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两个氘核结合成一个氦核,已知氘核质量为2.014 1 u,氦核质量为4.002 6 u。
(1)写出核反应方程;
(2)求出1 kg氘完全结合成氦时可以释放出多少能量。(阿伏伽德罗常数NA=60×1023个/mol,M=2 g/mol)
解:(1)核聚变反应的方程为
(2)两个氘核结合成一个氦核时的质量亏损为△m=(2×2.0141-4.0026)u =0.0256 u
则△E=△mc2=0.0256×931.5 MeV=23.85 MeV
又1 kg氘中含有氘的对数:=1.5×1026
所以1千克氘完全结合成氦时可以放出的能量为△E=n·△E=1.5×1026×23.85 MeV=3.58×1027 MeV
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(14分)核聚变能以氘、氚等为燃料,具有安全、洁净、资源无限三大优点,是最终解决人类能源危机的最有效手段。

(1)两个氘核结合成一个氦核时,要放出某种粒子,同时释放出能量,写出核反应的方程。若氘核的质量为m1, 氦核的质量为m2,所放出粒子的质量为m3,求这个核反应中释放出的能量为多少?

(2)要使两个氘核能够发生聚变反应,必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起,已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时,它们的电势能为(其中e为氘核的电量,R为氘核半径,为介电常数,均为已知),则两个相距较远(可认为电势能为零)的等速氘核,至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变?

(3)当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度。有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”,如图所示为其“约束”原理图:两个同心圆的半径分别为r1r2,等离子体只在半径为r1的圆形区域内反应,两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场。为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出,所加磁场磁感应强度的最小值为多少?(不考虑速度大小对氘核质量的影响)

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科目:高中物理 来源: 题型:

两个氘核结合成一个氦核的过程中可释放多少核能?若1千克氘完全结合成氦,则可放出多少能量?已知m=2.0141u,m=4.0026u.阿伏伽德罗常数N0=6×1023.1/mol.

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科目:高中物理 来源:2011-2012学年天津市新华中学高三(上)第五次月考物理试卷(解析版) 题型:解答题

核聚变能以氘、氚等为燃料,具有安全、洁净、储量丰富三大优点,是最终解决人类能源危机的最有效手段.
(1)两个氘核结合成一个氦核时,要放出某种粒子,同时释放出能量,写出核反应的方程.若氘核的质量为m1,氦核的质量为m2,所放出粒子的质量为m3,求这个核反应中释放出的能量为多少?
(2)要使两个氘核能够发生聚变反应,必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起,已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时,它们的电势能为(其中e为氘核的电量,R为氘核半径,ε为介电常数,均为已知),则两个相距较远(可认为电势能为零)的等速氘核,至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变?
(3)当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度.有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”,如图所示为其“约束”原理图:两个同心圆的半径分别为r1和r2,等离子体只在半径为r1的圆形区域内反应,两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场.为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出,所加磁场磁感应强度的最小值为多少?(不考虑速度大小对氘核质量的影响)

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科目:高中物理 来源:2008-2009学年天津市十二区县重点中学高三(下)联考物理试卷(解析版) 题型:解答题

核聚变能以氘、氚等为燃料,具有安全、洁净、储量丰富三大优点,是最终解决人类能源危机的最有效手段.
(1)两个氘核结合成一个氦核时,要放出某种粒子,同时释放出能量,写出核反应的方程.若氘核的质量为m1,氦核的质量为m2,所放出粒子的质量为m3,求这个核反应中释放出的能量为多少?
(2)要使两个氘核能够发生聚变反应,必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起,已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时,它们的电势能为(其中e为氘核的电量,R为氘核半径,ε为介电常数,均为已知),则两个相距较远(可认为电势能为零)的等速氘核,至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变?
(3)当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度.有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”,如图所示为其“约束”原理图:两个同心圆的半径分别为r1和r2,等离子体只在半径为r1的圆形区域内反应,两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场.为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出,所加磁场磁感应强度的最小值为多少?(不考虑速度大小对氘核质量的影响)

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