核聚变生成一个氦3和一个中子的核反应方程是:2_1^2 H"→" _2^3He+_0^1n+3.26 MeV,若有2 g氘全部发生聚变,则释放的能量是(NA为阿伏加德罗常数)(　　)

A.0.5×3.26 MeV B.3.26 MeV

C.0.5NA×3.26 MeV D.NA×3.26 MeV

解析2 g氘核的摩尔数n=2/2 mol=1 mol,因为2个氘核聚变可放出3.26 MeV的能量,所以2 g氘核全部发生聚变时释放的能量为0.5NA×3.26 MeV,故C正确,其他选项错误。

答案C

6.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量mH=1.007 3 u,中子质量mn=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u。

(1)写出聚变方程。

(2)求释放出的核能多大?

(3)求平均每个核子释放的能量是多大?

解析(1)聚变方程":" _1^1H+2_0^1 n"→" _1^3H

　　(2)质量亏损Δm=mH+2mn-m=(1.007 3+2×1.008 7-3.018 0) u=0.006 7 u

　　释放的核能ΔE=Δmc2=0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV

　　(3)一共有三个核子,平均每个核子放出的能量为E'=ΔE/n=(6"." 24MeV)/3=2.08 MeV

答案(1")" _1^1H+2_0^1 n"→" _1^3H　(2)6.24 MeV　(3)2.08 MeV

7.已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 u"," _2^3He核的质量为3.015 0 u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成 _2^3He并放出一个中子,释放的核能也全部转化为机械能。(质量亏损为1 u时,释放的能量为931.5 MeV。除了计算质量亏损外"," _2^3He的质量可以认为是中子的3倍)若测得反应后生成中子的动能是3.12 MeV,则反应前每个氘核的动能是多少 MeV?

解析核反应方程为":" _1^2 H+_1^2 H"→" _2^3He+_0^1n　①

　　质量亏损为Δm=2.013 6×2 u-(3.015 0 u+1.008 7 u)=0.003 5 u　②

　　释放的核能为ΔE=Δmc2=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV　③

　　设中子和 _2^3He核的质量分别为m1、m2,速度分别为v1、v2。反应前每个氘核的动能是E0,反应后中子和 _2^3He核动能分别为E1、E2,根据动量守恒定律,得m1v1-m2v2=0　又E=p^2/2m,所以E_1/E_2 =m_2/m_1 =3　E2=E_1/3=1.04 MeV

　　由能量的转化和守恒定律,得E1+E2=2E0+ΔE　E0=0.45 MeV

答案均为0.45 MeV

能力提升

1.我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。下列核反应方程中属于聚变反应的是(　　)

A"." _1^2 H+_1^3 H"→" _2^4He+_0^1n

B"." _7^14 N+_2^4He"→" _8^17 O+_1^1H