Question

【題目】已知氘核(21H)質(zhì)量為2.0136u,中子(10n)質(zhì)量為1.0087u,氦核(32He)質(zhì)量為3.0150u，1u相當(dāng)于931.5MeV.

(1)寫出兩個(gè)氘核聚變成32He的核反應(yīng)方程；

(2)計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的核能(保留三位有效數(shù)字)；

(3)若兩個(gè)氘核以相同的動能0.35MeV做對心碰撞即可發(fā)生上述反應(yīng),且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,則反應(yīng)后生成的氦核(32He)和中子(10n)的速度大小之比是多少?

Answer 1

【答案】（1）核反應(yīng)方程為：2H→He+n；

（2）上述核反應(yīng)中釋放的核能為3.26MeV．
（3）反應(yīng)后生成的氦核和中子的速度大小之比是1：3．

【解析】

（1）核反應(yīng)方程為：2H→He+n；

（2）由題給條件得核反應(yīng)中質(zhì)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?yàn)樵摲磻?yīng)中釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能--即轉(zhuǎn)化為He核和中子的動能．

設(shè)氦3和中子的質(zhì)量分別為m1、m2，速度分別為v1、v2，

則由動量守恒及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，得：

m1v1-m2v2=0
Ek1+Ek2=2Ek0+△E

解方程組，可得：

因?yàn)楹?和中子的質(zhì)量比為3：1，則

答：：（1）核反應(yīng)方程為：2H→He+n；

（2）上述核反應(yīng)中釋放的核能為3.26MeV．
（3）反應(yīng)后生成的氦核和中子的速度大小之比是1：3．