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          50条信息

            • 1. 国家重大科学工程项目“\(EAST\)超导托卡马克核聚变实验装置”实现了电子温度超过\(5000\)万度、持续时间达\(102\)秒的超高温长脉冲等离子体放电,这是国际托卡马克实验装置上电子温度达到\(5000\)万度持续时间最长的等离子体放电。该成果在未来聚变堆研究中具有里程碑意义,标志着我国在稳态磁约束聚变研究方面继续走在国际前列。“\(EAST\)”部分装置的简化模型:要持续发生热核反应,必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在半径分别为\({{r}_{1}}\)和\({{r}_{2}}\)的两个同心圆之间的环形区域内,等离子体只在半径为\({{r}_{1}}\)的圆形区域内反应,环形区域存在着垂直于截面的匀强磁场。假设约束的核聚变材料只有氕核\(({\,\!}_{1}^{1}{H})\)和氘核\(({\,\!}_{1}^{2}{H})\),两个同心圆的半径满足\({{r}_{2}}=\left( \sqrt{2}+1 \right){{r}_{1}}\),只研究在纸面内运动的核子,不考虑核子间的相互作用、中子和质子的质量差异以及速度对核子质量的影响。已知氕核\(({\,\!}_{1}^{1}{H})\)的质量为\(m\),电量为\(q\),内半径\({{r}_{1}}\)。


              \((1)\)两个氘核\(({\,\!}_{1}^{2}{H})\)结合成一个氦核\(({\,\!}_{2}^{3}{He})\)时,要放出某种粒子,同时释放出能量,写出上述核反应方程;

              \((2)\)若氘核\(({\,\!}_{1}^{2}{H})\)的比结合能为\(1.09Mev\),氦核\(({\,\!}_{2}^{3}{He})\)的比结合能为\(7.03Mev\),求以上核反应是吸收能量还是放出能量?为多少\(Mev\)?

              \((3)\)若核聚变材料氕核\(({\,\!}_{1}^{1}{H})\)和氘核\(({\,\!}_{1}^{2}{H})\)具有相同的动能\({{E}_{k}}\),为了约束从反应区沿不同方向射入约束区的核子,求环形磁场区域所加磁场磁感应强度\(B\)满足的条件。

            • 2. 已知氘核质量为\(2.0136u \),中子质量为\(1.0087u \),\(\ ^{3}_{2}\mathrm{H}e \)核的质量为\(3.0150u \).
              \((1)\)写出两个氘核聚变成\(\ ^{3}_{2}\mathrm{H}e \)的核反应方程.
              \((2)\)若两氘核以相等的动能\({E}_{0}=0.35MeV \)作为对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的\(\ ^{3}_{2}\mathrm{H}e \)核和中子的动能各是多少?\(\left(1u=931.5MeV/{c}^{2}\right) \)
            • 3.

              已知氘核质量为\(2.0136u\),中子质量为\(1.0087u\),氦核的质量为\(3.0150u\).

              注:\((1u\)相当于\(931.5Mev)\)

              \((1)\)写出两个氘核聚变成氦核的核反应方程;

              \((2)\)计算上述核反应中释放的核能;

              \((3)\)若两氘核以相等的动能\(E\)做对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能\((\)设为\(\triangle Ε)\)全部转化为机械能,中子的质量设为\(m.\) 求:反应中生成的氦核和中子的动能各是多少?\((\)用本小题中的物理符号表示结果\()\)

            • 4.

              原来静止的原子核\({\,\!}_{a}^{b}X\),发生\(α\)衰变后放出一个动能为\(E_{0}\)的\(α\)粒子,\((\)已知量为\(a\)、 \(b\)、 \(E\)\({\,\!}_{0}\)以及\(α\)粒子的质量数为\(4)\)求:

              \((1)\)请列出核反应方程并且求出生成的新核动能?

              \((2)\)如果衰变释放的能量全部转化为\(α\)粒子及新核的动能,释放的核能\(ΔE\)是多少?

              \((3)\)亏损的质量\(Δm\)是多少?

