第五节轻核聚变

1、复习复习:1、在原子核反应产生的核能怎样计算？、在原子核反应产生的核能怎样计算？E=mc2 E= mc2 1u=931.5MeV2、怎样理解核反应中的质量守恒与质量亏损。、怎样理解核反应中的质量守恒与质量亏损。新课教学新课教学一、轻核聚变一、轻核聚变 某些轻核结合成质量较大的核的核反应过某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程，同时放出大量的核能。程，同时放出大量的核能。 MeVnHeHH6 .1710422131例：例：1、轻核聚变的条件：、轻核聚变的条件：核子要距核子要距离十分近离十分近加热加热高温高温热核反应热核反应几百万几百万度高温度高温2、热核反应的优点：、热核反应的优点：（1）热核反

2、应释放的能量比裂变大得多。）热核反应释放的能量比裂变大得多。（2）反应后的废物较易处理。）反应后的废物较易处理。（3）原料易得。）原料易得。例例1、已知氘核质量为、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为，中子质量为1.0087u 核的质量为核的质量为3.0150u。求：。求：（1）写出两个氘核聚变成）写出两个氘核聚变成 的核反应方程式的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能。）计算上述核反应中释放的核能。23 He23 He【分析分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。程即可求出反应释放的核能。解答：解答： （

3、1）nHeHH10322121（2）由题给条件可求得质量亏损为：）由题给条件可求得质量亏损为：m=2.01362(3.0150+1.0087)=0.0035u释放的核能为释放的核能为E=mc2 2=931.50.0035=3.26MeV 静止在匀强磁场中的静止在匀强磁场中的 原子核，俘获一个原子核，俘获一个速度为速度为7.7104 m/s 的中子而发生核反应放出的中子而发生核反应放出粒子后粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得直，测得粒子速度为：粒子速度为：2104m/s，方向与中子速度，方向与中子速度方向相同，求：方向相同，

4、求：（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。）生成的新核是什么？写出核反应方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。）生成的新核的速度大小和方向。（3）若）若粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？6 Li3解：解：（1）写出核反应方程式写出核反应方程式HeHnLi42311063生成的新核是氚核生成的新核是氚核例2、HeHnLi42311063（2）由动量守恒定律由动量守恒定律 mn vn=m v +mH vH vn= 7.7104 m/s v = 2104m/sV H =( m

5、n vn- m v )/ mH= ( 17.7104 - 4 2104 ) 3= - 1.0103 m/s方向与中子方向相反方向与中子方向相反（3）由由 r=mv/qB mv/qr : rH = mv/q ： mHvH/qH =（42 2 ） : （30.1）= 40: 3 T=2m/qB m/qT : TH=4/2 : 3/1=2: 3 静止在匀强磁场中的静止在匀强磁场中的 核，沿与磁场垂直的方核，沿与磁场垂直的方向射出一个向射出一个粒子后，变成铀的一种同位素核，同时释放能量为粒子后，变成铀的一种同位素核，同时释放能量为0.09 MeV光子。光子。 核的质量为核的质量为238.99965u，

6、铀核质量为，铀核质量为234.99347u， 粒子粒子的质量为的质量为4.001509u，1u=1.66056610-27-27 kg）若不计光子的动量，求：）若不计光子的动量，求：（1）铀核与）铀核与粒子回转半径之比粒子回转半径之比RU R；（2）粒子的动能为多少？粒子的动能为多少？ 239 Pu94 239 Pu94解解： （1） 射出射出粒子的过程中粒子的过程中 动量守恒动量守恒 239 Pu940=mUvU-mv (1)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得RU =mU vU/qUBR =m v/qB （2）由由(1) (2)

7、得得 RU / R = q /qU=2/92=1/46例例9.（2）核反应中释放的核能为）核反应中释放的核能为 E=mc2 2=(238.999655 - 234.99347 - 4.001509)931.5 =4.356MeV由能的转化和守恒定律知由能的转化和守恒定律知EkU+E k=E - 0.09 = 4.266MeVpU=p由由EK=1/2mv2 =p 2/2m EKU / EK=m /mU=4/235 粒子的动能为粒子的动能为EK = (EkU+E k ) mU (m +mU ) = 4.266 235 239 = 4.195(MeV)04年广东年广东5 中子中子n、质子、质子p、氘

8、核、氘核D的质量分别为的质量分别为 现用光子能量为现用光子能量为E的的射线照射静止氘核使之分解，反射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为应的方程为 若分解后中子、质子的若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是动能可视为相等，则中子的动能是 （ ）.npDmmm、Dpn21()2Dpnmmm cE-21()2DnpmmmcE-21()2Dpnmmm cE-21()2DnpmmmcE-A.B.C.D.C1下列说法中正确的是下列说法中正确的是（ ） A质子与中子的质量不等，但质量数相等质子与中子的质量不等，但质量数相等 B两个质子间，不管距离如何，核力总是大于两个质子间，不管距离如何，核力总