2018版物理粤教版新课堂同步选修3-5文档：第4章第4节核力与结合能含解析精品

合集下载

2017-2018学年同步备课套餐之物理粤教版选修3-5讲义：第4章原子核第四节

第四节核力与联合能[学习目标 ] 1.知道核力及其性质.2.知道重核与轻核中中子数与质子数的数目多少关系.3.掌握联合能和均匀联合能的观点 .4.知道质量损失，理解爱因斯坦质能方程，并能进行相关核能的计算．一、核力及其性质[导学研究 ]是什么力战胜质子之间的库仑斥力，使核子联合成一个坚固的原子核的？答案核子间 (质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力．[知识梳理 ]1．构成原子核的核子之间有很强的互相作使劲，使核子能够战胜库仑斥力而密切地联合在一起，这类力称为核力．2．核力是一种很强的力，在它的作用范围内核力比库仑力大的多．3．核力是一种短程力．在约 0.5×－ 15 －15 －10 ～ 2×10 m 的距离内主要表现为引力；大于2× 1015m 的距离时核力就快速减小为零；在小于 0.5× 10 － 15m 的距离内，核力又转变为强盛的斥力而使核子不交融在一同．[即学即用 ] 判断以下说法的正误．(1) 原子核中的质子是靠自己的万有引力聚在一同的．( ×)(2) 核力是一种很强的作使劲，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．( √)(3) 核力是一种短程力，只有在小于厘米级的距离才有核力表现．( ×)二、重核与轻核[导学研究 ] (1) 一些较轻的原子核如4 16 12 142 He、 8O、6C、 7N中质子数和中子数有什么关系？238234(2)92U、 90Th等重核中各有多少其中子、多少个质子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？答案(1) 质子数与中子数相等．238个质子、 146 其中子；234个质子， 144 其中子．较重的原子核(2) 92U 中含有 92 90Th中含有90中中子数大于质子数．[知识梳理 ]自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大概相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，二者相差越多．[即学即用 ]判断以下说法的正误．(1)在原子核的构成中，质子数等于中子数．(×)(2)原子核大到必定程度，原子核就不稳固了．(√)(3)在宇宙演化过程中，只有稳固的原子核长远地留了下来．(√)(4)稳固的重原子核里，质子数比中子数多．(×)三、联合能[导学研究 ]1．设有一个质子和一其中子在核力作用下凑近碰撞并联合成一个氘核．质子和中子联合成氘核的过程中是开释能量仍是汲取能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案质子和中子联合成原子核的过程中要开释能量；氘核分解成质子和中子时要汲取能量．2．如图 1 所示是不一样原子核的均匀联合能随质量数变化的曲线．图 1(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核对比均匀联合能有什么特色？均匀联合能的大小反应了什么？(2)均匀联合能较小的原子核转变为均匀联合能较大的原子核时是汲取能量仍是开释能量？答案(1) 中等质量的原子核均匀联合能较大，均匀联合能的大小反应了原子核的稳固性，平均联合能越大，原子核越稳固．(2)开释能量．[知识梳理 ]1．对联合能的理解(1)联合能：原子核是核子依靠核力联合在一同构成的，要把原子核拆开成核子，需要能量，这就是原子核的联合能．(2)均匀联合能：原子核的联合能与核子数之比称为均匀联合能．均匀联合能越大，表示原子核中核子联合得越坚固，原子核越稳固．(3)核子数较小的轻核和核子数较大的重核，均匀联合能较小，中等核子数的原子核，均匀结合能较大．当均匀联合能较小的原子核转变为均匀联合能较大的原子核时会开释核能．2．对证能方程和质量损失的理解(1)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亲密的联系，其关系是E＝ mc2.(2)质量损失质量损失，其实不是质量消逝，减少的质量在核子联合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．物体质量增添，则总能量随之增添；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作 E＝ mc2.