2017-2018学年人教版选修3-5 第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙 学案
2017-2018学年人教版选修3-5    第十九章 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙  学案第5页

  [答案] (1)H+2n→H (2)6.24 MeV

  (3)2.08 MeV

  

  (1)核聚变反应和一般的核反应一样,也遵循电荷数和质量数守恒,这是书写核反应方程式的重要依据。

  (2)核能的计算关键是要求出核反应过程中的质量亏损,然后代入ΔE=Δmc2进行计算。

  

对粒子的认识   [典例2] 在β衰变中常伴有一种称为"中微子"的粒子放出。中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中H的核反应,间接地证实了中微子的存在。

  (1)中微子与水中的H发生核反应,产生中子(n)和正电子(e),即中微子+H→n+e。可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是________。(填写选项前的字母)

  A.0和0      B.0和1

  C.1和0 D.1和1

  (2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即e+e→2γ。已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg,反应中产生的每个光子的能量约为______J。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是________________。

  (3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。

  [思路点拨] 解答此题应把握以下两点:

  (1)根据方程的质量数与电荷数守恒,判断出质量数与电荷数。

  (2)利用质能方程可得出每个光子的能量,正电子与电子相遇遵循动量守恒定律,不可能只转化为一个光子。

  [解析] (1)发生核反应前后,粒子的质量数和电荷数均不变,据此可知中微子的质量数和电荷都是0,A项正确。

(2)产生的能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后,质量变为零,则E=Δmc2,故一个光子的能量为,代入数据得≈8.2×10-14 J。正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体,故系统总动量为零,因为此过程遵循动量守恒定律,故如果只产生一个光子是不可能的。