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12．核聚變能以氘.氚等為燃料.具有安全.潔凈.資源無限三大優點.是最終解決人類能源危機的最有效手段. 【查看更多】

（14分）核聚變能以氘、氚等為燃料，具有安全、潔凈、資源無限三大優點，是最終解決人類能源危機的最有效手段。

（1）兩個氘核結合成一個氦核時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出核反應的方程。若氘核的質量為m₁, 氦核的質量為m₂，所放出粒子的質量為m₃，求這個核反應中釋放出的能量為多少？

（2）要使兩個氘核能夠發生聚變反應，必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起，已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時，它們的電勢能為（其中e為氘核的電量，R為氘核半徑，為介電常數,均為已知），則兩個相距較遠（可認為電勢能為零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變？

（3）當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度。有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”，如圖所示為其“約束”原理圖：兩個同心圓的半徑分別為r₁和r₂，等離子體只在半徑為r₁的圓形區域內反應，兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場。為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出，所加磁場磁感應強度的最小值為多少？（不考慮速度大小對氘核質量的影響）

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核聚變能以氘、氚等為燃料，具有安全、潔凈、儲量豐富三大優點，是最終解決人類能源危機的最有效手段．
（1）兩個氘核

21

H結合成一個氦核

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He時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出核反應的方程．若氘核的質量為m₁，氦核的質量為m₂，所放出粒子的質量為m₃，求這個核反應中釋放出的能量為多少？
（2）要使兩個氘核能夠發生聚變反應，必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起，已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時，它們的電勢能為

e2

4πε0(2R)

（其中e為氘核的電量，R為氘核半徑，ε₀為介電常數，均為已知），則兩個相距較遠（可認為電勢能為零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變？
（3）當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度．有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”，如圖所示為其“約束”原理圖：兩個同心圓的半徑分別為r₁和r₂，等離子體只在半徑為r₁的圓形區域內反應，兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場．為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出，所加磁場磁感應強度的最小值為多少？（不考慮速度大小對氘核質量的影響）

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核聚變能以氘、氚等為燃料，具有安全、潔凈、儲量豐富三大優點，是最終解決人類能源危機的最有效手段．
（1）兩個氘核

結合成一個氦核

時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出核反應的方程．若氘核的質量為m₁，氦核的質量為m₂，所放出粒子的質量為m₃，求這個核反應中釋放出的能量為多少？
（2）要使兩個氘核能夠發生聚變反應，必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起，已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時，它們的電勢能為

（其中e為氘核的電量，R為氘核半徑，ε為介電常數，均為已知），則兩個相距較遠（可認為電勢能為零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變？
（3）當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度．有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”，如圖所示為其“約束”原理圖：兩個同心圓的半徑分別為r₁和r₂，等離子體只在半徑為r₁的圓形區域內反應，兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場．為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出，所加磁場磁感應強度的最小值為多少？（不考慮速度大小對氘核質量的影響）

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核聚變能以氘、氚等為燃料，具有安全、潔凈、儲量豐富三大優點，是最終解決人類能源危機的最有效手段．
（1）兩個氘核

結合成一個氦核

時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出核反應的方程．若氘核的質量為m₁，氦核的質量為m₂，所放出粒子的質量為m₃，求這個核反應中釋放出的能量為多少？
（2）要使兩個氘核能夠發生聚變反應，必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起，已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時，它們的電勢能為

（其中e為氘核的電量，R為氘核半徑，ε為介電常數，均為已知），則兩個相距較遠（可認為電勢能為零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變？
（3）當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度．有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”，如圖所示為其“約束”原理圖：兩個同心圓的半徑分別為r₁和r₂，等離子體只在半徑為r₁的圓形區域內反應，兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場．為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出，所加磁場磁感應強度的最小值為多少？（不考慮速度大小對氘核質量的影響）

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（2009?天津模擬）核聚變能以氘、氚等為燃料，具有安全、潔凈、儲量豐富三大優點，是最終解決人類能源危機的最有效手段．
（1）兩個氘核

2

1

H結合成一個氦核

3

2

He時，要放出某種粒子，同時釋放出能量，寫出核反應的方程．若氘核的質量為m₁，氦核的質量為m₂，所放出粒子的質量為m₃，求這個核反應中釋放出的能量為多少？
（2）要使兩個氘核能夠發生聚變反應，必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起，已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時，它們的電勢能為

e2

4πε0(2R)

（其中e為氘核的電量，R為氘核半徑，ε₀為介電常數，均為已知），則兩個相距較遠（可認為電勢能為零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變？
（3）當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度．有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”，如圖所示為其“約束”原理圖：兩個同心圓的半徑分別為r₁和r₂，等離子體只在半徑為r₁的圓形區域內反應，兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場．為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出，所加磁場磁感應強度的最小值為多少？（不考慮速度大小對氘核質量的影響）

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