【北京特級(jí)教師-同步復(fù)習(xí)精講輔導(dǎo)】2020-2021學(xué)年物理人教選修3-5課后練習(xí)：質(zhì)能方程二

學(xué)科：物理專題：質(zhì)能方程題一用有名的公式E＝mc2(c是光速)，可以計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生肯定的能量所需消耗的質(zhì)量。下面的哪種說(shuō)法是正確的()A．同樣的公式E＝mc2也可以用來(lái)計(jì)算一個(gè)手電筒發(fā)出肯定能量光時(shí)所丟失的質(zhì)量B．公式E＝mc2適用于核反應(yīng)堆中的核能，不適用于電池中的化學(xué)能C．只適用于計(jì)算核反應(yīng)堆中為了產(chǎn)生肯定的能量所需消耗的質(zhì)量D．公式E＝mc2適用于任何類型的能量題二已知在鈾235裂變成鋇和氪的過(guò)程中，質(zhì)量虧損Δm=0.2153u，則反應(yīng)中平均每個(gè)核子釋放的能量為多少？題三氘核（）和氚核（）的核反應(yīng)方程如下：++，該氘核的質(zhì)量為m1，氚核的質(zhì)量為m2，氦核的質(zhì)量為m3，中子的質(zhì)量為m4，則反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量為()A．（m1+m2-m3）c2B．(m1+m2-m4)c2C．(m1+m2-m3-m4)c2D．(m3+m4-m1-m2)c2題四氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別是m1、m2、m3和m4，假如氘核和氚核結(jié)合生成氦核，則下列說(shuō)法中正確的是（）核反應(yīng)方程為21H+31H→42He+10n這是一個(gè)裂變反應(yīng)核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損△m=m1+m2-m3D．核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能△E=（m1+m2-m3-m4）c2題五太陽(yáng)在不斷地輻射能量，因而其質(zhì)量不斷地削減。若太陽(yáng)每秒鐘輻射的總能量為4×1026J，試計(jì)算太陽(yáng)在一秒內(nèi)失去的質(zhì)量。估算5000年內(nèi)總共削減了多少質(zhì)量，并與太陽(yáng)的總質(zhì)量2×1027t比較。題六一個(gè)原子核在中子的轟擊下發(fā)生一種可能的裂變反應(yīng)，其裂變方程為+，則下列敘述正確的是()A．X原子核中含有86個(gè)中子B．X原子核中含有141個(gè)核子C．由于裂變時(shí)釋放能量，依據(jù)E=mc2，所以裂變后的總質(zhì)量數(shù)增加D．由于裂變時(shí)釋放能量，消滅質(zhì)量虧損，所以生成物的總質(zhì)量數(shù)削減題七云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一靜止的質(zhì)量為M的原子核在云室中發(fā)生一次α衰變，α粒子的質(zhì)量為m，電量為q，其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)?，F(xiàn)測(cè)得α粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R，試求在衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損。(注：涉及能量問題時(shí)，虧損的質(zhì)量可忽視不計(jì))課后練習(xí)詳解題一答案：AD詳解：公式E＝mc2，E適用于各種形式的能量，肯定的質(zhì)量對(duì)應(yīng)于肯定的能量，質(zhì)量發(fā)生變化，它對(duì)應(yīng)的能量也會(huì)發(fā)生變化。題二答案：0.86MeV詳解：鈾核裂變?yōu)椴煌漠a(chǎn)物時(shí)，每個(gè)核子釋放的能量不同，一般來(lái)說(shuō)平均每個(gè)核子釋放的能量約為1MeV。由愛因斯坦質(zhì)能方程，可求得鈾核裂變時(shí)放出的能量：ΔE=Δmc2=0.2153×931.5MeV=201MeV鈾核中含有235個(gè)核子，所以平均每個(gè)核子釋放的能量為MeV=0.86MeV。題三答案：C詳解：此變化過(guò)程中釋放能量，說(shuō)明聚變之后，新核的質(zhì)量之和小于聚變之前原來(lái)核的質(zhì)量之和，質(zhì)量虧損應(yīng)為（m1+m2)－(m3+m4)，而不是（m3+m4)－(m1+m2)。即反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=（m1+m2)－(m3+m4)=m1+m2－m3－m4，釋放的能量ΔE=Δmc2=(m1+m2－m3－m4)c2。題四答案：AD詳解：A、核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒，由此可知A正確；

B、該反應(yīng)為聚變反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；

C、該反應(yīng)的中質(zhì)量虧損為：△m=m1+m2-m3-m4，故C錯(cuò)誤；

D、依據(jù)質(zhì)能方程得△E=△mc2=（m1+m2-m3-m4）c2，故D正確。故選AD。題五答案：eq\f(4,9)×1010kg，7.008×1020kg，1.752×10－10，消耗的質(zhì)量可以忽視詳解：依據(jù)相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系式E＝mc2，可知，能量的任何變化必定導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，即ΔE＝Δmc2。由太陽(yáng)每秒鐘輻射的能量ΔE可得其每秒內(nèi)失去的質(zhì)量為Δm＝ΔE/c2＝4×1026/(3×108)2kg＝(4/9)×1010kg5000年內(nèi)太陽(yáng)總共削減的質(zhì)量為：ΔM＝5000×365×24×3600×eq\f(4,9)×1010kg＝7.008×1020kg與總質(zhì)量的比值為：P＝＝eq\f(7.008×1020,2×1027×103)＝3.504×10－10，這個(gè)比值是格外微小的。題六答案：A詳解：由核反應(yīng)方程知X的電荷數(shù)為x=92-38=54，X的質(zhì)量數(shù)為y=235+1-94-2=140，故其中中子個(gè)數(shù)為140-54=86，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)不正確。由于裂變時(shí)釋放能量，故裂變后總質(zhì)量減小，但質(zhì)量數(shù)不變，故C、D兩項(xiàng)不正確。題七答案：Δm＝eq\f(M(qBR)2,2c2m(M－m))詳解：要求虧損質(zhì)量，由ΔE＝Δmc2，可知應(yīng)先求核反應(yīng)中釋放的能量ΔE，此問題中ΔE是以新核和α粒子動(dòng)能形式釋放的。要求新核和α粒子動(dòng)能，應(yīng)求出兩者速度，由題意可知利用動(dòng)量守恒和向心力公式即可求得。令v表示α粒子的速度，由洛倫茲力和牛頓定律可得qvB＝meq\f(v2,R)①令v′表示衰變后剩余核的速度，在考慮衰變過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí)，由于虧損質(zhì)量小，可不予考慮，由動(dòng)量守恒可