物理选修3-5学案：教材习题点拨 第十九章 第七、八节 核聚变 粒子和宇宙 含解析 精品

教材习题点拨

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1．什么是核聚变？聚变过程中的能量转化有什么特点？

答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做聚变。从比结合能图线看，聚变后比结合能增加，因此反应中要释放能量。

2．一个α粒子融合到一个168O核中，写出这个核反应的方程式，这个反应式左右两边的原子核相比，哪边具有较多的结合能？

答：核反应方程为42He＋168O→2010Ne。从比结合能曲线看，反应后比结合能增加，反应中要释放能量，说明反应式左边的原子核具有较多的能量。

3．太阳的总输出功率为400亿亿亿瓦(4×1026W)，它来自三种核反应，这些反应的最终结果是氢转变为41He，按照总输出功率计算，太阳每秒失去多少质量？尽管有这么大的质量损失，太阳仍将在上百亿年以后才结束它的生命，这期间太阳质量将只减少0.5%!

解：太阳每秒释放的能量为E＝4×1026 J

太阳每秒失去的质量为Δm＝E

c2＝

4×1026

(3×108)2

kg＝4.44×109 kg。

4．在某些恒星内，三个α粒子结合成一个126C核，从元素周期表中查出126C的质量和41He 的质量，计算这个反应中放出的能量。

解：三个α粒子结合成一个126C核的质量亏损为Δm＝3m He－m c＝(3×4.002 6－12.000 0) u＝0.007 8 u，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝0.007 8×931 Me V＝7.26 Me V。

5．请分析：在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？

答：必要性：由于地球上化石燃料和裂变材料的贮量有限，开发聚变能非常重要，并且是一项十分紧迫的任务。各国科学家都在加紧研究，以期尽快在地球上制造出人类自己的“太阳”，缓解甚至消除能源危机的困扰。

可能性：地球上聚变燃料的储量丰富。每升水中含有0.03 g氘，地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿亿立方米的水，大约有40多亿吨氘。反应中所用的氚可以利用锂来提取，地球上锂的储量有2 000亿吨，用来制取氚足以满足聚变的需要。

困难：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温。

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1．请设计和绘制一个合理的表格，在表格中填上相关的内容，全面概括你对粒子分类的了解。

答：粒子分类参考表格

答：宇宙演化过程的方框图：

大爆炸→夸克、轻子、胶子等→强子时代→轻子时代→核合成时代→电子与质子复合成氢原子→形成恒星和星系

恒星演化过程的方框图：

宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚

变反应，形成白矮星或中子星或黑洞。