第五節(jié)輕核的聚變

第五節(jié)輕核的聚變第一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一復(fù)習(xí):1、在原子核反應(yīng)產(chǎn)生的核能怎樣計(jì)算？E=mc2

?E=?mc21u=951.5MeV2、怎樣理解核反應(yīng)中的質(zhì)量守恒與質(zhì)量虧損。第二頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一新課教學(xué)一、輕核聚變某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的核反應(yīng)過程，同時(shí)放出大量的核能。例：1、輕核聚變的條件：核子要距離十分近加熱高溫?zé)岷朔磻?yīng)幾百萬度高溫第三頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一2、熱核反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）熱核反應(yīng)釋放的能量比裂變大得多。（2）反應(yīng)后的廢物較易處理。（3）原料易得。第四頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一例1、已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u

核的質(zhì)量為3.0150u。求：（1）寫出兩個(gè)氘核聚變成的核反應(yīng)方程式（2）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能。23He23He【分析】算出核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損，利用愛因斯坦質(zhì)能方程即可求出反應(yīng)釋放的核能。解答：（1）（2）由題給條件可求得質(zhì)量虧損為：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴釋放的核能為ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV第五頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一靜止在勻強(qiáng)磁場中的原子核，俘獲一個(gè)速度為7.7×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)放出α粒子后變成一個(gè)新原子核，已知中子速度方向與磁場方向垂直，測得α粒子速度為：2×104m/s，方向與中子速度方向相同，求：（1）生成的新核是什么？寫出核反應(yīng)方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。（3）若α粒子與新核間相互作用不計(jì)，則二者在磁場中運(yùn)動(dòng)軌道半徑之比及周期之比各為多少？6Li3解：（1）寫出核反應(yīng)方程式生成的新核是氚核例2、第六頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一（2）由動(dòng)量守恒定律mnvn=mαvα+mHvHvn=7.7×104m/svα=2×104m/s∴VH=(mnvn-mαvα)/mH=(1×7.7×104-4×2×104)／3=-1.0×103m/s方向與中子方向相反（3）由r=mv/qB∝mv/qrα:rH=mαvα/qα

：

mHvH/qH

=（4×2／

2

）:（3×0.1）=40:3T=2πm/qB∝m/qTα:TH=4/2:3/1=2:3第七頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一靜止在勻強(qiáng)磁場中的核，沿與磁場垂直的方向射出一個(gè)α粒子后，變成鈾的一種同位素核，同時(shí)釋放能量為0.09MeV光子。核的質(zhì)量為238.99965u，鈾核質(zhì)量為234.99347u，α粒子的質(zhì)量為4.001509u，1u=1.660566×10-27

kg）若不計(jì)光子的動(dòng)量，求：（1）鈾核與α粒子回轉(zhuǎn)半徑之比RU∶Rα；（2）α粒子的動(dòng)能為多少？

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Pu94

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Pu94解：（1）射出α粒子的過程中動(dòng)量守恒

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Pu940=mUvU-mαvα(1)由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式得RU=mUvU/qUBRα=mαvα/qαB（2）由(1)(2)得RU/Rα=qα/qU=2/92=1/46例9.第八頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一（2）核反應(yīng)中釋放的核能為ΔE=Δmc2=(238.999655-234.99347-4.001509)×931.5=4.356MeV由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律知EkU+Ekα=ΔE-0.09=4.266MeV∵pU=pα∴由EK=1/2·mv2=p2/2mEKU/EKα=mα/mU=4/235

∴α粒子的動(dòng)能為EKα=(EkU+Ekα)×mU／(mα+mU)=4.266×235／239=4.195(MeV)第九頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一04年廣東5中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為 若分解后中子、質(zhì)子的動(dòng)能可視為相等，則中子的動(dòng)能是（）A.B.C.D.C第十頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一1．下列說法中正確的是 （）

A．質(zhì)子與中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等

B．兩個(gè)質(zhì)子間，不管距離如何，