高中物理教科版选修3-5作业第三章 本章测评 Word版含解析
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| 名称 | 高中物理教科版选修3-5作业第三章 本章测评 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 84.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-29 08:38:06 | ||
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文档简介
本章测评(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项正确,第6~10题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.关于天然放射现象,下列说法正确的是( )
A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B.放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强
C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变
D.放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线
解析:半衰期是原子核有半数发生变化所需的时间,选项A错误;放射性物质放出的射线中,α射线贯穿物质的本领较弱,选项B错误;β衰变是核内中子转化为质子时放出的,选项C错误;选项D正确.
答案:D
2.下列说法正确的是( )
A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B.β射线比α射线更容易使气体电离
C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析:γ射线中的γ光子不带电,故在电场与磁场中都不会发生偏转,选项A正确;α射线的特点是电离能力很强,选项B错误;太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变,选项C错误;核反应堆产生的能量是来自重核裂变,选项D错误.
答案:A
3.现有三个核反应:
①1124Na→1224Mg+-1 0e
②92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n
③12H+13H→24He+01n
下列说法正确的是( )
A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变
B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变
C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变
D.①是β衰变,②是聚变,③是裂变
解析:原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核,这种变化叫衰变,①为衰变;原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核,叫重核裂变,②为裂变;原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核,叫轻核聚变,③为聚变.故选项C正确.
答案:C
4.下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
解析:β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的,选项A错误;玻尔的基本假设是轨道、能量都是量子化的,选项B正确;半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关,选项C错误;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,选项D错误.
答案:B
5.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是( )
A.核反应方程是?11H+01n→13H+γ
B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2
D.γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c2
解析:核反应方程是?11H+01n→12H+γ,质量亏损Δm=m1+m2-m3,根据质能方程,辐射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3)c2,γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c.故选项B正确.
答案:B
6.某原子核的衰变过程是ABC,符号表示放出一个β粒子,表示放出一个α粒子.下列说法正确的是( )
A.核C比核B的中子数少2
B.核C比核A的质量数少5
C.原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1
D.核C比核A的质子数少1
解析:设原子核A的质量数为x,电荷数为y,则原子核的衰变过程为?yxA?y+1 x?y-1x-4BC,由此可知选项B、C错误,D正确;核B的中子数为x-(y+1)=x-y-1,核C的中子数为x-4-(y-1)=x-y-3,选项A正确.
答案:AD
7.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素?815O注入人体,815O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A.?815O在人体内衰变方程是?815O→715N+10e
B.正、负电子湮灭方程是?10e+-1 0e→2γ
C.在PET中,815O主要用途是作为示踪原子
D.在PET中,815O主要用途是参与人体的新陈代谢
解析:由题意知,A、B正确;显像的原理是采集γ光子,即注入人体内的?815O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子,因此?815O主要用途是作为示踪原子,故C正确,D错误.
答案:ABC
8.下列说法正确的是( )
A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为?24He+714N→817O+11H
B.铀核裂变的核反应是?92235U→56141Ba+3692Kr+201n
C.已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,那么,2个质子和2个中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
D.铀(92238U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(82206Pb)的过程中,有4个中子转变成质子
解析:根据物理学史知选项A正确;铀核裂变必须吸收慢中子,B错误;根据爱因斯坦质能方程,知C正确;92238U→82206Pb+824He+6-1 0e,有6个中子转变成电子,故D错误.
答案:AC
9.关于核反应方程?90234Th→91234Pa+X+ΔE(ΔE为释放的核能,X为新生成的粒子),已知?90234Th的半衰期为1.2 min,则下列说法正确的是( )
A.此反应为β衰变
B.91234Pa核和?90234Th核具有相同的质量数
C.90234Th衰变过程中总质量减小
D.64 g ?90234Th经过6 min还有1 g ?90234Th尚未衰变
解析:根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为-1,质量数为0,该反应为β衰变,所以A选项是正确的;91234Pa核和?90234Th核具有相同的质量数,故B正确;此反应中释放出能量,由爱因斯坦质能方程知,此反应过程伴随着质量亏损,则总质量减小,故C正确;6 min经过了5个半衰期,则未衰变的质量m=m012n=m0125=132×64 g=2 g,故D错误.
答案:ABC
10.如图所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形.核辐射会向外释放三种射线:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得出如图所示的四条径迹,则( )
A.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子
B.a为α粒子的径迹
C.b为α粒子的径迹
D.c为β粒子的径迹
解析:衰变过程中满足动量守恒,释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反,根据带电粒子在磁场中的运动不难分析:若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变.又由R=mvqB知半径与电荷量成反比,可知答案为A、C、D项.
