半個(gè)世紀(jì)以來，熱核聚變的研究一直圍繞著一個(gè)主題，那就是要實(shí)現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)，造出一個(gè)人造太陽，一勞永逸地解決人類的能源危機(jī)。在受控核聚變裝置中，需要把核反應(yīng)物質(zhì)——氘（）和氚（）“加熱”到上億度而成為等離子體，而這些等離子體無法用通常意義上的“容器”盛裝，只能用強(qiáng)磁場(chǎng)來束縛它們。前不久，中國(guó)科學(xué)家率先建成了世界上第一個(gè)可控全超導(dǎo)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，模擬太陽實(shí)現(xiàn)可控的核聚變。


可控全超導(dǎo)核聚變裝置從內(nèi)到外有五層部件構(gòu)成，比較復(fù)雜�，F(xiàn)在按下面的簡(jiǎn)化模型來討論這個(gè)問題：如圖所示，設(shè)想最關(guān)鍵的環(huán)狀磁容器是一個(gè)橫截面為環(huán)形的區(qū)域：內(nèi)徑為R1，外徑為R2，區(qū)域內(nèi)有垂直于截面向里的磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
（1）該核反應(yīng)方程式為：_____________________________；
（2）已知氘（）、氚（）、氦（）核、中子（）的靜質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，那么在每一個(gè)核反應(yīng)中釋放的能量為多少？（已知光速為C）
（3）若等離子體源恰好放置在環(huán)心O點(diǎn)，它能沿半徑方向輻射出各種速率的帶電粒子，這些帶電粒子的最大荷質(zhì)比為k，不計(jì)帶電離子的重力，該磁場(chǎng)能夠約束住的這些帶電粒子的最大速率是多少？
 
（1）         （2）
（3）
（1）                  <1>                    ……4分

（2）由知，每個(gè)核反應(yīng)釋放的能量為：
         ……4分
（3）設(shè)：被約束的荷質(zhì)比為k的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，則幾何關(guān)系如圖所示：
……2分
          <2>                    ……3分
荷質(zhì)比為k的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程為：
               <3>                    ……2分
其中            <4>           ……1分
聯(lián)解<2><3><4>式得：                           ……2分
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（20分）靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的鋰原子核（），俘獲一個(gè)速度為7．7×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)放出粒子后變成一個(gè)新原子核，已知中子速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子速度為2×10m/s，方向與中子速度方向相同，求：
（1）寫出核反應(yīng)方程式；
（2）生成的新核的速度大小和方向（在運(yùn)用動(dòng)量守恒時(shí)，不考慮質(zhì)量虧損）：
（3）若粒子與新核間相互作用不計(jì)，則二者在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌道半徑之比為多少?
（4）經(jīng)過測(cè)量發(fā)現(xiàn)在核反應(yīng)前后原子核總質(zhì)量減少了0.035u，則這個(gè)反應(yīng)放出了多少焦耳的能量?

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

以下說法正確的是(    )
A．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核后，吸收能量
B．用升溫、加壓的方法和化學(xué)的方法都不能改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ?/td>
C．陰極射線與β射線都是帶負(fù)電的電子流，都是由原子核受激發(fā)后產(chǎn)生的
D．公式ΔE=Δmc2的含義是：質(zhì)量為Δm的物質(zhì)所具有的能量為ΔE

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

一個(gè)氫原子的質(zhì)量為1.6736×10-27kg，一個(gè)鋰原子的質(zhì)量為11.6505×10-27kg，一個(gè)氦原子的質(zhì)量為6.6467×10-27kg。一個(gè)鋰核受到一個(gè)質(zhì)子轟擊變?yōu)?個(gè)α粒子，⑴寫出核反應(yīng)方程，并計(jì)算該反應(yīng)釋放的核能是多少？⑵1mg鋰原子發(fā)生這樣的反應(yīng)共釋放多少核能？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

在核反應(yīng)堆里，用石墨作減速劑，使鈾核裂變所產(chǎn)生的快中子通過與碳核不斷的碰撞而被減速。假設(shè)中子與碳核發(fā)生的是彈性正碰，且碰撞前碳核是靜止的。已知碳核的質(zhì)量近似為中子質(zhì)量的12倍，中子原來的動(dòng)能為E0，試求：
（1）經(jīng)過一次碰撞后中子的能量變?yōu)槎嗌伲?br />（2）若E0＝1.76MeV，則經(jīng)過多少次碰撞后，中子的能量才可減少到0.025eV。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段。它主要是由電子和、等原子核組成。維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是釋放的核能，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能。根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由于聚變反應(yīng)而使太陽中的核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10％，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段。為了簡(jiǎn)化，假定目前太陽全部由電子和核組成。
（1）為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M。已知地球半徑R＝6.4×106 m，地球質(zhì)量m＝6.0×1024 kg，日地中心的距離r＝1.5×1011 m，地球表面處的重力加速度g＝10 m/s2，1年約為3.2×107秒，試估算目前太陽的質(zhì)量M。
（2）已知質(zhì)子質(zhì)量mp＝1.6726×10－27 kg，質(zhì)量mα＝6.6458×10－27 kg，電子質(zhì)量me＝0.9×10－30 kg，光速c＝3×108 m/s。求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能。
（3）又知地球上與太陽垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能w＝1.35×103 W/m2。試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命。（估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)字。）
 

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速為v0=0.09c（c為真空中的光速）的α粒子，轟擊靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的鈉原子核Na，產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看作對(duì)心正碰，碰后新核的運(yùn)動(dòng)方向與α粒子的初速方向相同，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向與新核運(yùn)動(dòng)方向相反，它們?cè)诖怪庇诖艌?chǎng)的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1：10，已知質(zhì)子質(zhì)量為m。
（1）寫出核反應(yīng)方程；
（2）求出質(zhì)子的速度v（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

恒星的壽命取決于（　�。�
A．體積B．質(zhì)量C．溫度D．物質(zhì)成分

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

靜止的放射性原子核發(fā)生衰變時(shí)，設(shè)放出的能量都轉(zhuǎn)變成了粒子和新核Y的動(dòng)能.若測(cè)得粒子的動(dòng)能為E，則新核Y的動(dòng)能為多大？衰變放出的能量為多大？

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