天文学家测得银河系中氦的含量约为25%．有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚

题文

天文学家测得银河系中氦的含量约为25%．有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．（1）把氢核聚变反应就简化为4个氢核（ 11H）聚变成氦核（ 42He），同时放出2个正电子（ 01e）和2个中微子（Ve），请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量．（2）研究表明，银河系的年龄约为t=3.8×1017s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037J（即P=1×1037J/s）．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）．（3）根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径做出判断．（可能用到数据：银河系质量约为M=3×1041kg，原子质量单位1u=1.66×10-27kg，1u相当于1.5×10-10J的能量，电子质量m=0.0005u，氦核质量ma=4.0026u，氢和质量mp=1.0078u，中微子ve质量为零）．

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：4 11H→ 42He+2 01e+2ve，核反应中的质量亏损：△m=4mp-mα-2me，释放出的核能：△E=△mc2=4.14×10-12J；（2）核反应产生的氦的质量：m=pt△E×mα=6.1×1039kg，氦的含量k=mM=6.1×10393×1041≈2%；（3）由估算结果可知，k≈2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．答：（1）核反应方程式：4 11H→ 42He+2 01e+2ve，一次反应释放的能量为4.14×10-12J；（2）银河系中氦的含量约为2%；（3）银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．

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解析

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考点

据考高分专家说，试题“天文学家测得银河系中氦的含量约为25%．.....”主要考查你对 [核能，爱因斯坦质能方程 ]考点的理解。

核能，爱因斯坦质能方程

爱因斯坦智能方程:1、核能：核反应中放出的能叫核能。 2、当r＜10-15 m时，核子间相互作用力（核力）起作用。原子核是原子凭借核力结合在一起构成的，而把核子分开所需要的能量，就是原子核的结合能。结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 3、质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。 4、质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。 质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。

核反应方程的书写方法：

某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫做核反应，常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型，无论写哪种类型的核反应方程，都应注意以下几点： (1)必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律。有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律(例如裂变和聚变方程常含能量项)。 (2)核反应方程的箭头(→)表示核反应进行的方向。不能把箭头写成等号。 (3)写核反应方程必须要有实验依据，绝不能毫无根据地编造。 (4)在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上，然后根据质量数守恒和电荷数守恒规律计算出未知核 (或未知粒子)的电荷数和质量数，最后根据未知核(或未知粒子)的电荷数确定它们是哪种元素(或哪种粒子)，并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号。