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高中一年级物理

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首页 高中一年级物理知识 能量转化与守恒定律 核反应 核能，爱因斯坦质能方程 轻核聚变 试题正文
  • 计算题
    氘核的质量为2.0136u ，氦3的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．两个氘核聚变成一个氦3
    (1)写出核反应方程．
    (2)计算两个氘核聚变释放的能量．
    (3)计算1kg氘完全聚变为氦3所释放的能量．这能量相当于多少煤完全燃烧放出的热能？(煤的热值为3.344×107J/kg)
    本题信息：2012年同步题物理计算题难度较难 来源:周永伏（高中物理）
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本试题 “氘核的质量为2.0136u ，氦3的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u．两个氘核聚变成一个氦3(1)写出核反应方程．(2)计算两个氘核聚变释放的能量．(3)计算1kg氘...” 主要考查您对

能量转化与守恒定律

核反应

核能，爱因斯坦质能方程

轻核聚变

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  • 能量转化与守恒定律
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能量守恒定律：


能量守恒中连接体问题的解法：

在两个或两个以上的物体组成的系统中，单独研究其中一个物体时，机械能往往是不守恒的，但对整体来说，机械能又常常是守恒的，所以在这类问题中通常需取整体作为研究对象，再找出其他运动联系来解题。
在判断系统的机械能是否守恒时，除重力、弹力外无其他外力做功，只是系统机械能守恒的必要条件，还需要看系统内力做功的情况。
(1)系统内两个直接接触的物体，如果满足动量守恒和机械能守恒条件，利用两守恒定律是解这类问题的常用方法两物体的运动联系是沿垂直于接触面的分速度相等。
(2)以轻绳相连的两个物体，如果和外界不存在摩擦力做功等问题时，只有机械能在两个物体之间的相互转移，两物体系统机械能守恒。解此类问题的关键是在绳的方向上两物体速度大小相等。
(3)与轻杆相连的物体在绕固定转动轴转动时，两物体的角速度相等。无转动轴时两物体沿杆方向的分速度相等。有摩擦阻力参与过程的能量问题的解法在有摩擦力或介质阻力参与的过程中，机械能不停地向内能转化，但在摩擦力或介质阻力大小不变的情况下，损失的机械能与通过的路程成正比。而在往返运动形式中，通过同一位置时的速率也就不相同，通过同样距离所用时间也不相同。在比较运动时间时，可以通过比较平均速度的大小进而得到时间关系。


核反应：

1、定义:原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。
2、原子核的人工转变
①质子的发现：用α粒子轰击氮，；
②电子的发现：用α粒子轰击铍，。
爱因斯坦智能方程:

1、核能：核反应中放出的能叫核能。
2、当r＜10-15 m时，核子间相互作用力（核力）起作用。原子核是原子凭借核力结合在一起构成的，而把核子分开所需要的能量，就是原子核的结合能。结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
3、质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
4、质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。

核反应方程的书写方法：

某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应，常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型，无论写哪种类型的核反应方程，都应注意以下几点： (1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律。有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律(例如裂变和聚变方程常含能量项)。
(2)核反应方程的箭头(→)表示核反应进行的方向。不能把箭头写成等号。
(3)写核反应方程必须要有实验依据，绝不能毫无根据地编造。
(4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核 (或未知粒子)的电荷数和质量数，最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。


轻核裂变:

1、聚变：聚变把轻核合成质量较大的核，释放出核能的反应。
2、轻核的聚变：。
3、可控热核反应
①热核反应：使轻核发生聚变时，必须使它们的距离十分接近，达到10-15 m的近距离。所以可以通过高温（几百万摄氏度）剧烈的热运动使得一部分原子核已经具有足够的动能克服相互间的斥力，相互碰撞时发生聚变。可见聚变反应需要高温，所以又叫热核反应。
②可控热核反应与裂变相比的优点：释放能量大；无放射性物质；燃料丰富。
③太阳向外辐射大量的能量是靠太阳内部进行的热核反应产生的。


轻核聚变和重核裂变的对比:



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