[即学即用 ]判断以下说法的正误．(1)全部原子核均拥有联合能．(√)(2)构成原子核的核子越多，它的联合能就越高．(√)(3)联合能越大，核子联合得越坚固，原子越稳固．(×)(4)自由核子联合为原子核时，可能汲取能量．(×)一、对联合能的理解例 1以下对于联合能和均匀联合能的说法中，正确的选项是()A．核子联合成原子核汲取的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为联合能B．均匀联合能越大的原子核越稳固，所以它的联合能也必定越大C．重核与中等质量原子核对比较，重核的联合能和均匀联合能都大D．中等质量原子核的联合能和均匀联合能均比轻核的要大答案分析D核子联合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是汲取能量， A 选项错误；均匀结合能越大的原子核越稳固，但均匀联合能越大的原子核，其联合能不必定大，比如中等质量原子核的均匀联合能比重核大，但因为核子数比重核少，其联合能比重核小，B、C 选项错误；中等质量原子核的均匀联合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，所以它的联合能也比轻核大， D 选项正确．1．核子联合成原子核时必定开释能量，原子核分开成核子时必定汲取能量，汲取或开释的能量越大，表示原子核的联合能越大．2．均匀联合能越大表示原子核越稳固．一般状况下，中等质量的原子核比轻核和重核的均匀联合能大．二、质量损失和核能的计算例231H (质量损失的质量是 3.016 050 u ，质子的质量是1 u 相当于开释931.5 MeV 的能量 )1.007 277 u，中子的质量为 1.008 665 u．求：(1)一个质子和两其中子联合为氚核时，是汲取仍是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的联合能和均匀联合能各是多少？答案(1) 放出 7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV分析(1) 一个质子和两其中子联合成氚核的反响方程式是11H＋201n―→ 13H，反响前各核子总质量为m p＋ 2m n＝ (1.007 277＋ 2× 1.008 665) u ＝ 3.024 607 u ，反响后新核的质量为m H＝3.016 050 u ，质量损失为m＝ (3.016 050－ 3.024 607) u＝－ 0.008 557 u.因反响前的总质量大于反响后的总质量，故此核反响放出能量．开释的核能为E＝ 0.008 557×931.5 MeV ≈7.97 MeV .(2)氚核的联合能即为E＝ 7.97 MeV ，它的均匀联合能为E≈ 2.66 MeV . 31．计算过程中m 的单位是kg， E 的单位是 J.2．若m 的单位是u， E 的单位是MeV ，可直接利用公式E＝m× 931.5 MeV 来计算核能 .1．以下对于核力的说法正确的选项是()A．核力同万有引力没有差别，都是物体间的互相作用B．核力就是电磁力－15C．核力是短程力，作用范围在2× 10m 以内D．核力与电荷相关答案 C分析核力是短程力，超出2×10－15 m，核力急剧降落几乎消逝，应选项 C 正确；核力与万有引力、电磁力不一样，应选项 A 、 B 错误；核力与电荷没关，应选项 D 错误．2． (多项选择 ) 对于原子核中质子和中子的比率，以下说法正确的选项是()A ．原子核中质子和中子的个数必定相等B ．稳固的重原子核里，中子数要比质子数多C ．原子核大到必定程度时，相距较远的质子间的核力不足以均衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳固了D ．质子和中子能够组合成随意稳固的核答案BC3． (多项选择 ) 对于原子核的联合能，以下说法正确的选项是 ()A ．原子核的联合能等于使其完整分解成自由核子所需的最小能量B ．一重原子核衰变为 α粒子和另一原子核，衰变产物的联合能之和必定大于本来重核的结合能C ．铯原子核( 13355Cs)的联合能小于铅原子核( 20882Pb)的联合能D ．均匀联合能越大，原子核越不稳固答案ABC分析联合能是把核子分开所需的最小能量，选项 A 正确；一重原子核衰变为 α粒子和另一原子核，存在质量损失，核子均匀联合能增大，衰变产物的联合能之和必定大于本来重核的联合能，选项B 正确；核子数越多，联合能越大，选项C 正确；均匀联合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳固，选项D 错误．