【北京特级教师-同步复习精讲辅导】2020-2021学年物理人教选修3-5课后练习：质能方程-讲义

学科：物理专题：质能方程原子核的结合能：分散的核子结合成原子核的过程中所释放出来的能量被称之为结合能。氢核的聚变、重核的裂变都会释放核能。题一题面：对公式理解错误的是()A．假如物体能量削减ΔE，质量也肯定相应削减ΔmB．假如物体质量增加Δm，能量也肯定相应增加Δmc2C．物体质量削减Δm，便会转化成能量ΔED．核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子总质量与所组成的原子核的质量之差就是Δm核能的计算由于原子核及核子的质量大小可用国际单位中的“kg”作单位，也能用原子质量单位“u”来表示。这样，也就有了两种方法计算核能。1u=kg，对应831.5MeV依据ΔE=Δmc2计算核能题二题面：一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核质量m1=3.853131×10-25kg，钍核质量m2=3.786567×10-25kg，α粒子的质量m3=6.64672×10-27kg，在这个衰变过程中释放出的能量是多少？（保留两位有效数字）题三题面：假设两个氘核在始终线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是2.0136u，中子的质量是1.0087u,氦核同位素的质量是3.0150u，则聚变的核反应方程是_____________________，在聚变核反应中释放的能量为_________Mev。(保留两位有效数字，1u相当于931.5MeV)题四题面：质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，一个质子和一个中子结合成氘核时，若放出的能量全部转变为一个γ光子的能量，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c。则放出的γ光子的频率为_________。题五题面：一个正电子和一个负电子相撞发生湮灭转化为一对光子，已知负电子和正电子的质量为m，光在真空中的速度为c，普朗克恒量是h，转化前它们的动能忽视不计，求光子的波长。题六题面：静止的氡（86）222核放出α粒子后变成钋（84）218，α粒子动能为E0，若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为（）A．4E0/218c2B．0C．222E0/218c2D．18E0/222c2题七题面：已知一个氘核和一个氚核聚变成氦原子核时放出17.6MeV的能量，问4g氘和6g氚在聚变时总共可放出多少能量。课后拓展练习注：此部分为老师依据本讲课程内容为大家精选的课下拓展题目，故不在课堂中讲解，请同学们课下自己练习并对比详解进行自测.题一题面：一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH=1.0073u，中子mn=1.0087u，氚核质量m=3.0180u。（1）写出聚变方程；（2）释放出的核能多大；（3）平均每个核子释放的能量是多大？题二题面：四个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106eV的能量，列出核反应方程，并计算1g氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量。题三题面：裂变反应是目前核能利用中常用的反应，以原子核为燃料的反应堆中，俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种方式可表示为：+++3235.04391.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子核静止时的质量（以原子质量u为单位），已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV，求放出的能量。题四题面：有一座发电力量为P＝1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%。假定反应堆中发生的裂变反应都是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)neq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n。已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11J，消耗eq\o\al(235,92)U核的质量mU＝390×10－27kg。求每年(1年＝3.15×107s)消耗的eq\o\al(235,92)U的质量。

讲义参考答案题一答案：C题二答案：8.7×10-13J题三答案：，3.3Mev题四答案：题五答案：题六答案：C题七答案：2.12×1025Mev课后拓展练习题一答案：(1)+2；（2）6.24MeV；（3）2.08MeV详解：(1)聚变方程为+2。(2)质量亏损为Δm=mH+2mn-m=(1.0073+2×1.0087-3.0180)u=0.0067u，释放的核能：ΔE=Δmc2=0.0067×931.5MeV=6.24MeV。(3)平均每个核子放出的能量MeV=2.08MeV。题二答案：4+，6.72×1010J详解：该反应的核反应方程为：4+2，由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为E0=2.8÷4×106eV=7×105eV，1g氢核（即1mol）所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个，应释放出的总能量E=7×105×6.0×1023eV=4.2×1029eV=6.72×1010J。题三答案：1.8×102MeV详解：裂变前后的质量亏损是Δm=(235.0439+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087)u，由质量方程E=mc2有ΔE=Δmc2，即放出的能量ΔE=Δm×9.3×102=1.8×102MeV。题四答案：1.10×103kg详解：设一年消耗的eq\o\al(235,92)U的质量为xkg，应先建立一个模型，核能eq\o(→,\s\up7(η),\s\do5())电能，E核/η。一年中产生的电能