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中六物理核能 第四份：能源比较与反求
中六物理核能 第四份：能源比较与反求
由克与公斤换算能量，再反求热功率、分裂率与所需质量，最后比较核燃料与化石燃料的能量密度，10 题分四级。
练习重点 先统一 kg 与 J 再代入；效率题由电功率反推热功率；反求质量用 m = E ÷ c²。
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1 g 质量完全转换成能量，可得多少能量（c = 3.0 × 10⁸ m/s）？
- 基础某反应的质量亏损是 0.25 u，放出多少能量（1 u = 931 MeV）？
- 基础5 kg 质量如果全部变成能量，总共多少 J？
- 基础核电站输出电功率 500 MW，效率 40%，它的热功率是多少？
- 进阶反应堆热功率 3.0 × 10⁹ W，每次分裂放出 3.2 × 10⁻¹¹ J，每秒分裂多少次？
- 进阶1 kg 铀-235 全部分裂，放出多少能量（摩尔数用 6.02 × 10²³，每次 3.2 × 10⁻¹¹ J）？
- 进阶某电站输出 600 MW、效率 30%，每日耗用几多 kg 铀（1 kg 放 8.2 × 10¹³ J）？
- 挑战一次反应的质量亏损为 0.3 u，分别用 MeV 与 J 表示放出能量（1 MeV = 1.6 × 10⁻¹³ J）。
- 挑战若一次反应放出 1.8 × 10¹⁴ J，需要多少质量完全转换？
- 错题重练有学生用 E = ½mc² 计算 1 kg 质量转换的能量，得 4.5 × 10¹⁶ J。正确值是多少，他相差几倍？
03 答案与一句解说
| 题号 | 答案 | 一句解说 |
|---|---|---|
| 1 | 9.0 × 10¹³ J | 1 g 即 1 × 10⁻³ kg，乘 9.0 × 10¹⁶ J/kg 得 9.0 × 10¹³ J。 |
| 2 | 232.75 MeV | 0.25 × 931 = 232.75，u 与 MeV 之间只需乘一个常数。 |
| 3 | 4.5 × 10¹⁷ J | 每 kg 放出 9.0 × 10¹⁶ J，5 kg 就是五倍。 |
| 4 | 1.25 × 10⁹ W | 热功率 = 电功率 ÷ 效率 = 5.0 × 10⁸ ÷ 0.4 = 1.25 × 10⁹ W。 |
| 5 | 约 9.375 × 10¹⁹ 次 | 3.0 × 10⁹ ÷ 3.2 × 10⁻¹¹ ≈ 9.4 × 10¹⁹，即每秒近十的二十次方次。 |
| 6 | 约 8.2 × 10¹³ J | 粒子数 = 1000 ÷ 235 × 6.02 × 10²³ ≈ 2.56 × 10²⁴，再乘 3.2 × 10⁻¹¹ 得 8.2 × 10¹³ J。 |
| 7 | 约 0.63 kg | 每日电能 6.0 × 10⁸ × 86 400 ≈ 5.2 × 10¹³ J，除 8.2 × 10¹³ 得约 0.63 kg。 |
| 8 | 279.3 MeV，即 4.47 × 10⁻¹¹ J | 0.3 × 931 = 279.3 MeV；再乘 1.6 × 10⁻¹³ 得 4.47 × 10⁻¹¹ J，两个单位要同时写。 |
| 9 | 2.0 × 10⁻³ kg（即 2 g） | m = E ÷ c² = 1.8 × 10¹⁴ ÷ 9.0 × 10¹⁶ = 2.0 × 10⁻³ kg，反求质量是常见考法。 |
| 10 | 正确 9.0 × 10¹⁶ J，他少了一半，相差 2 倍 | 质能方程没有 ½，只有动能公式才有；E = 1 × 9.0 × 10¹⁶ = 9.0 × 10¹⁶ 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。
