高中物理 精講精練精析 第16點(diǎn) 聚變反應(yīng)的三大題型舉例 粵教版選修35.doc

第16點(diǎn)聚變反應(yīng)的三大題型舉例一、認(rèn)識(shí)“核聚變”對(duì)點(diǎn)例題1 (單選)下列核反應(yīng)方程中，表示核聚變過程的是()a.psi01eb.hhhenc.cne d.uthhe 解題指導(dǎo)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核叫聚變此題關(guān)鍵在一個(gè)“聚”字，暗示變化之前應(yīng)至少有兩種核，四個(gè)選項(xiàng)中只有b符合要求答案b方法點(diǎn)評(píng)掌握聚變的兩個(gè)特點(diǎn)：(1)“聚”：反應(yīng)前至少有兩種核；(2)“輕”：“聚變”為“輕”核聚變，是兩個(gè)質(zhì)量數(shù)較小的原子核聚合在一起產(chǎn)生的核反應(yīng)，聚變反應(yīng)的“燃料”一般為氫(h)和氫的同位素氘(h)、氚(h)二、聚變核能的計(jì)算對(duì)點(diǎn)例題2 一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氚核，已知質(zhì)子質(zhì)量mh1.007 3 u，中子質(zhì)量mn1.008 7 u，氚核質(zhì)量m3.018 0 u.(1)寫出聚變方程(2)釋放出的核能多大？(3)平均每個(gè)核子釋放的能量是多大？解題指導(dǎo)(1)聚變方程為h2nh(2)質(zhì)量虧損mmh2mnm(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u釋放的核能e0.006 7931.5 mev6.24 mev(3)平均每個(gè)核子放出的能量為 mev2.08 mev答案(1)h2nh(2)6.24 mev(3)2.08 mev點(diǎn)撥提升從數(shù)據(jù)上看本題中聚變釋放的能量并不很大，但如果考慮到輕核的摩爾質(zhì)量很小，可知聚變出1 kg氚核放出的核能遠(yuǎn)大于核裂變；因此，聚變能釋放出比重核裂變更多的能量(聚變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量比裂變反應(yīng)中平均每個(gè)核子放出的能量大34倍)三、核聚變過程中動(dòng)量和能量守恒對(duì)點(diǎn)例題3 兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和一個(gè)氦核(氦的同位素)已知氘核質(zhì)量md2.013 6 u，氦核質(zhì)量mhe3.015 0 u，中子質(zhì)量mn1.008 7 u.(1)寫出聚變方程并計(jì)算出釋放的核能(已知1 u931.5 mev)(2)若反應(yīng)前兩氘核的動(dòng)能均為ekd0.35 mev.它們正面對(duì)撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，則反應(yīng)產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？解題指導(dǎo)(1)聚變的核反應(yīng)方程為2hhen這個(gè)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為m2md(mhemn)(22.013 63.015 01.008 7) u0.003 5 u釋放的核能為e0.003 5931.5 mev3.26 mev(2)把兩個(gè)氘核作為一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)撞過程中動(dòng)量守恒由于反應(yīng)前兩氘核動(dòng)能相同，相向正碰，它們的動(dòng)量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動(dòng)量恒為零，即0mhevhemnvn又由于反應(yīng)前后總能量守恒，故反應(yīng)后氦核和中子的總動(dòng)能為mhevmnve2ekd因?yàn)閙hemn31，所以由得氦核和中子的速率之比把這兩個(gè)關(guān)系代入式得e2ekd4mhev4ekhe即(3.2620.35) mev4ekhe得氦核的動(dòng)能和中子的動(dòng)能分別為ekhe(3.2620.35) mev0.99 mevekn3ekhe2.97 mev答案(1)2hhen3.26 mev(2)0.99 mev297 mev易錯(cuò)警示該題常犯的錯(cuò)誤在于運(yùn)用能量守恒定律解題時(shí)沒有將核反應(yīng)過程中與原子核質(zhì)量增減對(duì)應(yīng)的能量吸收考慮進(jìn)去，而認(rèn)為作用后的總動(dòng)能等于作用前的總動(dòng)能1(雙選)“兩彈一星”可以說長(zhǎng)了中國(guó)人的志氣，助了中國(guó)人的威風(fēng)下列核反應(yīng)方程中屬于研究?jī)蓮椀幕竞朔磻?yīng)方程的是()a.7nhe8ohb.92un9038sr54xe10nc.92u90thhed.hhhen答案bd2兩個(gè)動(dòng)能均為1 mev的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應(yīng)hhhh.(1)此核反應(yīng)中放出的能量e為_(2)若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭?dòng)能，則新生的氚核具有的動(dòng)能是_(已知h的質(zhì)量為2.013 6 u，h的質(zhì)量為3.015 6 u，h的質(zhì)量為1.007 3 u)答案(1)4.005 mev(2)1.5 mev解析(1)此核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損和放出的能量分別為：m(22.013 63.015 61.007 3) u0.004 3 u，emc20.004 3931.5 mev4.005 mev.(2)因碰前兩氘核動(dòng)能相同，相向正碰，故碰前的總動(dòng)量為零因核反應(yīng)碰前動(dòng)量守恒，故碰后質(zhì)子和氚核的總動(dòng)量也為零設(shè)其動(dòng)量分別為p