4．已知氮核质量 M N ＝ 14.007 53 u ，氧 17 核的质量 M O ＝ 17.004 54 u ，氦核质量 M He ＝ 4.003 87 u ，氢核质量 M H ＝ 1.008 15 u ，试判断： 147N ＋ 42He →178O ＋ 11H 这一核反响是汲取能量仍是放出能量？能量变化是多少？(已知 1 u 相当于 931.5 MeV答案汲取能量 1.2 MeV分析反响前总质量： M N ＋ M He ＝ 18.011 40 u ，的能量 )反响后总质量： M O ＋ M H ＝ 18.012 69 u.能够看出：反响后总质量增添，故该反响是汲取能量的反响．故 E ＝(18.012 69－ 18.011 40)× 931.5 MeV ≈ 1.2 MeV .一、选择题 (1～ 8 题为单项选择题， 9 题为多项选择题 )1．以下对核力的认识正确的选项是( )A ．任何物体之间均存在核力B．核力宽泛存在于自然界中的核子之间C．核力只存在于质子之间－ 15 － 15D．核力只发生在相距 2× 10 m 内的核子之间，大于 0.5×10 m 为引力，而小于 0.5× 10 － 15m 为斥力答案 D分析由核力的特色知道，只有相距 2× 10－15 m 内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间，由此知 D 正确， A 、B、C 错误．2．核子联合成原子核或原子核分解为核子时，都陪伴着巨大的能量变化，这是因为() A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子拥有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强盛的核力D．核子间存在着复杂磁力答案 C分析核子之间存在核力作用，核子联合成原子核或原子核分解为核子时，都有核力作用，故陪伴着巨大的能量变化，应选 C.3．原子质量单位为u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核联合为质量为M 的原子核时开释出的能量是()A． (M－ m1－ m2) u× c2B．(m1＋ m2－M ) u× 931.5 JC．(m1＋ m2－M )cD． (m1＋ m2－ M)× 931.5 MeV答案 D4．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005 年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝ mc2，以下说法中不正确的选项是()A ． E＝mc2定量地指出了物体拥有的能量与其质量之间的关系 B ．依据 E＝ mc2能够计算核反响中开释的核能C．一其中子和一个质子联合成氘核时，开释出核能，表示此过程中出现了质量损失D． E＝mc2中的 E 是发生核反响时开释的核能答案 D分析爱因斯坦质能方程E＝ mc2定量的指出了物体拥有的能量与其质量之间的关系， A 正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外开释了能量；反之，若物体的质量增添了，则物体的能量高升，表示它从外界汲取了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故 B 、C 正确， D 错误．5．某核反响方程为12H ＋13H →24He＋ X. 已知12H 的质量为 2.013 6 u，13H 的质量为 3.018 0 u，24 He 的质量为 4.002 6 u， X 的质量为 1.008 7 u．则以下说法中正确的选项是 ()A ． X 是质子，该反响开释能量B ．X 是中子，该反响开释能量C．X 是质子，该反响汲取能量D． X 是中子，该反响汲取能量答案 B分析依据核反响过程质量数、电荷数守恒，可得12H＋ 13H→24He＋01X，X为中子，在该反响发生前反响物的总质量m1＝ 2.013 6 u＋ 3.018 0 u＝ 5.031 6 u，反响后产物总质量 m2＝ 4.002 6 u ＋ 1.008 7 u＝ 5.011 3 u．总质量减少，出现了质量损失，故该反响开释能量．6．当两其中子和两个质子联合成一个α粒子时，放出 28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV 的能量，则当 6 其中子和 6 个质子联合成一个碳核时，释放的能量为 ()A ． 21.04 MeV B． 