题目内容

已知氘核质量为2.0136u,中子质量为1.0087u,
 
3
2
He核的质量为3.0150u,(1u相当于931.5MeV的能量)
(1)写出两个氘核聚变成
 
3
2
He的核反应方程.
(2)计算上述核反应中释放的核能.
(3)若两个氘核以相等的大小为0.35MeV的动能做对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的
 
3
2
He核的动能是多少?
分析:根据质量数守恒和核电荷数守恒书写核反应方程.
先求出核反应中质量亏损,再由爱因斯坦质能方程,求出核反应中释放的核能;
两氘核对心碰撞过程,遵守动量守恒和能量守恒根据动量守恒和能量守恒列方程求解.
解答:解:(1)由质量数守恒和核电荷数守恒,写出核反应方程为:
 
2
1
H+
 
2
1
H→
 
3
2
He+
 
1
0
n
(2)反应过程中质量减少了:
△m=2×2.0136u-1.0087u-3.0150u=0.0035u
反应过程中释放的核能△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
(3)设
 
1
0
n核和
 
3
2
He的动量分别为P1和P2,由动量守恒定律得:O=P1+P2
由此得P1和P2大小相等
由动能和动量关系E=
P2
2m
 
3
2
He核和
 
1
0
n质量关系
得:中子的动能E1
 
3
2
He核动能E2的3倍  即E1:E2=3:1
由能量守恒定律得:E1+E2=△E+2×0.35
由以上可以算出:E2=0.99MeV
答:(1)核反应方程为:
 
2
1
H+
 
2
1
H→
 
3
2
He+
 
1
0
n.
(2)上述核反应中释放的核能为3.26MeV.
(3)反应中生成的
 
3
2
He核的动能是0.99MeV.
点评:对于核反应书写核反应方程,要抓住微观粒子的碰撞,相当于弹性碰撞,遵守两大守恒:动量守恒和能量守恒.
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