Question

5．（1）某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{6}^{12}$C→${\;}_{7}^{13}$N+Q₁，${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{7}^{15}$N→${\;}_{6}^{12}$C+X+Q₂，方程中Q₁，Q₂表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見表：則X對應(yīng)的原子核符號是${\;}_{2}^{4}$He，Q₁小于Q₂（填“大于”、“等于”或“小于”）．

原子核	${\;}_{1}^{1}$H	${\;}_{2}^{3}$He	${\;}_{2}^{4}$He	${\;}_{6}^{12}$C	${\;}_{7}^{13}$N	${\;}_{7}^{15}$N
質(zhì)量/u	1.0078	3.0160	4.0026	12.0000	13.0057	15.0001

（2）已知1u=1.66×10^-27kg，c=3×10⁸m/s，在核反應(yīng)${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{6}^{12}$C→${\;}_{7}^{13}$N+Q₁中，
①請結(jié)合（1）問表格數(shù)據(jù)，求該核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損釋放的能量Q₁為多少焦耳？（保留一位有效數(shù)字）；
②若該能量Q₁以一個光子的形式輻射出去，求該光子的動量大�。�（保留一位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 根據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷出X是那種原子核，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可知質(zhì)量虧損大的釋放能量大，最后由P=$\frac{h}{λ}$，結(jié)合Q=hγ，即可求解．

解答 解：核反應(yīng)${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{6}^{12}$C→${\;}_{7}^{13}$N中，質(zhì)量虧損為：
△m₁=1.0078+12.0000-13.0057=0.0021（u）
根據(jù)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知：${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{7}^{15}$N→${\;}_{6}^{12}$C+X+Q₂，中X的電荷數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為4，故X為α粒子，即${\;}_{2}^{4}$He，質(zhì)量虧損為：
△m₂=1.0078+15.0001-12.0000-4.0026=0.0053（u）
根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知：
Q₁=△m₁C²，Q₂=△m₂C²，則Q₁＜Q₂；
（2）①根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程可知：
Q₁=△m₁C²，=0.0021×1.66×10^-27×（3×10⁸）²≈3×10^-13J
②由德布如意波長公式，則有：P=$\frac{h}{λ}$=$\frac{hγ}{c}$=$\frac{{Q}_{1}}{C}$=$\frac{3×1{0}^{-13}}{3×1{0}^{8}}$=1×10^-21kg•m/s，
故答案為：（1）${\;}_{2}^{4}$He，小于；（2）①3×10^-13J，1×10^-21kg•m/s．

點(diǎn)評 本題考查核反應(yīng)方程的書寫和計算核反應(yīng)能量，意在考查考生推理判斷和運(yùn)算能力，核反應(yīng)方程的書寫和質(zhì)能方程的應(yīng)用是原子物理中的重點(diǎn)知識，要加強(qiáng)這方面的練習(xí)和應(yīng)用．