题目内容
天文学家测得银河系中氦的含量约为25%．有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．
（1）把氢核聚变反应就简化为4个氢核（
H）聚变成氦核（
He），同时放出2个正电子（
e）和2个中微子（Ve），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．
（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P=1×1037J/s）．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）．
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．
（可能用到数据：银河系质量约为M=3×1041kg，原子质量单位1u=1.66×10-27kg，1u相当于1.5×10-10J的能量，电子质量m=0.0005u，氦核质量ma=4.0026u，氢和质量mp=1.0078u，中微子ve质量为零）．
（1）把氢核聚变反应就简化为4个氢核（
1 1 |
4 2 |
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（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P=1×1037J/s）．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）．
（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．
（可能用到数据：银河系质量约为M=3×1041kg，原子质量单位1u=1.66×10-27kg，1u相当于1.5×10-10J的能量，电子质量m=0.0005u，氦核质量ma=4.0026u，氢和质量mp=1.0078u，中微子ve质量为零）．
分析：（1）根据质量数与核电荷数守恒写出核反应方程式．由质能方程求出和、核反应释放出的能量．
（2）先求出氦的质量，然后再求出氦的含量．
（3）根据核反应生成的氦与太阳中氦的含量间的关系分析答题．
（2）先求出氦的质量，然后再求出氦的含量．
（3）根据核反应生成的氦与太阳中氦的含量间的关系分析答题．
解答：解：（1）由质量数与核电荷数守恒可知，
核反应方程式为：4
H→
He+2
e+2ve，
核反应中的质量亏损：△m=4mp-mα-2me，
释放出的核能：△E=△mc2=4.14×10-12J；
（2）核反应产生的氦的质量：m=
×mα=6.1×1039kg，
氦的含量k=
=
≈2%；
（3）由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，
所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．
答：（1）核反应方程式：4
H→
He+2
e+2ve，
一次反应释放的能量为4.14×10-12J；
（2）银河系中氦的含量约为2%；
（3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．
核反应方程式为：4
1 1 |
4 2 |
0 1 |
核反应中的质量亏损：△m=4mp-mα-2me，
释放出的核能：△E=△mc2=4.14×10-12J；
（2）核反应产生的氦的质量：m=
| pt |
| △E |
氦的含量k=
| m |
| M |
| 6.1×1039 |
| 3×1041 |
（3）由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，
所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．
答：（1）核反应方程式：4
1 1 |
4 2 |
0 1 |
一次反应释放的能量为4.14×10-12J；
（2）银河系中氦的含量约为2%；
（3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．
点评：核反应过程中质量数与核电荷数守恒，这是写核反应方程式的关键；应用质能方程可以求出释放的核能．
练习册系列答案
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）聚变成氦核（
）.同时放出2个正电子（
）和2个中微子（νe），请写出该氢核聚变反应的方程式，并计算一次反应释放的能量.
聚变成氦核
，同时放出2个正电子
和2个中微子ν0，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．（可能用到的数据：原子质量单位1 u=1．66×10－27kg，1 u相当于1．5×10－10J的能量，电子质量me=0．000 5 u，氦核质量mα=4．002
6 u，氢核质量mp=1．007 8 u，中微子质量为零．结果保留两位有效数字）