35.56 MeVC．92.16 MeV D． 77.64 MeV答案 C分析设中子的质量为mn，质子的质量为m p，α粒子的质量为αm ，碳原子核的质量为 m C.依据质能方程：E1＝ 28.30 MeV ＝[2( m n＋m p )－ mα]c2E2＝ 7.26 MeV ＝[3 mα－ m C]c2E3＝ [6m n＋ 6m p－m C]c2由以上各式得E3＝ 92.16 MeV .7．如图 1 所示是描绘原子核核子的均匀质量m 与原子序数Z 的关系曲线，由图可知以下说法正确的选项是( )图 1A ．将原子核 A 分解为原子核 B、C 可能汲取能量B．将原子核C．将原子核D．将原子核答案 C D 、E 联合成原子核 F 可能汲取能量A 分解为原子核B、 F 必定开释能量F 、C 联合成原子核 B 必定开释能量分析因 B、 C 核子均匀质量小于 A 的核子均匀质量，故 A 分解为 B、 C 时，会出现质量亏损，故放出核能，故 A 错误，同理可得 B 、D 错误， C 正确．8．中子 n、质子 p、氘核 D 的质量分别为 m n、m p、m D.现用光子能量为E 的γ射线照耀静止氘核使之分解，核反响方程为γ＋ D→ p＋ n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 ( )1 2A. 2[(m D－m p－ m n)c －E]1 2B. [(m D＋ m n－ m p)c ＋ E]C.1[(m D－ m p－ m n)c2＋ E] 21 2D.2[(m D＋m n－ m p)c －E]答案 C分析因为轻核聚变时放出能量，质量损失，所以氘核分解为核子时，要汲取能量，质量增加，此题核反响过程中γ射线能量 E 对应质量的增添和中子与质子动能的产生，即E＝ mc22 1 2 1 2＋ 2E k＝ (m p＋ m n－ m D ＋2E k得 E k＝ [E－ (m p＋ m n－ m D )c ]＝ [(m D－ m p－ m n)c ＋ E]，应选)c 2 2C.9．中子和质子联合成氘核时，质量损失为m，相应的能量E＝ mc2＝ 2.2 MeV 是氘核的联合能．以下说法正确的选项是 ()A ．用能量小于 2.2 MeV 的光子照耀静止氘核时，氘核不可以分解为一个质子和一其中子B ．用能量小于 2.2 MeV 的光子照耀静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一其中子，它们的动能之和为零C．用能量大于 2.2 MeV 的光子照耀静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一其中子，它们的动能之和为零D．用能量大于 2.2 MeV 的光子照耀静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一其中子，它们的动能之和不为零答案AD分析用能量小于联合能的光子照耀氘核时，氘核必定不可以分解，所以 A 正确， B 错误；用能量大于联合能的光子照耀氘核时，氘核可能分解，只需分解，分解出的质子和中子动能之和必定不为零 (若动能之和为零就分不开了 )，所以 C 错误， D 正确．二、非选择题10．一个静止的镭核226222226 质量为 226.02588Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核 86Rn. 已知镭核 4 u ，氡核 222 质量为 222.016 3 u ，放出粒子的质量为4.002 6 u,1 u 相当于 931.5 MeV的能量．(1)写出核反响方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能．答案 (1) 226222488Ra → 86Rn ＋ 2He(2)6.05 MeV (3)5.94 MeV分析 (1) 核反响方程为22688Ra →22286Rn ＋24He.(2)镭核衰变放出的能量为 E ＝ m ·c 2＝ (226.025 4－ 4.002 6－ 222.016 3)× 931.5 MeV≈ 6.05 MeV.(3)镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得 m Rn v Rn － m αv α＝ 0①又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则1 21 2②E ＝ m Rn v Rn ＋ m αv α22由 ①② 可得 E k α＝ m Rn·ΔE ≈ 5.94 MeV . m Rn ＋ m α。

