两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m0=2.0136u ，氦核的质量mHe=3.0150u ，中子的质量mn=1.0087u ． - 高中物理试题 - 超级试练试题库

题目

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两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m₀=2.0136u ，氦核的质量m_He=3.0150u ，中子的质量m_n=1.0087u ．
(1) 写出聚变方程并算出释放的核能( 已知1u=931.5MeV) ；
(2) 若反应前两氘核的动能均为E_k0=0.35MeV ，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？

答案

解：(1) 聚变的核反应方程为

这个核反应中的质量亏损为
△m=2m₀-(m_He+m_n)=(2×2.0136-3.0150 -1.0087)u=0.0035u
释放的核能为△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV.
(2)把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒
由于反应前两氘核动能相同，其动量大小相等，方向相反
因此反应前后系统的总动量恒为零，即
0=m_Hev_He+m_nv_n     ①
又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为

②
因为m_He：m_n=3：1
所以氦核和中子的速率之比为

③
把①③代入②式，得

即(3.26+2×0.35)MeV=4E_kHe
则氦核的动能和中子的动能分别为

E_kn= 3E_kHe=2.97MeV.

核心考点

试题【两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位素）．已知氘核的质量m0=2.0136u ，氦核的质量mHe=3.0150u ，中子的质量mn=1.0087u ．】；主要考察你对质能方程等知识点的理解。[详细]

举一反三

在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．
(1) 核反应方程式

是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为___，a=____，m_U、m_Ba、m_Kr分别表示

核的质量，m_n、m_p分别表示中子、质子的质量，c为光子在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能△E=___。
(2)有一座发电能力为P=1.00×10⁶kW的核电站，核能转化为电能的效率η= 40%．假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能△E=2.78×10^-11 J，

核的质量m_U=3.90×10^-27 kg。求每年（1年=3.15×10⁷ s）消耗的

的质量．

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已知

原子核质量为209. 982 87 u，

原子核的质量为205. 974 46 u．

原子核的质量为4. 002 60 u，静止的

核在α衰变中放出α粒子后变成

，求：
(1)在衰变过程中释放的能量?
(2)α粒子从钋核中射出的动能?
(3)反冲核的动能（已知1 u=931.5 MeV，且核反应释放的能量只能转化为动能）

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一静止的

核转变为

核时放出一α粒子，已知

、

和

的原子量分别为M₀，M₁，M₂，求放出的α粒子的初动能．

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一个铀核裂变时，释放△E=196MeV的能量，求质量是m=2kg的

完全裂变时，能放出多少焦耳的能量？它相当于多少煤完全燃烧释放的能量？(煤的热值q=2.94×10⁷J/kg，1eV=1.6×10^-19J)

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中子和质子结合成氘核时，质量亏损为△m，相应的能量△E=△mc²=2.2 MeV是氘核的结合能，下列说法正确的是 [ ]
A．用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子
B．用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
C．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零
D．用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零

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