【步步高】2014-2015学年高中物理 精讲精练精析 第16点 聚变反应的三大题型

第16点聚变反应的三大题型举例一、认识“核聚变”对点例题1 (单选)下列核反应方程中，表示核聚变过程的是()A.PSi01eB.HHHenC.CNe D.UThHe 解题指导轻核结合成质量较大的核叫聚变此题关键在一个“聚”字，暗示变化之前应至少有两种核，四个选项中只有B符合要求答案B方法点评掌握聚变的两个特点：(1)“聚”：反应前至少有两种核；(2)“轻”：“聚变”为“轻”核聚变，是两个质量数较小的原子核聚合在一起产生的核反应，聚变反应的“燃料”一般为氢(H)和氢的同位素氘(H)、氚(H)二、聚变核能的计算对点例题2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氚核质量m3.018 0 u.(1)写出聚变方程(2)释放出的核能多大？(3)平均每个核子释放的能量是多大？解题指导(1)聚变方程为H2nH(2)质量亏损mmH2mnm(1.007 321.008 73.018 0) u0.006 7 u释放的核能E0.006 7931.5 MeV6.24 MeV(3)平均每个核子放出的能量为 MeV2.08 MeV答案(1)H2nH(2)6.24 MeV(3)2.08 MeV点拨提升从数据上看本题中聚变释放的能量并不很大，但如果考虑到轻核的摩尔质量很小，可知聚变出1 kg氚核放出的核能远大于核裂变；因此，聚变能释放出比重核裂变更多的能量(聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变反应中平均每个核子放出的能量大34倍)三、核聚变过程中动量和能量守恒对点例题3 两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)已知氘核质量mD2.013 6 u，氦核质量mHe3.015 0 u，中子质量mn1.008 7 u.(1)写出聚变方程并计算出释放的核能(已知1 u931.5 MeV)(2)若反应前两氘核的动能均为EkD0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，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？解题指导(1)聚变的核反应方程为2HHen这个核反应中的质量亏损为m2mD(mHemn)(22.013 63.015 01.008 7) u0.003 5 u释放的核能为E0.003 5931.5 MeV3.26 MeV(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，相向正碰，它们的动量等大反向，因此反应前后系统的总动量恒为零，即0mHevHemnvn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mHevmnvE2EkD因为mHemn31，所以由得氦核和中子的速率之比把这两个关系代入式得E2EkD4mHev4EkHe即(3.2620.35) MeV4EkHe得氦核的动能和中子的动能分别为EkHe(3.2620.35) MeV0.99 MeVEkn3EkHe2.97 MeV答案(1)2HHen3.26 MeV(2)0.99 MeV297 MeV易错警示该题常犯的错误在于运用能量守恒定律解题时没有将核反应过程中与原子核质量增减对应的能量吸收考虑进去，而认为作用后的总动能等于作用前的总动能1(双选)“两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风下列核反应方程中属于研究两弹的基本核反应方程的是()A.7NHe8OHB.92Un9038Sr54Xe10nC.92U90ThHeD.HHHen答案BD2两个动能均为1 MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应HHHH.(1)此核反应中放出的能量E为_(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能是_(已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.015 6 u，H的质量为1.007 3 u)答案(1)4.005 MeV(2)1.5 MeV解析(1)此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：m(22.013 63.015 61.007 3) u0.004 3 u，Emc20.004 3931.5 MeV4.005 MeV.(2)因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零因核反应碰前动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零设其动量分别为