【答案】 D
10.(多选)关于爱因斯坦质能方程,下列说法正确的是( )
A.E=mc2中的E是物体以光速c运动的动能
B.E=mc2是物体各种形式能的总和
C.由ΔE=Δmc2知,在核反应中亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出
D.由ΔE=Δmc2知,在核反应中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走
【解析】 爱因斯坦的质能方程E=mc2表明,物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系,故A错误,B正确.ΔE=Δmc2表明,在核反应中亏损的质量Δm将产生ΔE=Δmc2的能量,只是以另一种形态的质量(动质量)释放出来,与这部分质量Δm相对应的能量为Δmc2,而绝不是质量转化为能量了,故C错误,D正确.
【答案】 BD
11.一个锂核(Li)受到一个质子的轰击,变成两个α粒子.已知质子的质量是1.673 6×10-27 kg,锂核的质量是11.650 5×10-27 kg,氦核的质量是6.646 6×10-27 kg.
(1)写出上述核反应的方程;
(2)计算上述核反应释放出的能量.(保留3位有效数字)
【解析】 (1)由质量数和电荷数守恒可得
Li+H→2He.
(2)核反应的质量亏损
Δm=mLi+mp-2mα
=(11.650 5×10-27+1.673 6×10-27-2×6.646 6×10-27) kg=3.09×10-29 kg.
释放的能量
ΔE=Δmc2=3.09×10-29×(3×108)2 J=2.78×10-12 J.
【答案】 (1)Li+H→2He (2)2.78×10-12 J
12.如果需把O分成8个质子和8个中子,要给它多少能量?要把它分成4个He,要给它多少能量?已知O的核子平均结合能是7.98 MeV,He的核子平均结合能是7.07 MeV.
【解析】 把O分成8个质子和8个中子需提供的能量为
ΔE1=16×7.98 MeV=127.68 MeV.
将2个质子和2个中子结合成一个He所放出的能量为
ΔE2=4×7.07 MeV=28.28 MeV.
则将O分成4个He需提供的能量为
ΔE′=ΔE1-4ΔE2=127.68 MeV-4×28.28 MeV=14.56 MeV.
【答案】 127.68 MeV 14.56 MeV
13.如下一系列核反应是在恒星内部发出的,
p+C→N N→C+e++ν
p+C→N p+N→O
O→N+e++ν p+N→C+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=1.672 648×10-27 kg,α粒子的质量为mα=6.644 929×10-27 kg,正电子的质量为m=9.11×10-31 kg,中微子的质量可忽略不计,真空中的光速c=3.00×108 m/s.试计算该系列核反应完成后释放的能量.
【解析】 将题中的几个核反应方程左右分别相加,消去两边相同的项,上述系列反应等效为:4p→α+2e++2ν,
质量亏损
Δm=4mp-(mα+2m)
=4×1.672 648×10-27 kg-6.644 929×10-27 kg-2×9.11×10-31 kg=0.043 841×10-27 kg,
释放的能量
ΔE=Δmc2=0.043 841×10-27×(3.00×108)2 J