Question

14．太陽中含有大量的氘核．因氘核不斷發生核反應釋放大量的核能，假設兩個氘核以相等的動能0.35MeV進行對心碰撞，并且核能全部轉化為動能．已知氘核質量為2.0136u，氦核質質量為3.0150 u．中子質量為1.0087u，lu的質量相當于931.5 McV的能量，則下列說法正確的是（　　）

• A． 核反應方程為${\;}_{1}^{1}$H+${\;}_{1}^{2}$H→${\;}_{2}^{3}$He+${\;}_{0}^{1}$n
• B． 核反應中釋放的核能約為4.26MeV
• C． 核反應中產生的中子的動能約為2.97 MeV
• D． 核反應中產生的氦核的動能約為1.29 MeV

Answer 1

分析 根據電荷數守恒和質量數守恒寫出聚變后的產物．在核反應中質量數守恒．輕核聚變在高溫、高壓下才可以發生．根據質能方程求核能，根據動量守恒定律和能量關系求出中子的動能．

解答 解：A、根據電荷數守恒和質量數守恒知核反應方程為：${\;}_{1}^{2}$H+${\;}_{1}^{2}$H→${\;}_{2}^{3}$He+${\;}_{0}^{1}$n．故A錯誤．
B、根據質能方程知△E=△mC²=（2.0136u+1.0087u-3.0150u）×931.5MeV=3.26MeV．故B錯誤；
C、兩個氘核以相等的動能進行對心碰撞，所以碰撞后的總動量等于0，${\;}_{2}^{3}$He與${\;}_{0}^{1}$n的總動量等于0，則：
m_中子v_中子=-m_氦核v_氦核
$\frac{1}{2}{m}_{中子}{v}_{中子}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{氦核}{v}_{氦核}^{2}=3.26×1{0}^{6}×1{0}^{-19}+2×0.35×1{0}^{6}×1{0}^{-19}$
聯立可得：
$\frac{1}{2}{m}_{中子}{v}_{中子}^{2}≈2.97×1{0}^{6}×1.6×1{0}^{-19}J=2.97MeV$．故C正確，D錯誤．
故選：C

點評 解決本題的關鍵知道輕核聚變的實質，知道核反應過程中電荷數守恒、質量數守恒，會利用質能方程求核能．