24. 太阳现在正处于主序星演化阶段. 它主要是由电子和、等原子核组成. 维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应. 核反应方程是释放的核能. 这些核能最后转化为辐射能. 根据目前关于恒星演化的理论, 若由于聚变反应而使太阳中的数目从现有数减少10%, 太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段. 为了简化, 假定太阳全部由电子和组成.

　　　 (1)为了研究太阳的演化进程, 需要知道太阳的质量M. 已知地球的半径R=6.4×10⁶m, 地球的质量m=6.0×10²⁴kg, 日、地间距离r=1.5×10¹¹m, 地球表面的重力加速度g=10m/s², 1年约为3.2×10⁷s. 试估算太阳的质量.

　　　　 (2) 已知质子的质量m_p­=1.6726×10^-27kg, 的质量m=6.6458×10^-27kg, 电子的质量m_e=0.9×10^-30kg, 光速c=3×10⁸m/s. 求每发生一次题中核聚变反应所释放的能量.

　　　　 (3) 又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上, 每秒钟通过的太阳辐射能=1.35×10³W/m². 试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.(估算结果只要求1位有效数字)

《第十四单元　　 光的本性 　原子和原子核》答案

23. 1909-1911年, 英国的物理学家卢瑟福与其合作者作了用粒子轰击金箔的实验.发现绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进, 少数粒子却发生了较大的偏转, 有极少数粒子偏转角度超过了, 有的甚至被反向弹回, 偏转角度几乎达到.这就是粒子粒子散射实验.

(1)根据以上实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论.试写出其中的三点:

①_________________________________________________;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

②_________________________________________________;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　

③_________________________________________________.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

(2)请你从粒子散射实验估算出原子核的大小.

(下列公式和数据为已知:点电荷的电势计算公式. k=9×10⁹Nm²/C²

金的原子序数为79. 粒子的质量m₀=6.64×10^-27kg, 粒子的速度v =1.6×10⁷m/s. 电子的电量q=1.6×10^-19C.)

22. 铀裂变生成钡和氪．已知、、 和中子的质量分别为235.0439 u 、140.9139 u、91.8973 u和1.0087 u , 试求：

　　　　 (1) 写出铀核裂变反应方程,并计算一个铀裂变时释放的能量 ；　

　　　　 (2) 我国秦山核电站的发电功率为30×10⁴ Kw,假设铀能够完全发生核反应,其中有一半的核能转化为电能,以上述核反应来估算, 电站一年要消耗多少铀？

21. 有一小瓶含有某种放射性同位素的溶液,测出它每分钟衰变6000次．将其注射到某一动物体内的血液中,经过15h后,从这一动物体内抽出10 ml的血液, 测出它每min有2次放射性衰变．已知这种放射性同位素的半衰期是5 h , 由此估算这个动物体内的血液共有多少？

20. 用动能为0.5 MeV的质子与静止的锂核碰撞, 产生两个相同的新核,这个核反应方程可以写成　　　　　 　　　　　　　　　　．实验中测得两个新核的动能之和为17.6 MeV, 已知上述反应中放出的新核质量为4.0026u, 　质子与锂核的质量分别为1.0078 u 和7.0160 u . 由此可知反应中的质量亏损Dm = 　　　　　　　　u, 按爱因斯坦质能关系, 相当于释放出　　 　　　　　　　MeV的能量．用能量守恒来衡量, 这个计算值与实验值符合得很好, 从而证实了爱因斯坦的质能方程．

19. 一个波长为0.5 nm的X射线光子的运动质量为 　　　　　　　　　Kg．假设这个光子是由一个高速电子撞击出来的, 则电子的最小速度是 　　　　　　　　　m/s．已知普朗克常量h = 6.63×10^-34J·S ．真空中光速c= 3.0×10⁸ 　m/s , 电子静止质量m_e = 9.10×10^-31 Kg．　

18. 钍经过6次a衰变和4次b衰变后, 生成的新核中具有 　　　　　　个质子和 　　　　　　个中子．这个核反应方程可以写成 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．　

17. 一个a粒子击中一个硼核, 发生核反应后产生了一个新核并放出一个质子. 释放出0.75MeV的能量. 上述核反应方程是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,在核反应中的质量亏损是 　　　　　　　　　　　　　Kg．

16. 根据玻尔理论, 氢原子在基态的能量E₁ =－13.6 eV, 其核外电子的轨道半径r₁=0.53×10^-10 m．在n = 3的激发态,　 电子运动动能E_K = 　　　　　　　　　eV, 　氢原子的势能E_p = 　　　　　　　　　　　eV (取离氢核无限远处时电势能为零)．

15. 已知金属铯的极限频率是4.545×10¹⁴Hz，金属钠的极限频率是6.000×10¹⁴Hz，金属银的极限频率是1.153×10¹⁵Hz，金属铂的极限频率是1.529×10¹⁵Hz。当用波长为375nm的单色光照射它们时，可发生光电效应的金属是　　　　　 　　　　。钠金属的逸出功W=　 　　　　　　　　eV。