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中六物理核能 第三份：结合能与能量换算
中六物理核能 第三份：结合能与能量换算
由质量亏损与结合能换算能量，再计电功率与热功率、每秒分裂次数、耗铀量与 MeV 单位换算，10 题分四级。
练习重点 MeV 与 J 两把尺要分清：1 MeV = 1.6 × 10⁻¹³ J；效率题用电功率除效率得热功率。
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3 kg 质量完全转换成能量，可释放多少能量（c = 3.0 × 10⁸ m/s）？
- 基础某核反应质量亏损 0.5 u，释放多少能量（1 u = 931 MeV）？
- 基础质量亏损 5 g，即 0.005 kg，释放多少能量？
- 基础核电站输出电功率 600 MW，效率 40%，热功率是多少？
- 进阶每次分裂放出 3.0 × 10⁻¹¹ J，一盏 300 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 3.0 × 10⁻¹¹ J，完全分裂共放多少能量？
- 进阶铁-56 有 56 个核子，平均每个核子结合能 8.8 MeV，总结合能是多少？
- 挑战太阳每秒把 4.0 × 10⁹ kg 质量转换成能量，求其输出功率。
- 挑战核电站输出电功率 900 MW，效率 33%。求热功率，以及每日耗用多少 kg 铀（1 kg 放 8.2 × 10¹³ J）。
- 错题重练每次分裂释放 200 MeV。有学生写成 200 J，正确值是多少 J，他大几多倍？
03 答案与一句解说
| 题号 | 答案 | 一句解说 |
|---|---|---|
| 1 | 2.7 × 10¹⁷ J | E = mc² = 3 × 9.0 × 10¹⁶ = 2.7 × 10¹⁷ J，每 kg 换算值固定为 9.0 × 10¹⁶ J。 |
| 2 | 465.5 MeV | 能量 = 0.5 × 931 = 465.5 MeV，可直接与其他反应的 MeV 值比较。 |
| 3 | 4.5 × 10¹⁴ J | 0.005 × 9.0 × 10¹⁶ = 4.5 × 10¹⁴ J，g 与 kg 相差一千倍，答案亦相差一千倍。 |
| 4 | 1.5 × 10⁹ W（1.5 GW） | 热功率 = 6.0 × 10⁸ ÷ 0.40 = 1.5 × 10⁹ W，效率除的是一次、乘的是一次，方向不要倒转。 |
| 5 | 1.0 × 10¹³ 次 | 300 ÷ 3.0 × 10⁻¹¹ = 1.0 × 10¹³，功率越大每秒分裂次数越多。 |
| 6 | 约 7.7 × 10¹³ J | 2.56 × 10²⁴ × 3.0 × 10⁻¹¹ ≈ 7.7 × 10¹³ J，所以一公斤燃料足够一座城市用一段长时间。 |
| 7 | 492.8 MeV | 总结合能 = 56 × 8.8 = 492.8 MeV，平均结合能越高，核子越难被分开。 |
| 8 | 约 3.6 × 10²⁶ W | P = mc² ÷ t = 4.0 × 10⁹ × 9.0 × 10¹⁶ ÷ 1 ≈ 3.6 × 10²⁶ W，是核电站的一亿倍以上。 |
| 9 | 热功率 2.7 × 10⁹ W；每日约 0.95 kg | 热功率 = 9.0 × 10⁸ ÷ 0.33 ≈ 2.7 × 10⁹ W；每日能量 9.0 × 10⁸ × 86 400 ≈ 7.8 × 10¹³ J，除 8.2 × 10¹³ 得约 0.95 kg。 |
| 10 | 正确 3.2 × 10⁻¹¹ J；他大了 6.25 × 10¹² 倍 | 200 MeV = 200 × 1.6 × 10⁻¹³ = 3.2 × 10⁻¹¹ J；MeV 是能量单位，不是 J。 |
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。