2018秋高中物理粤教版选修3-5课件：4.4核力与结合能

合作探究
二三
触类旁通
自主预习
目标导航预习导引一
合作探究
二三
触类旁通
怎样理解爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出的核能的计算方法? 答案:在核反应过程中,质量数虽然守恒,但反应前跟反应后的质量却是不相等的,反应后质量增加的,需要吸收能量;反应后质量减少的,放出能量.不管是吸能反应还是放能反应,都对应有质量的变化, 吸收或放出的能量跟质量变化符合质能方程.因此我们理解为爱因斯坦的质能方程给出了核能的计算方法.
第四节核力与结合能
自主预习
目标导航预习导引
合作探究
触类旁通
学习目标
重点难点
1.知道核力的概念与特点. 2.会解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因. 3.理解结合能与平均结合能的概念, 知道核反应中的质量亏损. 4.知道爱因斯坦质能方程,理解质量与能量的关系,能进行基本的算.
自主预习
一二知识精要
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
自主预习
一二
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
知识精要
科学研究表明,自然界存在四种基本相互作用.我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力,那么分子力实质上属于( ) A.引力相互作用 B.电磁相互作用 C.强相互作用和弱相互作用的共同作用 D.四种基本相互作用的共同作用解析:分子力作用范围约在10-10 m数量级上,强相互作用和弱相互作用都是短程力,作用范围在10-15 m和10-18 m之内,在这个距离上分子力不存在.在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在,但由于电磁力远大于万有引力,引力相互作用可以忽略不计, 因此分子力本质上属于电磁相互作用.

高中物理粤教版选修3-5第四章第四节：核力与结合能+同步练习+.doc

核力与结合能练习卷1、对于核力，以下说法正确的是（）A、核力就是电磁力 B 、核力是强相互作用，是强力C 、核子之间的距离小于0.8×10-15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D 、人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10-15m时核力的变化规律更清楚2、下列关于原子核说法正确的是（）A、核力只是质子与中子间的作用力B、核力是核子间的作用力C、核内中子可以转化为质子D、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15m之内3、关于核力下列说法正确的是（）A、核力是一种特殊的万有引力B、原子核内任意两个核子内部有核力作用C、核力是原子稳定存在的原因D、核力是引力和斥力同时存在的力4、关于原子核中质子和中子的说法，正确的是（）A、原子核中质子和中子数一定相等B、原子核都是非常稳定的C、稳定的重原子核里，质子数比中子数多D、由于核力作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的5、关于原子核的结合能，下面说法正确的是（）A．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同B．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值C、核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量D、核子结合成原子核放出的能量或原子核分解成核子吸收的能量6、关于质能方程，下列说法正确的是（）A 、质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B、物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定植C 、物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D 、某一定的质量总是与一定的能量相联系的7、对公式△E=△MC2理解正确的是（）A、如果物体的能量减少了△E，它的质量也一定相应减少△MB、如果物体的质量减少了△M，它的能量也一定相应减少△EC 、△M 是某原子核在衰变过程中增加的质量D 、在把核子结合成原子核时，若放出的能量是△E ，则这些核子质量和与组成原子核的质量之差就是△M8、在下列反应方程中，X 代表质子的方程是（）A ．X P He Al +→+3015422713 B.X O He N +→+17842147C.X n H +→+1021γD.n He X H 104231+→+9、一个中子和一个质子结合成氘核产生γ光子辐射，下列说法正确的是（）A ．核子结合成原子核时，要放出一定的能量B ．原子核分裂成核子时，要放出一定的能量C ．γ光子的质量为零，氘核的质量等于中子与质子的质量之和D ．γ光子具有一定的能量，氘核的质量小于中子与质子的质量之和10、跟核反应有关的下列认识中，正确的是（）A 、在核反应方程中质量数和电荷树守恒B 、所有的核反应发生过程中质量都会减少C 、所有的核反应都一定是放能反应D 、有质量亏损的核反应一定是放能反应11、原子质量单位为u,1u 相当于93.1Mev 的能量，真空中光速c ,当质量分别为 m 1Kg 和m 2Kg的原子核结合为质量为MKg 原子核时释放出的能量是（）A 、（M- m 1- m 2）uc 2JB 、（m 1+ m 2- M ）u × 931.5JC 、（m 1+ m 2- M ）c 2JD 、（m 1+ m 2- M ）×931. 5ev12、完成下列核反应方程13、两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，中子的质量为1.0087u, 质子的质量为1.0073u,氦核的质量为4.0026u ，试计算用中子和质子生成1kg 的氦时，要释放出多少核能？10412912152746014417272717281312123823423241929011111(1)____(2)___(3)____(4)___(5)_______(6)____B He N Be C nN He O Al Mg H U Th Na Na H +→++→++→++→+→++→+14、已知；氮核质量M N =14.00753u,氧17核的质量为M O =17.00454u,氦核质量M He =4.00387u,氢核质量为M H =1.00815u. 试判断： 1441717281N He o H +→+这一核反应吸收能量还是放出能量？能量变化多少？15、在正，负电子“湮灭”的试验中，产生的两个频率相同光子的总能量为多少MeV ？其频率是多大？（已知me=0.000549u ）16、已知21084Po 原子核质量为209.98287u,20682Pb 原子核的质量为205.97446u, 42He 原子核的质量为4.00260u ，静止的21084Po 核在α衰变中放出α粒子后变成20682Pb ，求：（1）在衰变过程中释放的能量（2）α粒子从Po 核中射出的动能（3）反冲核的动能（假设核反应释放的能量只转化为动能）经典语录1、最疼的疼是原谅，最黑的黑是背叛。

