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已知氘核（
 
2
1
H）質量為2.0136u，中子（
 
1
0
n）質量為1.0087u，氦核（
 
3
2
He）質量為3.0150u，1u相當于931.5MeV．
（1）寫出兩個氘核聚變成
 
3
2
He的核反應方程；
（2）計算上述核反應中釋放的核能（保留三位有效數字）；
（3）若兩個氘核以相同的動能0.35MeV做對心碰撞即可發生上述反應，且釋放的核能全部轉化為機械能，則反應后生成的氦核（
 
3
2
He）和中子（
 
1
0
n）的速度大小之比是多少？
分析：（1）根據電荷數守恒、質量數守恒寫出核反應方程．
（2）根據愛因斯坦質能方程△E=△mc2求出核反應中釋放的核能．
（3）根據動量守恒定律和能量守恒定律求出反應后生成的氦核（
 
3
2
He）和中子（
 
1
0
n）的速度大小之比．
解答：解：（1）核反應方程為：2
 
2
1
H→
 
3
2
He+
 
1
0
n．
（2）由題給條件得核反應中質量虧損為：△m=2.0136u×2-（3.0150+1.0087）u=0.0035u
所以釋放的核能為：△E=△mc2=931.5×0.0035MeV=3.26 MeV．
（3）因為該反應中釋放的核能全部轉化為機械能--即轉化為He核和中子的動能．
設氦3和中子的質量分別為m1、m2，速度分別為υ1、υ2，
則由動量守恒及能的轉化和守恒定律，得：
m1υ1-m2υ2=0
Ek1+Ek2=2Ek0+△E
解方程組，可得：
EK1
EK2
=
1
3

因為氦3和中子的質量比為3：1，則
v1
v2
=
1
3
．
答：：（1）核反應方程為：2
 
2
1
H→
 
3
2
He+
 
1
0
n．
（2）上述核反應中釋放的核能為3.26MeV．
（3）反應后生成的氦核（
 
3
2
He）和中子（
 
1
0
n）的速度大小之比是1：3．
點評：微觀粒子的碰撞，相當于彈性碰撞，遵守兩大守恒：動量守恒和能量守恒．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

太陽中含有大量的氘核，因氘核不斷發生核反應釋放大量的核能，以光和熱的形式向外輻射．已知氘核質量為2.013 6u，氦核質量為3.015 0u，中子質量為1.008 7u，1u的質量相當于931.5MeV的能量則：
（1）完成核反應方程：
 
2
1
H+
 
2
1
H→
 
3
2
He
 
3
2
He
+
 
1
0
n．
（2）求核反應中釋放的核能．
（3）在兩氘核以相等的動能0.35MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉化為機械能的情況下，求反應中產生的中子和氦核的動能．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2006?武漢模擬）2006年2月4日，由中科院等離子體物理研究所設計、制造的EAST全超導非圓截面托卡馬克實驗裝置大部件已安裝完畢，進入抽真空降溫試驗階段．其目的是建成一個受控核聚變反應堆，屆時就相當于人類為自己制造了一個小太陽，可以得到無窮盡的清潔能源．據專家介紹，今年七、八月份如能按期完成首次放電實驗，合肥將成為世界上第一個建成此類全超導非圓截面核聚變實驗裝置并能實際運行的地方．核聚變的主要原料是氘，在海水中含量極其豐富．已知氘核（
 
2
1
H）的質量為2.0136u，中子（
 
1
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n）的質量為1.0087u，
 
3
2
He的質量為3.0150u，1u=931.5MeV，則下列說法正確的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

已知氘核質量2.0136u，中子質量為1.0087u，
 
3
2
He核質量為3.0150u．
A、寫出兩個氘核聚變成
 
3
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He的核反應方程
2
 
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H→
 
3
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He+
 
1
0
n
2
 
2
1
H→
 
3
2
He+
 
1
0
n
．
B、計算上述核反應中釋放的核能．（結果保留2位有效數字）（1u=931.5MeV）
C、若兩氘以相等的動能0.35MeV作對心碰撞即可發生上述核反應，且釋放的核能全部轉化為機械能，則反應中生成的
 
3
2
He核和中子的動能各是多少？（結果保留2位有效數字）

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科目：高中物理 來源： 題型：

兩個氘核（
 
2
1
H）聚變成氦核（
 
3
2
He）的核反應方程為
 
．已知氘核質量為2.0136u，中子質量為1.0087u，氦核質量為3.0150u，1u相當于931MeV，則上述核反應中釋放的核能為
 
 MeV（保留三位有效數字）．

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