Question

跪求解决一题高中物理题！

两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核,已知氘核质量为2.0136u,氦核质量为3.0150u,中子的质量为1.0087u。写出聚变方程，求出释放的能量；若反应前两氘核的动能均为0.35MeV,正面相碰发生反应，且反应中释放的能量全部变为动能，则反应后氦核和中子的动能各为多少？

Answer 1

1u对应的能量931.5MeV

(1)核反应方程如图

根据ΔE=ΔmC²

释放的能量就是亏损的质量对应的能量

ΔE=(2.0136u*2-3.0150u-1.0087u)*931.5MeV≈3.26MeV

(2)根据动量守恒定律

碰撞前两氘核的动能相同即速率相同，正面相碰则速度方向相反

m氘*v氘-m氘*v氘=m中*v中+m氦*v氦

m中*v中=-m氦*v氦

所以氦核,中子速度方向相反，速度大小之比为

v氦/v中=m中/m氦

动能之比

Ek氦/Ek中

=(1/2*m氦*v氦²)/(1/2*m中*v中²)

=(m氦/m中)*(v氦/v中)²

=m中/m氦

=1.0087u/3.0150u

≈0.33

反应中释放的能量全部变为动能

根据能量守恒定律

2*Ek氘+ΔE=Ek氦+Ek中

将Ek氘=0.35MeV，ΔE=3.26MeV，Ek氦/Ek中=0.33代入

得Ek氦≈0.99MeV，Ek中≈2.97MeV