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1996年清華大學和香港大學的學生合作研制了太陽能汽車，該車是以太陽能電池將所接受的太陽光能轉化為電能而提供給電動機來驅動的．已知車上太陽能電池接收太陽光能的板面面積為8m²，正對太陽能產生120V的電壓，并對車上的電動機提供10A的電流，電動機的直流電阻為4Ω，而太陽光照射到地面處時單位面積上的輻射功率為10³W/m²．
（1）太陽光的能量實際上是由質子所參與的一系列反應所產生的，即在太陽內部持續(xù)不斷地進行著熱核反應，4個質子聚變?yōu)?個氦核（

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He），寫出核反應方程；
（2）該車的太陽能電池轉化太陽光能的效率η₁是多少？
（3）若質子、氦核、正電子的靜止質量分別為m_p=1.6726×10^-27kg、m_α=6.6425×10^-27kg、m_e=0.0009×10^-27kg,則m=1kg的質子發(fā)生上述熱核反應所釋放的能量完全轉化為驅動該車的輸出機械功，能夠維持該車行駛的時間是多少？
（4）已知太陽每秒釋放的能量為3.8×10²⁶J，則太陽每秒減少的質量為多少千克？若太陽質量減少萬分之三，熱核反應不能繼續(xù)進行，計算太陽能存在多少年？（太陽的質量為2×10³⁰kg,結果保留一位有效數字）

【考點】愛因斯坦質能方程的應用；輕核的聚變及反應條件．

【答案】見試題解答內容

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：42引用：3難度：0.5

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1．兩個動能均為0.59MeV的氘核對心正碰，聚變后生成氦3，同時放出一個中子。已知氘核的質量為3.3426×10^-27kg,氦3的質量為5.0049×10^-27kg,中子的質量為1.6745×10^-27kg,假設碰前的動能和聚變中釋放出的核能都轉變成了氦3和中子的動能。求：
（1）寫出上述核反應方程；
（2）核反應中釋放的核能（單位用MeV，保留三位有效數字）；
（3）核反應中產生的氦3的動能（單位用MeV）。
發(fā)布：2024/11/11 8:0:1組卷：64引用：1難度：0.3
解析
2．1932年，有人使動能為0.5MeV的質子與靜止的

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Li核碰撞，發(fā)現(xiàn)有兩個同樣的新核產生，這個核反應方程式為
．實驗中測得放出的那兩個新核的動能之和為17.6MeV，已知上述反應中放出的那種新核的質量為6.6466×10^-27kg,

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H和

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Li的質量分別為1.6726×10^-27kg和11.6505×10^-27kg,則反應中質量虧損Δm=
kg,按愛因斯坦質能關系，相當于放出
MeV的能量，這個計算值與實驗結果符合得很好，從而證實了愛因斯坦的質能方程．
發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：24引用：1難度：0.7
解析
3．兩個動能均為0.35MeV的氘核對心正碰，聚變后生成氦3，同時放出一個中子。已知氘核的質量為3.3426×10^-27kg,氦3的質量為5.0049×10^-27kg,中子的質量為1.6745×10^-27kg.假設碰前的動能和聚變中釋放出的核能都轉變成了氦3和中子的動能。求：
（1）寫出上述核反應方程；
（2）核反應中釋放的核能（單位用MeV，保留三位有效數字）；
（3）核反應中產生的氦3的動能（單位用MeV）。
發(fā)布：2024/11/11 8:0:1組卷：102引用：3難度：0.7
解析

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