            • 5. 已知氚核的质量是\(3.016 050 u\),质子的质量是\(1.007 277 u\),中子的质量是\(1.008 665 u\)。\((\) 已知普朗克常量\(h=6.63×10^{-34} J·s)\)求:
              \((1)\)写出该核反应方程\(;\) 
              \((2)\)氚核的比结合能是多少? 
              \((3)\)如果这些能量以光子形式放出,则光子的频率是多少
            • 6. 在磁感应强度为\(B\)的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次衰变放射出\(\alpha \)粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为\(R\)以\(m\)、\(q\)分别表示\(\alpha \)粒子的质量和电荷量.
              \((1)\)放射性原子核用\({}_{Z}^{A}X\)表示,新核的元素符号用\(Y\)表示,写出该\(\alpha \)衰变的核反应方程.
              \((2)\alpha \)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小.
              \((3)\)设该衰变过程释放的核能都转为\(\alpha \)粒子和新核的动能,新核的质量为\(M\),求衰变过程的质量亏损\(\Delta M\).
            • 7.

              已知氘核质量为\(2.0136u\),中子质量为\(1.0087u\),氦核\(({\,\!}_{2}^{3}{He})\)的质量为\(3.0150u\)。\((\)质量亏损为\(1u\)时\((1u=1\)个\({}^{12}C\)质量的十二分之一\()\),释放的能量为\(931.5MeV\)。除了计算质量亏损外,\({\,\!}_{2}^{3}{He}\)的质量可认为是中子的\(3\)倍\()\);

              \((1)\)写出两个氘核聚变成\({\,\!}_{2}^{3}{He}\)的核反应方程;

              \((2)\)计算上述核反应中释放的核能;

              \((3)\)若两氘核以相等的动能\(0.35MeV\)作对心碰撞即可发生上述核反应,且释放的核能全部转变为机械能,则反应生产的氦核\(({\,\!}_{2}^{3}{He})\)和中子的动能各为多少\(MeV\)?

            • 8. 两个半径均为\(R\)的圆形磁场区域Ⅰ、Ⅱ相切于\(P\)点,两圆圆心分别为\(O_{1}\)、\(O_{2}\),圆内磁感应强度分别为\(B_{1}\)、\(B_{2}\),\(B_{1}{=}\dfrac{63}{16}B_{2}\);在两圆切点\(P\)有一个静止的放射性原子核,某时刻原子核衰变成\(a\)、\(b\)两个粒子,衰变后进入Ⅱ区的粒子\(b\)从\(M\)点沿\(O_{2}M\)方向以速度\(\mathrm{v}_{2}\)射出磁场,\({∠}PO_{2}M{=}74{^{\circ}}\),如图所示;而进入Ⅰ区的粒子\(a\)从\(N\)点\((\)图中未画出\()\)射出磁场,且射出磁场时速度方向与\(\mathrm{v}_{2}\)同向。

              \((1)\)求\(a\)和\(b\)两粒子电荷量之比\(\dfrac{q_{1}}{q_{2}}\);

              \((2)\)若\(a\)、\(b\)两粒子中有一个质量为\(14u\),写出衰变方程,并求静止核的质量数和核电荷数;

              \((3)\)若\(a\)、\(b\)两粒子质量之比为\(k\),求两粒子在磁场中的运动时间之比\(\dfrac{t_{1}}{t_{2}}\).

            • 9.

              一个原来静止的锂核\({}_{3}^{6}{Li}\)俘获一个速度为\(7.7×10^{4} m/s\)的中子后,生成一个氚核和一个氦核,已知氚核的速度大小为\(1.0×10^{3} m/s\),方向与中子的运动方向相反\(.\)已知氘核质量\(m_{D}=2.014 102 u\),氚核质量为\(m_{T}=3.016 050 u\),氦核的质量\(m_{He}=4.002 603 u\),中子质量\(m_{n}=1.008 665 u\),\(1 u\) 相当于\(931 MeV\).

              \((1)\)试写出核反应方程;

              \((2)\)求出氦核的速度;

              \((3)\)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时,可产生一个氦核,同时放出一个中子,求这个核反应释放出的能量.

            • 10.

              在磁感应强度为\(B\)的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次\(α\)衰变。放射出\(α\)粒子\((\ ^{4}_{2}\mathrm{H}e )\)在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为\(R\)。以\(m\)、\(q\)分别表示\(α\)粒子的质量和电荷量。

              \((1)\)放射性原子核用\({}_{Z}^{A} {X} \)表示,新核的元素符号用\(Y\)表示,写出该\(α\)衰变的核反应方程。

              \((2)α\)粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。

              \((3)\)设该衰变过程释放的核能都转为\(α\)粒子和新核的动能,新核的质量为\(M\),求衰变过程的质量亏损\(Δm\)。

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