14.北京時(shí)間2016年12月10日,由中國(guó)研制的熱核聚變堆核心部件在國(guó)際上率先通過(guò)認(rèn)證,這是中國(guó)對(duì)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目的重大貢獻(xiàn).國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃,目的是實(shí)現(xiàn)可以控制的核聚變反應(yīng),探索利用核聚變能量的方式,其產(chǎn)生能量的原理和太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的機(jī)理相似-在同位素氘和氚聚變成一個(gè)氦核的過(guò)程中釋放出能量.
(1)已知氘核、氚核、氦核、中子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4,普朗克常量為h,真空中的光速為c,寫(xiě)出該核反應(yīng)中釋放出的核能全部以γ光子的形式釋放,求輻射出的γ光子的波長(zhǎng).
(2)若m1=2.0141u、m2=3.0161u、m3=4.0026u和m4=1.0087u,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,求該反應(yīng)釋放出的能量(以MeV為單位,結(jié)果保留三位有效數(shù)字).

分析 (1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒寫(xiě)出核反應(yīng)方程,結(jié)合質(zhì)量虧損求出釋放的能量,根據(jù)光子能量與波長(zhǎng)的關(guān)系求出γ光子的波長(zhǎng).
(2)根據(jù)質(zhì)量虧損,求出反應(yīng)釋放的能量.

解答 解:(1)由電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得,核反應(yīng)方程為:
${\;}_{1}^{2}H{+}_{1}^{3}H$→${\;}_{2}^{4}He$${+}_{0}^{1}n$+γ,
由質(zhì)能方程得釋放的核能為:
$△E=({m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}-{m}_{4}){c}^{2}$,
若此核能全部以光子形式釋放,由$△E=h\frac{c}{λ}$知γ光子的波長(zhǎng)為:
λ=$\frac{h}{({m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}-{m}_{4})c}$.
(2)質(zhì)量虧損為:△m=m1+m2-m3-m4=2.0141u+3.0161u-4.0026u-1.0087u=0.0189u,
則釋放的能量為:△E=0.0189×931.5MeV=17.6MeV.
答:(1)輻射出的γ光子的波長(zhǎng)為$\frac{h}{({m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{3}-{m}_{4})c}$.
(2)該反應(yīng)釋放出的能量為17.6MeV.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的基本運(yùn)用,知道反應(yīng)前質(zhì)量大于反應(yīng)后的質(zhì)量,結(jié)合質(zhì)量虧損進(jìn)行求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.熱量可以由低溫物體傳遞到高溫物體
B.外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能必定增加
C.若容器中用活塞封閉著剛飽和的一些水汽,當(dāng)保持溫度不變緩慢移動(dòng)活塞使容器的體積減小時(shí),水汽的質(zhì)量減少,密度增大
D.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化
E.在“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中,將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算,會(huì)使分子直徑計(jì)算結(jié)果偏大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.如圖所示,一半徑為R的光滑半圓形細(xì)軌道,其圓心為O,豎直固定在地面上.軌道正上方離地高為h處固定一水平光滑長(zhǎng)直細(xì)桿,桿與軌道在同一豎直平面內(nèi),桿上P點(diǎn)處固定一定滑輪,P點(diǎn)位于O點(diǎn)正上方.A、B是質(zhì)量均為m的小環(huán),A套在桿上,B套在軌道上,一條不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)定滑輪連接兩環(huán).兩環(huán)均可看做質(zhì)點(diǎn),且不計(jì)滑輪大小與摩擦.現(xiàn)對(duì)A環(huán)施加一水平向右的力F,使B環(huán)從地面由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng).則下列說(shuō)法正確的是( 。
A.若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過(guò)程中,F(xiàn)一直減小
B.若緩慢拉動(dòng)A環(huán),B環(huán)緩慢上升至D點(diǎn)的過(guò)程中,外力F所做的功小于B環(huán)機(jī)械能的增加量
C.若F為恒力,B環(huán)最終將靜止在D點(diǎn)
D.若F為恒力,B環(huán)被拉到與A環(huán)速度大小相等時(shí),有sin∠OPB=$\frac{R}{h}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.原子核的平均結(jié)合能與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系.下列關(guān)于原子核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說(shuō)法中正確的是( 。
A.原子核a和b聚變成原子核c時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損,要放出能量
B.原子核f裂變成原子核d和e時(shí)會(huì)有質(zhì)量增加,要吸收能量
C.原子核c中核子的平均質(zhì)量要比原子核b的大
D.原子核f中核子的平均質(zhì)量要比原子核e的小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

9.中國(guó)女排在2016年奧運(yùn)會(huì)比賽中再度奪冠,圖示為比賽中精彩瞬間的照片,此時(shí)(  )
A.站在地面上的運(yùn)動(dòng)員受到的支持力與對(duì)地面的壓力是一對(duì)平衡力
B.在空中的排球受到重力、空氣對(duì)球的作用力而處于靜止?fàn)顟B(tài)
C.跳離地面的運(yùn)動(dòng)員不受力的作用
D.排球受到的重力是由于地球?qū)ε徘虻奈a(chǎn)生的

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

19.如圖所示,在天花板上的O點(diǎn)系一根細(xì)繩,細(xì)繩的下端系一小球.將小球拉至細(xì)繩處于水平的位置,由靜止釋放小球,小球從位置A開(kāi)始沿圓弧下落到懸點(diǎn)的正下方的B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,下面說(shuō)法正確的是( 。
A.小球受到的向心力在逐漸變大
B.重力對(duì)小球做功的平均功率為零
C.重力對(duì)小球做功的瞬時(shí)功率先增大后減小
D.由于細(xì)線的拉力方向始終與小球的速度方向垂直,所以拉力對(duì)小球做的功為零

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6.降落傘下落一定時(shí)間后的運(yùn)動(dòng)是勻速的.沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候,跳傘員從某一高度勻速落到地面上所用時(shí)間為t.現(xiàn)在有風(fēng),風(fēng)向沿水平方向,則跳傘員從同一高度落到地面上所用時(shí)間( 。
A.仍為tB.大于tC.小于tD.無(wú)法確定

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中擺動(dòng),擺動(dòng)中擺線始終緊繃,若擺球帶正電,電荷量為q,質(zhì)量為m,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,開(kāi)始時(shí)懸系偏離豎直方向θ角,當(dāng)擺球從最高點(diǎn)第一次擺到最低點(diǎn)時(shí),擺線對(duì)小球的拉力大小為( 。
A.mg(3-2cosθ)-qB$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$B.mg(3+2cosθ)-qB$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$
C.mg(3-2cosθ)+qB$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$D.mg(3+2cosθ)+qB$\sqrt{2gL(1-cosθ)}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.如圖甲所示,物體以一定的初速度從傾角為α=37°的斜面底端沿斜面向上運(yùn)動(dòng),上升的最大高度為3.0m,選擇地面為參考平面,上升過(guò)程中,物體的機(jī)械能E機(jī)隨高度h的變化如圖所示.g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.則( 。
A.物體的質(zhì)量m=2kg
B.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.40
C.物體上升過(guò)程的加速度大小a=10m/s2
D.物體回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能Ek=10J

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