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1、第16點 對質(zhì)量虧損的三個誤解
誤解一 質(zhì)量虧損是核子個數(shù)減少
核反應(yīng)過程遵循質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒,故核反應(yīng)中有質(zhì)量虧損現(xiàn)象時,核子個數(shù)不發(fā)生變化.
誤解二 質(zhì)量虧損是質(zhì)量消失
按相對論,物體的質(zhì)量是與速度有關(guān)的量,當物體的速度越大時,物體的質(zhì)量越大.物體運動時的運動質(zhì)量與物體靜止時的靜止質(zhì)量間存在一定關(guān)系.當物體以遠小于光速的速度運動時,質(zhì)量的這一變化很不明顯.平時所說的質(zhì)子、中子、原子核的質(zhì)量都是指靜質(zhì)量.質(zhì)量虧損是靜質(zhì)量發(fā)生了變化.如一個質(zhì)子和一個中子結(jié)合成氘核的這一過程中,2.22 MeV的能量是以輻射光子形式放出的,光子的靜質(zhì)量為零,但這個光子的運動質(zhì)量為.由此可見,當計
2、算出光子的質(zhì)量后,雖說反應(yīng)前后發(fā)生了質(zhì)量虧損,這部分虧損恰好與光子的運動質(zhì)量是相同的,反應(yīng)前后的質(zhì)量仍是守恒量,質(zhì)量虧損并非是這部分質(zhì)量消失.
誤解三 質(zhì)量虧損是質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量
質(zhì)量虧損是靜質(zhì)量減少了,減少的靜質(zhì)量Δm所對應(yīng)的總能量ΔE=Δmc2,并不是質(zhì)量Δm轉(zhuǎn)化成了Δmc2的能量.
對點例題 對于公式ΔE=Δmc2,下列說法中正確的是( )
A.能量可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)量
B.質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量
C.能量的轉(zhuǎn)化與質(zhì)量的轉(zhuǎn)化是成比例的
D.在核反應(yīng)中,能量與質(zhì)量都不守恒
解題指導 ΔE=Δmc2只說明質(zhì)量虧損和釋放出核能這兩種現(xiàn)象間的聯(lián)系,并不說明物體的質(zhì)量和能量之間存在著相互
3、轉(zhuǎn)化關(guān)系,故A、B錯誤,C正確.我們都知道,在核反應(yīng)中,能量和質(zhì)量并不違背守恒定律,故D錯誤.
答案 C
特別提醒 質(zhì)量虧損是靜質(zhì)量減少,動質(zhì)量增加,但總質(zhì)量不變,且能量也仍然守恒.
1.靜止的氡核Rn放出α粒子后變成釙核Po,α粒子動能為Ekα,若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能,真空中的光速為c,則該核反應(yīng)中質(zhì)量虧損為( )
A.· B.0
C.· D.·
答案 C
解析 核反應(yīng)過程中動量守恒,釙核與α粒子動量大小相等,由p=可求出釙核動能EkPo=,ΔE=EkPo+Ekα=Ekα,根據(jù)ΔE=Δmc2可知選項C正確.
2.已知氮核質(zhì)量mN=14.007 53 u,氧核質(zhì)量mO=17.004 54 u,氦核質(zhì)量mHe=4.003 87 u,質(zhì)子質(zhì)量mH=1.008 15 u,試判斷核反應(yīng)N+He→O+H是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng)?能量變化為多少?(已知1 u相當于931.5 MeV)
答案 吸能 1.2 MeV
解析 反應(yīng)前總質(zhì)量mN+mHe=18.011 40 u
反應(yīng)后總質(zhì)量mO+mH=18.012 69 u,因為反應(yīng)中質(zhì)量增加,所以此反應(yīng)是吸能反應(yīng),所吸收能量為ΔE=Δmc2=[(mO+mH)-(mN+mHe)]c2=(18.012 69-18.011 40)×931.5 MeV≈1.2 MeV.