物理粤教版选修3-5素材：课堂互动第四章4.核力与结合

课堂互动三点剖析一、核力与核能1.核力是核子之间的相互作用力，其特点有：（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现.在它的作用范围内，核力比库仑力大得多.（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内.核力在大于0.8×10-15 m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10-15 m,核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10-15 m 时,核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起.（3）每个核子只跟相邻的核子发生核力作用.2.核能由于核子间存在巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体.要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量.一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2 MeV 的γ光子照射.核反应方程为γ+H 21−→−H 11+n 10.相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2.2 MeV 的能量.这个能量以γ光子的形式辐射出去.核反应方程为H 11+n 10−→−H 21+γ. 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量.核反应中放出或吸收的能量称为核能.二、质量亏损和质能方程1.质量亏损Δm凡是释放核能的核反应，反应后各原子核（新生核）及微观粒子的质量（即静止质量）之和都会变小，两者的差值就叫做质量亏损.（凡吸收能量的核反应，其生成物的质量之和大于反应物的质量之和）2.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，其关系是E=mc 2. 这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方程.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系.物体的能量增大质量也增大，能量减少质量也减少. 若质量亏损为Δm ，那么对应的能量为ΔE=Δm·c 2.由于c 2这个数值巨大，因而物体的能量是十分可观的、质量为1 kg 的物体所具有能量为9×1016 J,这一能量相当于一个100万kW 的发电厂三年的发电量.3.核能的计算方法（1）根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损乘以真空中光速的平方: ΔE=Δm·c 2（2）根据1原子质量单位（u ）相当于931.5 MeV 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ，即ΔE=Δm×931.5 MeV各个击破【例1】关于核力的说法正确的是（）A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B.核力就是电磁力C.核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内D.核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过1.5×10-15 m ，核力急剧下降几乎消失，故C 项对，核力与万有引力、电磁力不同，故A 、B 两项不对，核力与电荷无关.故D 项错.答案：C类题演练1核能是怎样产生的，试说说自己的理解.解析：能与功、力密切相联系，核能也不例外.核反应中核能的吸收和释放与核力的作用有关.当核子结合成原子核时，核力对核子做功，类似于重力对重物做功将重力势能转化为动能，要释放能量；当原子核分裂为核子时，要克服核力做功，所以从外界吸收能量.由于核力强大，所以核能的吸收和释放比其他形式的能量的吸收和释放要巨大得多.变式提升核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂磁力解析：核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比都很大.故仅C 项正确.答案：C【例2】下列说法中，正确的是（）A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B.由E=mc 2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成的D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E=mc 2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量和质量之间存在相互转化的关系，故A 项错误，而B 项正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C 项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D 项错误。