答案:ACD
二、填空题(共2小题,每小题6分,共12分)
11.用γ光子轰击氘核,使之产生质子和中子,已知氘核的质量为2.013 5 u,质子的质量为1.007 2 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u=1.660 6×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则γ光子的波长应为 m.?
解析:Δm=1.007 2 u+1.008 7 u-2.013 5 u=0.002 4 u=4.0×10-30 kg,ΔE=Δmc2=hcλ,则
λ=hΔmc=5.6×10-13 m.
答案:5.6×10-13
12.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(ντ)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮存615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为ντ+1737Cl→?1837Ar+-1 0e.
已知?1737Cl核的质量为36.956 58 u,1837Ar核的质量为36.956 91 u,-1 0e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 .?
解析:核反应过程中,反应前的能量应大于或等于反应后的能量.质量关系为mντ+mCl≥mAr+me,得mντ≥0.000 88 u.
则电子中微子的最小能量应为
0.000 88×931.5 MeV=0.82 MeV.
答案:0.82 MeV
三、计算题(共3小题,13、14题每题12分,15题14分,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.如下一系列核反应是在恒星内部发生的:
p+612C→713N ?713N→613C+e++ν
p+613C→714N p+714N→815O
?815O→715N+e++ν 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=1.672×10-27 kg,α粒子的质量为mα=6.644 929×10-27 kg,正电子的质量为me=9.11×10-31 kg,中微子质量可忽略不计,真空中的光速c=3.00×108 m/s.试计算这一系列核反应完成后释放的能量.
解析:为求出系列反应后释放的能量,可以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+mec2+Q,代入数值可得Q=3.71×10-12 J.
答案:3.71×10-12 J
14.在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速.假设减速剂的原子核质量是中子的k倍,中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰.设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求N次碰撞后中子速率与原速率之比.
解析:设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为mn和mA,碰撞前中子速度为vn,碰撞后中子和原子核A的速度分别为vn'和vA'.碰撞前后的总动量和总能量守恒,有
mnvn=mnvn'+mAvA'①
12mnvn2=12mnvn'2+12mAvA'2②
又mA=kmn③
由①②③式得,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
|vn'||vn|=k-1k+1④
经N次碰撞后,中子速率与原速率之比为k-1k+1N.
答案:k-1k+1N
15.1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车,该车是以太阳能电池将所接收的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的.已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2,正对太阳能产生120 V的电压,并对车上的电动机提供10 A的电流,电动机的直流电阻为4 Ω,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2.
(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的,即在太阳内部持续不断地进行着热核反应,4个质子聚变为1个氦核(24He),写出核反应方程;
(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η1是多少?
(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.672 6×10-27 kg、mα=6.642 5×10-27 kg、me=0.000 9×10-27 kg,则m=1 kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功,能够维持该车行驶的时间是多少?
(4)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克?若太阳质量减少万分之三,热核反应不能继续进行,计算太阳还能存在多少年?(太阳的质量为2×1030 kg,结果保留一位有效数字)
解析:(1)核反应方程为411H→24He+210e.
(2)效率是η1=UIP0S=15%.
(3)由于ΔE=(4mp-mα-2me)c2=4.15×10-12 J
mNAΔE4M=(UI-I2R)t
解得t=1.3×1011 s.
(4)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为Δm=ΔEc2=0.4×1010 kg
太阳的质量为2×1030 kg,太阳还能存在的时间为
t=ΔMΔm=2×1030×3×10-40.4×1010 s=1.5×1017 s=5×109年.
答案:(1)411H→24He+210e (2)15% (3)1.3×1011 s
(4)0.4×1010 kg 5×109年
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项正确,第6~10题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
1.关于天然放射现象,下列说法正确的是( )
A.放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间就是半衰期
B.放射性物质放出的射线中,α粒子动能很大,因此贯穿物质的本领很强
C.当放射性元素的原子的核外电子具有较高能量时,将发生β衰变
D.放射性元素的原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时,辐射出γ射线
解析:半衰期是原子核有半数发生变化所需的时间,选项A错误;放射性物质放出的射线中,α射线贯穿物质的本领较弱,选项B错误;β衰变是核内中子转化为质子时放出的,选项C错误;选项D正确.
答案:D
2.下列说法正确的是( )
A.γ射线在电场和磁场中都不会发生偏转
B.β射线比α射线更容易使气体电离
C.太阳辐射的能量主要来源于重核裂变
D.核反应堆产生的能量来自轻核聚变
解析:γ射线中的γ光子不带电,故在电场与磁场中都不会发生偏转,选项A正确;α射线的特点是电离能力很强,选项B错误;太阳辐射的能量主要来源于轻核聚变,选项C错误;核反应堆产生的能量是来自重核裂变,选项D错误.
