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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,并释放一个中子了.若已知氘原子的质量为2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u=1.66×10-27kg.
(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3.0×105kW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3.2×107s计算,光速c=3.00×108m/s,结果取二位有效数字)
分析:(1)根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程.
(2、3)根据爱因斯坦质能方程求出核反应所释放的能量,通过能量守恒定律求出每年消耗氘的质量.
解答:解:(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得,
 
2
1
H
+
3
1
H
 
4
2
He
+
1
0
n

(2)根据爱因斯坦质能方程得,△E=△mc2=(2.0141+3.0160-4.0026-1.0087)×10-27×(3×1082×1.66×10-27×9×1016J=2.8×10-12J.
(3)设每年消耗氘的质量为m,根据能量守恒定律得,Pt=
1
2
?
m
2
×6.02×1023×△E

代入数据解得m=23kg.
答:(1)核反应方程为
 
2
1
H
+
3
1
H
 
4
2
He
+
1
0
n

(2)这个核反应释放出来的能量为2.8×10-12J.
(3)每年要消耗氘的质量为23kg.
点评:解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒,以及掌握爱因斯坦质能方程.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

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m1,氚原子的质量为m2,氦原子的质量为m3,中子的质量为m4,真空中光速为C
(1)写出氘和氚聚变的核反应方程;
(2)试计算这个核反应释放出来的能量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(18分)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2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u=1.66×10-27kg。

(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3.0×105kw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3.2×107s计算,光速c=3.00×108m/s,结果取二位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(4分)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2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u = 1.66×10-27kg。则这个核反应释放出来的能量E =    _______________  J。(光速c=3.00×108m/s,1u相当于935MeV,结果取二位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

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2.0141u,氚原子的质量为3.0160u,氦原子的质量为4.0026u,中子的质量为1.0087u,1u = 1.66×10-27kg。

(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。(光速c=3.00×108m/s,结果取二位有效数字)

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