2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-5讲义:第十九章 原子核 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙 Word版含答案
2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-5讲义:第十九章 原子核 第7、8节 核聚变 粒子和宇宙 Word版含答案第5页

  (3)设单位时间内参与热核反应的质子数为N,依据能量关系

  P=,有N=。

  [答案] (1)4H→He+2e (2)(4mp-mα-2me)c2 (3)

  

  轻核聚变释放核能的计算方法

  1.根据质量亏损计算。

  根据爱因斯坦质能方程,用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中的光速(c=3×108 m/s)的平方,即ΔE=Δmc2。 ①

  2.根据1个原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,

  即ΔE=Δm×931.5 MeV。 ②

  注意:式①中Δm的单位为kg,ΔE的单位是J;式②中Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV。    

  

  1.[多选]下列关于聚变的说法中,正确的是(  )

  A.要使聚变产生,必须克服库仑斥力做功

  B.轻核聚变需要几百万开尔文的高温,因此聚变又叫做热核反应

  C.原子弹爆炸能产生几百万开尔文的高温,所以氢弹利用原子弹引发热核反应

  D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应,在地球内部也可以自发地进行

  解析:选ABC 轻核聚变时,要使轻核之间距离达到10-15 m,所以必须克服库仑斥力做功,A正确;原子核必须有足够的动能,才能使它们接近到核力能发生作用的范围,实验证实,原子核必须处在几百万开尔文的高温下才有这样的能量,这样高的温度通过原子弹爆炸获得,故B、C正确;在太阳和其他恒星内部都存在着热核反应,但在地球上不会自发地进行,D错误。

  2.(2017·全国卷Ⅰ)大科学工程"人造太阳"主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。氘核聚变反应方程是:H+H―→He+n。已知H的质量为2.013 6 u,He的质量为3.015 0 u,n的质量为1.008 7 u,1 u=931 MeV/c2。氘核聚变反应中释放的核能约为(  )

  A.3.7 MeV        B.3.3 MeV

  C.2.7 MeV D.0.93 MeV

  解析:选B 氘核聚变反应的质量亏损为Δm=2×2.013 6 u-(3.015 0 u+1.008 7 u)=0.003 5 u,释放的核能为ΔE=Δmc2=0.003 5×931 MeV/c2×c2≈3.3 MeV,选项B正确。