【解析】 一昼夜消耗的铀所能产生的核能为:
ΔE=200××6.02×1023×106×1.6×10-19 J
=1.8×1013 J,
电功率P=η= W
=5.2×107 W.
【答案】 5.2×107 W
9.在β衰变中常伴有一种称为"中微子"的粒子放出.中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中H的核反应,间接地证实了中微子的存在.
(1)中微子与水中的H发生核反应,产生中子(n)和正电子(e),即:中微子+H→n+e
可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是________.
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即e+e→2γ已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg,反应中产生的每个光子的能量约为________J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是什么?
【解析】 (1)发生核反应前后,粒子的质量数和电荷数均不变,据此可知中微子的质量数和电荷数都是0.
(2)产生能量是由于质量亏损.两个电子转变为两个光子之后,质量变为零,则E=Δmc2,故一个光子的能量为,代入数据得=8.2×10-14 J.正电子与水中
的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体,故系统总动量为零,故只有产生2个光子,此过程才遵循动量守恒定律.
【答案】 (1)0和0 (2)8.2×10-141.
10.有一种聚变反应是四个氢核聚变成一个氦核,同时放出两个正电子.求:
(1)该聚变反应释放多少能量?
(2)若1 g氢完全聚变,能释放多少能量?
(3)1 g氢完全聚变,释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能?(已知煤的热值q=3.36×107 J/kg,氢核质量为1.008 142 u,氦核质量为4.001 509 u,电子的质量为0.000 549 u)
【解析】 (1)核反应方程为:4H―→He+2e,所以Δm=4mH-mHe-2me=4×1.008 142 u-4.001 509 u-2×0.000 549 u=0.029 961 u
ΔE=0.029 961×931.5 MeV=27.91 MeV=4.47×10-12 J.
(2)1 g氢完全聚变释放的能量为
E=×6.02×1023×4.47×10-12 J=6.73×1011 J
(3)相当于煤完全燃烧的质量为:
m= kg=2.00×104 kg.
【答案】 (1)4.47×10-12 J (2)6.73×1011 J (3)2.00×104 kg