答案:A
3.现有三个核反应:
①1124Na→1224Mg+-1 0e
②92235U+01n→56144Ba+3689Kr+301n
③12H+13H→24He+01n
下列说法正确的是( )
A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变
B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变
C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变
D.①是β衰变,②是聚变,③是裂变
解析:原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核,这种变化叫衰变,①为衰变;原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核,叫重核裂变,②为裂变;原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核,叫轻核聚变,③为聚变.故选项C正确.
答案:C
4.下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B.玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化
C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短
D.比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
解析:β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的,选项A错误;玻尔的基本假设是轨道、能量都是量子化的,选项B正确;半衰期由原子核的内部因素决定,跟元素的化学状态、温度、压强等因素无关,选项C错误;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,选项D错误.
答案:B
5.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核,同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3,普朗克常量为h,真空中的光速为c.下列说法正确的是( )
A.核反应方程是?11H+01n→13H+γ
B.聚变反应中的质量亏损Δm=m1+m2-m3
C.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c2
D.γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c2
解析:核反应方程是?11H+01n→12H+γ,质量亏损Δm=m1+m2-m3,根据质能方程,辐射出的γ光子的能量E=(m1+m2-m3)c2,γ光子的波长λ=h(m1+m2-m3)c.故选项B正确.
答案:B
6.某原子核的衰变过程是ABC,符号表示放出一个β粒子,表示放出一个α粒子.下列说法正确的是( )
A.核C比核B的中子数少2
B.核C比核A的质量数少5
C.原子核为A的中性原子的电子数比原子核为B的中性原子的电子数多1
D.核C比核A的质子数少1
解析:设原子核A的质量数为x,电荷数为y,则原子核的衰变过程为?yxA?y+1 x?y-1x-4BC,由此可知选项B、C错误,D正确;核B的中子数为x-(y+1)=x-y-1,核C的中子数为x-4-(y-1)=x-y-3,选项A正确.
答案:AD
7.正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素?815O注入人体,815O在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子,被探测器采集后,经计算机处理生成清晰图像.则根据PET原理判断下列表述正确的是( )
A.?815O在人体内衰变方程是?815O→715N+10e
B.正、负电子湮灭方程是?10e+-1 0e→2γ
C.在PET中,815O主要用途是作为示踪原子
D.在PET中,815O主要用途是参与人体的新陈代谢
解析:由题意知,A、B正确;显像的原理是采集γ光子,即注入人体内的?815O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子,因此?815O主要用途是作为示踪原子,故C正确,D错误.
答案:ABC
8.下列说法正确的是( )
A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为?24He+714N→817O+11H
B.铀核裂变的核反应是?92235U→56141Ba+3692Kr+201n
C.已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,那么,2个质子和2个中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
D.铀(92238U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(82206Pb)的过程中,有4个中子转变成质子
解析:根据物理学史知选项A正确;铀核裂变必须吸收慢中子,B错误;根据爱因斯坦质能方程,知C正确;92238U→82206Pb+824He+6-1 0e,有6个中子转变成电子,故D错误.
答案:AC
9.关于核反应方程?90234Th→91234Pa+X+ΔE(ΔE为释放的核能,X为新生成的粒子),已知?90234Th的半衰期为1.2 min,则下列说法正确的是( )
A.此反应为β衰变
B.91234Pa核和?90234Th核具有相同的质量数
C.90234Th衰变过程中总质量减小
D.64 g ?90234Th经过6 min还有1 g ?90234Th尚未衰变
解析:根据电荷数守恒、质量数守恒知,X的电荷数为-1,质量数为0,该反应为β衰变,所以A选项是正确的;91234Pa核和?90234Th核具有相同的质量数,故B正确;此反应中释放出能量,由爱因斯坦质能方程知,此反应过程伴随着质量亏损,则总质量减小,故C正确;6 min经过了5个半衰期,则未衰变的质量m=m012n=m0125=132×64 g=2 g,故D错误.
答案:ABC
10.如图所示,国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标志,新标志为黑框红底三角,内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形.核辐射会向外释放三种射线:α射线带正电,β射线带负电,γ射线不带电.现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中,其中一个核放出一个α粒子,另一个核放出一个β粒子,得出如图所示的四条径迹,则( )
A.甲核放出的是α粒子,乙核放出的是β粒子
B.a为α粒子的径迹
C.b为α粒子的径迹
D.c为β粒子的径迹
解析:衰变过程中满足动量守恒,释放粒子与新核的动量大小相等、方向相反,根据带电粒子在磁场中的运动不难分析:若轨迹为外切圆,则为α衰变;若轨迹为内切圆,则为β衰变.又由R=mvqB知半径与电荷量成反比,可知答案为A、C、D项.
