2017-2018学年人教版选修3-5 第十九章 7.核聚变 作业4
2017-2018学年人教版选修3-5 第十九章 7.核聚变 作业4第3页

(1)写出该核反应方程;

(2)若质子质量为m1 kg,中子质量为m2 kg,求氘核的质量为多少.

解析:(1)核反应方程为.

(2)由于这个核反应是单个核子结合成原子核,会释放出能量,这一反应的质量亏损为:Δm=m1+m2-m,而E=Δmc2,故氘核的质量m=m1+m2-Δm=m1+m2-.

答案:(1) (2)m1+m2-

10.在某次核聚变实验中,氘核被加热至高温,引起动能各为0.3 MeV的两个氘核正碰放出一个快中子和一个新核,释放出3.27 MeV的能量,氘核的质量为2.013 553 u,中子的质量为1.008 665 u,新核的质量为3.015 u,已知1 u的质量相当于931.5 MeV的能量.计算快中子的动能.

解析:设聚变后新核速度为v,中子速度为vn,质量为m,则由能量守恒定律得:

2×0.3+Δmc2=3.27+mvn2+×3mv2

由动量守恒定律得:0=3mv+mvn

m=2×2.013 53 u-3.015 u-1.008 665 u

由以上各式可求得快中子动能:

Ek=mvn2=0.405 MeV.

答案:0.405 MeV

11.太阳现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核数目从现有数减少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,假定目前太阳全部由电子和核组成.

已知质子质量mp=1.672 6×10-27 kg,质量mα=6.645 8×10-27 kg,电子质量 me=0.9×10-30 kg,光速c=3×108 m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.

解析:核反应每发生一次的质量亏损:Δm=4mp+2me-mα,释放的核能为:ΔE=(4mp+2me-mα)c2

代入数值,得:ΔE=4.2×10-12 J.

答案:4.2×10-12 J

拓展探究

12.有一种聚变反应是:四个氢核聚变成一个氦核,同时放出两个正电子.求:

(1)该聚变反应释放多少能量?

(2)若1 g氢完全聚变,能释放多少能量?

(3)1 g氢完全聚变,释放的能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能?(已知煤的燃烧值q=3.36×107 J/kg,氢核质量为1.008 142 u,氦核质量为4.001 509 u)

解析:(1)核反应方程为:,所以Δm=4×1.008 142 u-4.001 509 u=0.030 959 u