核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子.若已知氘原子的质量为
,氚原子的质量为
,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,
.
(1)写出氘和氚聚合的反应方程.
(2)试计算这个核反应释放出来的能量.
(3)若建一座功率为
的核聚变电站,假设聚变所产生的能量有一半变成了电能,每年要消耗多少氘的质量?
(一年按
计算,光速
,结果取二位有效数字)
如图17-12所示,静止在匀强磁场中的63Li核俘获一个速度为v0=7.7×104 m/s的中子而发生核反应,
,若已知He的速度为v2=2.0×104 m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同,求:
图17-12
(1)
的速度是多大?
(2)在图中画出粒子
和
的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比.
(3)当粒子
旋转了3周时,粒子
旋转几周?
已知氘核质量为2.013 6 u,中子质量为1.008 7 u,
He的质量为3.015 0 u.
(1)写出两个氘核聚变成
He的核反应方程;
(2)计算上述核反应中释放的核能;
(3)若两氘核以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能
全部转化为机械能,则反应中生成的
He和中子的动能各是多少?
已经证实,质子、中子都是由上夸克和下夸克两种夸克组成的,上夸克带电为
e,下夸克带电为-
e,e为电子所带电荷量的大小,如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10-15 m,试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力).
铋核(
Bi)要放出一个α粒子变成另一个粒子,已知α粒子动能为89.5×10-5 eV,另一粒子动能为22.5×105 eV,则(不计反冲核动能)
(1)完成核反应方程;
(2)1 g铋212全部衰变成铅208所放出的能量是多少?
为确定爱因斯坦质能联系方程ΔE=Δmc2的正确性,设计了如下实验:用动能为E1="0.9" MeV的质子去轰击静止的锂核
Li,生成两个α粒子,测得这两个α粒子的动能之和为E="19.9" MeV.
(1)写出该核反应方程;
(2)计算核反应过程中释放出的能量ΔE;
(3)通过计算说明ΔE=Δmc2的正确性.(计算中质子、α粒子和锂核
Li的质量分别取:mp="1.007" 3 u,mα="4.001" 5 u,mLi="7.016" 0 u)