答案:ACD
二、填空题(共2小题,每小题6分,共12分)
11.用γ光子轰击氘核,使之产生质子和中子,已知氘核的质量为2.013 5 u,质子的质量为1.007 2 u,中子的质量为1.008 7 u,1 u=1.660 6×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则γ光子的波长应为 m.?
解析:Δm=1.007 2 u+1.008 7 u-2.013 5 u=0.002 4 u=4.0×10-30 kg,ΔE=Δmc2=hcλ,则
λ=hΔmc=5.6×10-13 m.
答案:5.6×10-13
12.雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(ντ)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖.他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮存615 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶.电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为ντ+1737Cl→?1837Ar+-1 0e.
已知?1737Cl核的质量为36.956 58 u,1837Ar核的质量为36.956 91 u,-1 0e的质量为0.000 55 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据,可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为 .?
解析:核反应过程中,反应前的能量应大于或等于反应后的能量.质量关系为mντ+mCl≥mAr+me,得mντ≥0.000 88 u.
则电子中微子的最小能量应为
0.000 88×931.5 MeV=0.82 MeV.
答案:0.82 MeV
三、计算题(共3小题,13、14题每题12分,15题14分,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.如下一系列核反应是在恒星内部发生的:
p+612C→713N ?713N→613C+e++ν
p+613C→714N p+714N→815O
?815O→715N+e++ν 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=1.672×10-27 kg,α粒子的质量为mα=6.644 929×10-27 kg,正电子的质量为me=9.11×10-31 kg,中微子质量可忽略不计,真空中的光速c=3.00×108 m/s.试计算这一系列核反应完成后释放的能量.
解析:为求出系列反应后释放的能量,可以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+mec2+Q,代入数值可得Q=3.71×10-12 J.
答案:3.71×10-12 J
14.在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速.假设减速剂的原子核质量是中子的k倍,中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰.设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求N次碰撞后中子速率与原速率之比.
解析:设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为mn和mA,碰撞前中子速度为vn,碰撞后中子和原子核A的速度分别为vn'和vA'.碰撞前后的总动量和总能量守恒,有
mnvn=mnvn'+mAvA'①
12mnvn2=12mnvn'2+12mAvA'2②
又mA=kmn③
由①②③式得,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
|vn'||vn|=k-1k+1④
经N次碰撞后,中子速率与原速率之比为k-1k+1N.
答案:k-1k+1N
15.1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了太阳能汽车,该车是以太阳能电池将所接收的太阳光能转化为电能而提供给电动机来驱动的.已知车上太阳能电池接收太阳光能的板面面积为8 m2,正对太阳能产生120 V的电压,并对车上的电动机提供10 A的电流,电动机的直流电阻为4 Ω,而太阳光照射到地面处时单位面积上的辐射功率为103 W/m2.
(1)太阳光的能量实际上是由质子所参与的一系列反应所产生的,即在太阳内部持续不断地进行着热核反应,4个质子聚变为1个氦核(24He),写出核反应方程;
(2)该车的太阳能电池转化太阳光能的效率η1是多少?
(3)若质子、氦核、正电子的静止质量分别为mp=1.672 6×10-27 kg、mα=6.642 5×10-27 kg、me=0.000 9×10-27 kg,则m=1 kg的质子发生上述热核反应所释放的能量完全转化为驱动该车的输出机械功,能够维持该车行驶的时间是多少?
(4)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克?若太阳质量减少万分之三,热核反应不能继续进行,计算太阳还能存在多少年?(太阳的质量为2×1030 kg,结果保留一位有效数字)
解析:(1)核反应方程为411H→24He+210e.
(2)效率是η1=UIP0S=15%.
(3)由于ΔE=(4mp-mα-2me)c2=4.15×10-12 J
mNAΔE4M=(UI-I2R)t
解得t=1.3×1011 s.
(4)太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为Δm=ΔEc2=0.4×1010 kg
太阳的质量为2×1030 kg,太阳还能存在的时间为
t=ΔMΔm=2×1030×3×10-40.4×1010 s=1.5×1017 s=5×109年.
答案:(1)411H→24He+210e (2)15% (3)1.3×1011 s
(4)0.4×1010 kg 5×109年