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天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%,有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙中誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內部氫核聚變反應生成的.

(1)把氫核聚變反應簡化為4個氫核()聚變成氦核().同時放出2個正電子()和2個中微子(νe),請寫出該氫核聚變反應的方程式,并計算一次反應釋放的能量.

(2)研究表明,銀河系的年齡為t=3.8×1017 s,每秒鐘銀河系產生的能量約略為1×1037 J(即P=1×1037 J/s),現假定該能量全部來自上述氫核聚變反應.試估計算銀河系中氦的質量(最后結果保留一位有效數字).

(3)根據你的估算結果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.

(可能用到的數據:銀河系質量為M=3×1041 kg,質量單位1 u=1.66×10-27 kg,1u相當于1.5×10-10 J的能量,電子質量Me=0.000 5 u,氦核質量Mα=4.002 6 u,氫核質量MP=1.007 8 u,中微子(Ve)質量為零.

 

【答案】

(1)4+2+2γ  4.14×10-12J

(2)6.0×1039 kg

(3)宇宙誕生后不久產生的

【解析】

試題分析:(1)方程式:4+2+2γ.

其質量虧損為Δm=4Mp-Mα-2Me=0.028 11u=4.664 6×10-29 kg.

ΔE=Δmc2=4.14×10-12 J

(2)氦的質量m=≈6.0×1039 kg.

(3)氦的含量k=≈2%

由估算可知,k=2%<25%.故銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久產生的

考點:核反應方程 質能虧損  宇宙的誕生

點評:原子核能——尤其是通過裂變和聚變這兩條有效途徑獲得核能,是當前解決能源問題中大家關心并積極研究的大事情。我們有必要讓學生了解這方面的基礎知識和進展情況,本題解題關鍵是要正確書寫核反應方程式,熟練應用質能方程。

 

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

天文學家測得銀河系中的氦的含量約為25%,有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是宇宙誕生后的3分鐘內生成;二是宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內部的氫核聚變反應生成的,氫核聚變反應可簡化為4個氫核(
 
1
1
H)聚變成氦核(
 
4
2
He),同時放出2個正電子(
 
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e)和2個中微子(v0).已知氦核質量ma=4.0026u,氫核質量mp=1.0078u,電子質量me=0.0005u,中微子v質量為零,1u相當于931.5MeV的能量,則該核反應方程式和一次反應中釋放出的核能分別為( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內部的氫核聚變反應生成的.
(1)把氫核聚變反應就簡化為4個氫核(
 
1
1
H
)聚變成氦核(
 
4
2
He),同時放出2個正電子(
 
0
1
e)和2個中微子(Ve),請寫出該氫核聚變反應的方程,并計算一次反應釋放的能量.
(2)研究表明,銀河系的年齡約為t=3.8×1017s,每秒鐘銀河系產生的能量約為1×1037J(即P=1×1037J/s).現假定該能量全部來自上述氫核聚變反應,試估算銀河系中氦的含量(最后結果保留一位有效數字).
(3)根據你的估算結果,對銀河系中氦的主要生成途徑做出判斷.
(可能用到數據:銀河系質量約為M=3×1041kg,原子質量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當于1.5×10-10J的能量,電子質量m=0.0005u,氦核質量ma=4.0026u,氫和質量mp=1.0078u,中微子ve質量為零).

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后2分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內部的氫核聚變反應生成的.把氫核聚變反應簡化為4個氫核(
 
1
1
H
)聚變成氦核(
 
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He
),同時放出2個正電子(
 
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e
)和2個中微子(νe),請寫出該氫核聚變反應的方程,并計算一次反應釋放的能量.(可能用到數據:銀河系質量約為M=3×1041kg,原子質量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當于1.5×10-10J的能量,電子質量m=0.0005u,氦核質量ma=4.0026u,氫和質量mp=1.0078u,中微子ve質量為零).
(2)下雪天,卡車在平直的高速公路上勻速行駛,司機突然發(fā)現前方停著一輛故障車,他將剎車踩到底,車輪被抱死,但卡車仍向前滑行,并撞上故障車,且推著它共同滑行了一段距離l后停下,已知卡車質量M為故障車質量m的4倍.設卡車與故障車相撞前的速度為v1,兩車相撞后的速度變?yōu)関2,相撞的時間極短,求:
①v1:v2的值;
②卡車在碰撞過程中受到的沖量.

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科目:高中物理 來源:2012屆黑龍江省哈爾濱市高二下學期期中考試物理試題 題型:計算題

天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關研究表明,宇宙中氦生成的途徑有兩條:一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的;二是在宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內的氫核聚變反應生成的.把氫核聚變反應簡化為4個氫核聚變成氦核,同時放出2個正電子和2個中微子ν0,請寫出該氫核聚變反應的方程,并計算一次反應釋放的能量.(可能用到的數據:原子質量單位1 u=1.66×10-27kg,1 u相當于1.5×10-10J的能量,電子質量me=0.000 5 u,氦核質量mα=4.002 6 u,氫核質量mp=1.007 8 u,中微子質量為零.結果保留兩位有效數字)

 

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