天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)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(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.
(1)把氫核聚變反應(yīng)就簡化為4個氫核()聚變成氦核(He),同時放出2個正電子(e)和2個中微子(Ve),請寫出該氫核聚變反應(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)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(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P=1×1037J/s).現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字).
(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑做出判斷.
(可能用到數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量m=0.0005u,氦核質(zhì)量ma=4.0026u,氫和質(zhì)量mp=1.0078u,中微子ve質(zhì)量為零).
【答案】分析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程式.由質(zhì)能方程求出和、核反應(yīng)釋放出的能量.
(2)先求出氦的質(zhì)量,然后再求出氦的含量.
(3)根據(jù)核反應(yīng)生成的氦與太陽中氦的含量間的關(guān)系分析答題.
解答:解:(1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知,
核反應(yīng)方程式為:4H→He+2e+2ve
核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損:△m=4mp-mα-2me,
釋放出的核能:△E=△mc2=4.14×10-12J;
(2)核反應(yīng)產(chǎn)生的氦的質(zhì)量:m=×mα=6.1×1039kg,
氦的含量k==≈2%;
(3)由估算結(jié)果可知,k≈2%遠(yuǎn)小于25%的實際值,
所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的.
答:(1)核反應(yīng)方程式:4H→He+2e+2ve
一次反應(yīng)釋放的能量為4.14×10-12J;
(2)銀河系中氦的含量約為2%;
(3)銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的.
點評:核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒,這是寫核反應(yīng)方程式的關(guān)鍵;應(yīng)用質(zhì)能方程可以求出釋放的核能.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

天文學(xué)家測得銀河系中的氦的含量約為25%,有關(guān)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(nèi)生成;二是宇宙演化到恒星誕生后,由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的,氫核聚變反應(yīng)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(
 
0
1
e)和2個中微子(v0).已知氦核質(zhì)量ma=4.0026u,氫核質(zhì)量mp=1.0078u,電子質(zhì)量me=0.0005u,中微子v質(zhì)量為零,1u相當(dāng)于931.5MeV的能量,則該核反應(yīng)方程式和一次反應(yīng)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(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)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(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.
(1)把氫核聚變反應(yīng)就簡化為4個氫核(
 
1
1
H
)聚變成氦核(
 
4
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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(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)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(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P=1×1037J/s).現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng),試估算銀河系中氦的含量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字).
(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑做出判斷.
(可能用到數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量m=0.0005u,氦核質(zhì)量ma=4.0026u,氫和質(zhì)量mp=1.0078u,中微子ve質(zhì)量為零).

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)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(nèi)部的氫核聚變反應(yīng)生成的.把氫核聚變反應(yīng)簡化為4個氫核(
 
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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(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)釋放的能量.(可能用到數(shù)據(jù):銀河系質(zhì)量約為M=3×1041kg,原子質(zhì)量單位1u=1.66×10-27kg,1u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量m=0.0005u,氦核質(zhì)量ma=4.0026u,氫和質(zhì)量mp=1.0078u,中微子ve質(zhì)量為零).
(2)下雪天,卡車在平直的高速公路上勻速行駛,司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)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(zhì)量M為故障車質(zhì)量m的4倍.設(shè)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年粵教版高中物理選修3-5 4.7小粒子與大宇宙練習(xí)卷(解析版) 題型:計算題

天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%,有關(guān)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(nèi)部氫核聚變反應(yīng)生成的.

(1)把氫核聚變反應(yīng)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(yīng)的方程式,并計算一次反應(yīng)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(chǎn)生的能量約略為1×1037 J(即P=1×1037 J/s),現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應(yīng).試估計算銀河系中氦的質(zhì)量(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字).

(3)根據(jù)你的估算結(jié)果,對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.

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

 

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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(xué)期期中考試物理試題 題型:計算題

天文學(xué)家測得銀河系中氦的含量約為25%.有關(guān)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(nèi)的氫核聚變反應(yīng)生成的.把氫核聚變反應(yīng)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(yīng)的方程,并計算一次反應(yīng)釋放的能量.(可能用到的數(shù)據(jù):原子質(zhì)量單位1 u=1.66×10-27kg,1 u相當(dāng)于1.5×10-10J的能量,電子質(zhì)量me=0.000 5 u,氦核質(zhì)量mα=4.002 6 u,氫核質(zhì)量mp=1.007 8 u,中微子質(zhì)量為零.結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

 

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