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中六物理核能 第二份：质量亏损与燃料用量
中六物理核能 第二份：质量亏损与燃料用量
由质量亏损换算能量，再计反应堆热功率、耗铀量与每年燃料需求，10 题分四级。
练习重点 所有质量先换成 kg、能量先换成 J 再比较；问“几多 kg 铀”就用总能量除每 kg 能量。
01 本卷资料（做完才看答案）
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 题数 | 10 |
| 建议时间 | 25 |
| 难度分布 | 基础 4 · 进阶 3 · 挑战 2 · 错题重练 1 |
| 对应章节 | 所属章节：中六物理：核能 |
| 适用年级 | 基础 4 题、进阶 3 题、挑战 2 题、错题重练 1 题 |
02 题目（10 题）
- 基础0.5 kg 质量完全转换成能量，可释放多少能量（c = 3.0 × 10⁸ m/s）？
- 基础2 kg 物质完全转换成能量，释放多少能量？
- 基础某核反应质量亏损 2 u，释放多少能量（1 u = 931 MeV）？
- 基础质量亏损 1 g，即 0.001 kg，释放多少能量？
- 进阶反应堆热功率 2.0 × 10⁹ W，效率 40%，输出电功率是多少？
- 进阶每次分裂放出 3.2 × 10⁻¹¹ J，一盏 100 W 灯每秒需要多少次分裂？
- 进阶1 kg 铀-235 约含 2.56 × 10²⁴ 个核，每次分裂放 3.2 × 10⁻¹¹ J，完全分裂共放多少能量？
- 挑战核电站输出电功率 1.2 GW，效率 40%。求热功率，以及每日耗用多少 kg 铀（1 kg 放 8.2 × 10¹³ J）。
- 挑战某地每年用电 3.15 × 10¹⁷ J，若全由核能提供（1 kg 铀 8.2 × 10¹³ J），每年需多少铀？
- 错题重练有学生算 1 g 质量亏损得 9.0 × 10¹⁶ J。错在哪里，正确值与相差倍数是多少？
03 答案与一句解说
| 题号 | 答案 | 一句解说 |
|---|---|---|
| 1 | 4.5 × 10¹⁶ J | E = mc² = 0.5 × (3.0 × 10⁸)² = 4.5 × 10¹⁶ J，能量与质量成正比。 |
| 2 | 1.8 × 10¹⁷ J | E = 2 × 9.0 × 10¹⁶ = 1.8 × 10¹⁷ J，质量加倍能量就加倍。 |
| 3 | 1 862 MeV | 能量 = 2 × 931 = 1 862 MeV，u 与 MeV 是最常用的配对单位。 |
| 4 | 9.0 × 10¹³ J | 先换成 kg 再代入：0.001 × 9.0 × 10¹⁶ = 9.0 × 10¹³ J，一克质量已等于一座小城的用电。 |
| 5 | 8.0 × 10⁸ W（0.80 GW） | 输出 = 2.0 × 10⁹ × 0.40 = 8.0 × 10⁸ W，其余六成以废热排走。 |
| 6 | 3.125 × 10¹² 次 | 100 ÷ 3.2 × 10⁻¹¹ ≈ 3.1 × 10¹²，即每秒要一万亿次分裂，所以燃料用量仍然极少。 |
| 7 | 约 8.2 × 10¹³ J | 2.56 × 10²⁴ × 3.2 × 10⁻¹¹ ≈ 8.2 × 10¹³ J，与“1 kg 铀约等于 3 000 吨煤”的说法相符。 |
| 8 | 热功率 3.0 × 10⁹ W；每日约 1.3 kg | 热功率 = 1.2 × 10⁹ ÷ 0.4 = 3.0 × 10⁹ W；每日能量 1.2 × 10⁹ × 86 400 ≈ 1.04 × 10¹⁴ J，除 8.2 × 10¹³ 得约 1.3 kg。 |
| 9 | 约 3.8 × 10³ kg | 3.15 × 10¹⁷ ÷ 8.2 × 10¹³ ≈ 3 845 kg，即不足四吨，这正是核能燃料体积小的原因。 |
| 10 | 忘了把 g 换成 kg；正确 9.0 × 10¹³ J，相差 1 000 倍 | 1 g = 0.001 kg，代入 E = mc² 得 9.0 × 10¹³ J；直接代 1 就等于当成 1 kg，结果大 1 000 倍。 |
04 做完之后怎样跟进
- 对完答案，只重做错的那几题，并在错题旁写出错在哪一步（公式、单位还是抄错数）。
- 同一题隔两日再做一次；两次都对才可以移到下一份练习。
- 家长只需看答案栏与解说栏，不必逐题讲解。
本卷题目与答案由 TutorZone 团队原创编写，并非任何学校、出版社或考试局的试题；数值与答案均以程式核算。
