂原子的质量为11. 650 5×10kg，一个a原子的质量为6. 6467×10kg.写出该核反应的方程________，该核反应释放的核能是________J．（真空中光速c=3.0×10m/s）

下列说法正确的是

A．卢瑟福通过α粒子散射实验确定了原子核是由质子和中子组成的

B．γ射线是核反应过程中产生的一种高速运动的粒子流，它的穿透能力很差

C．铀235能自发的发生裂变反应，但因半衰期不变，所以秦山核电站的发电功率也是固定不变的

D．爱因斯坦质能方程E=mc^2表明，物体具有的能量和它的质量之间有简单的正比关系，但不能说核反应中质量会转化成能量

质子、中子和氘核的质量分别为、和，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（表示真空中的光速）（）

A．		B．
C．		D．

某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q₁， H＋N→C＋X＋Q₂，方程中Q₁、Q₂表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：

原子核	H	He	He	C	N	N
质量/u	1.007 8	3.016 0	4.002 6	12.000 0	13.005 7	15.000 1

则X是____，Q₂____Q₁（填“大于”、“等于”或“小于”）．

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

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. 已知铀核的质量为235.0439 u，中子质量为1.0087 u，锶(Sr)核的质量为89.9077 u，氙(Xe)核的质量为135.9072 u．1 u＝1.66×10^-27 kg，浓缩铀中铀235的含量占2%。
（1）核反应堆中的“燃料”是U，完成下面的核反应方程式：U＋n→Sr＋Xe＋10n；
（2）一个铀核发生裂变所释放出的能量是多少？
（3）一座100万千瓦的核电站每年放出的热量是3.2×10¹⁶ J。则每年需要多少吨浓缩铀？

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．

2010年上海世博会倡导“绿色世博”和“低碳世博”的理念,世博会中国主题馆“东方之冠”高大68米的屋顶台上“镶嵌”有与建筑相融合的太阳能光伏组件,屋面太阳能板面积达3万多平方米,是目前世界最大的单体面积太阳能屋面,上海世博会场馆周围80%～90%的路灯利用太阳能发电技术来供电.
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(H)转化成一个氦核和两个正电子(e)并放出能量．已知质子的质量m_p＝1.0073 u，α粒子的质量m_α＝4.0015 u，电子的质量m_e＝0.0005 u．1 u的质量相当于931.5 MeV的能量．
(1)写出该热核反应方程；
(2)一次这样的热核反应过程释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)

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

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。

一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中，由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹，两圆半径之比为1∶16，有：（    ）

A．该原子核发生了α衰变

B．该原子核发生了β衰变

C．那个打出衰变粒子的反冲核沿小圆作逆时针方向运动

D．该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加