2017-2018学年高中物理第四章原子核第四节核力与结合能粤教版选修3-5

释放的核能为 ΔE＝0.008 557 ×931.5 MeV＝7.97 MeV。 (2)氚核的结合能即为 ΔE＝7.97 MeV，它的平均结合能为Δ3E＝2.66 MeV。 (3)放出光子的频率为 ν＝ΔhE＝7.97×61.6036××110.6－×34 10－19 Hz＝1.92×1021 Hz。 [答案] (1)放出能量 7.97 MeV (2)7.97 MeV 2.66 MeV (3)1.92×1021 Hz
答案：C
重核与轻核、质量亏损
1．重核与轻核 (1)重核：排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核。 (2)轻核：排在周期表比较靠前的元素对应的原子核叫轻核。 (3)排在 83 号元素铋之后的原子核都不稳定，它们自动分解或衰变成更轻的原子核，排在第 92 号元素铀之后的原子核十分不稳定，无法在自然状态下存在。
解析：(1)这一过程的核反应方程为： 73Li＋11H―→242He (2)质量亏损 Δm＝mLi＋mH－2mα ＝11.650 5×10－27 kg＋1.672 6×10－27 kg－2×6.646 6× 10－27 kg＝2.99×10－29 kg (3)释放核能 ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3.0×108)2 J ＝2.691×10－12 J。答案：(1)73Li＋11H―→242He (2)2.99×10－29 kg (3)2.691×10－12 J
其中 Δm 的单位是 u，ΔE 的单位是 MeV。 (3)根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化。
(1)注意区别结合能与电离能要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等途径让它得到 13.6 eV 的能量。这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中。 (2)单个核子无结合能，如01n。

物理粤教版选修3-5素材：课前预习第四章4.核力与结合

第四节核力与结合能
课前预习
情景导入
原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子.如铀235的核内有92个质子，143个中子.那么：
质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开来？
中子不带电，为什么同样能聚集在一起？
这么多的核子（质子和中子）挤在半径小于10-14m 的核内，为什么能形成稳定的结构呢？简答：（1）因为核子间存在核力，所以原子核内蕴藏着巨大的能量.
（2）在原子核内，除核力外还存在一种弱力，弱力是引起原子核发生β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因，弱力也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m ，作用强度比静电力更小.
知识预览
⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧∆∆=∆=⎩⎨⎧-)(::::10,2215为质量亏损其中结合能的计算质能方程的能量核子结合成原子核释放
定义能合结以原子序数来划分重核与轻核两个核子间的距离为是短程力是一种强相互作用核力能核m m c E m c E m。

物理粤教版选修3-5课后集训：第四章4.核力与结合能含

课后集训基础达标1.关于质能方程，下列哪些方法是正确的（）A.质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的解析：质能方程E=mc 2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE=Δmc 2进行计算，所以B 、D 正确.答案：BD2.用质子轰击锂核（Li 73）生成两个α粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验.已知质子初动能是0.6 MeV ,质子、α粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u 、4.001 5 u 和7.016 0 u.已知1 u 相当于931.5 MeV ，则下列叙述中正确的是( )A.此反应过程质量减少0.010 3 uB.生成的两个α粒子的动能之和是18.3 MeV ，与实验相符C.核反应中释放的能量是18.9 MeV ,与实验相符D.若生成的两个α粒子的动能之和是19.5 MeV ,与实验相符解析：可先求出质量亏损，再由质能方程计算出核反应所释放的能量，并进行逐项判定. 答案：CD3.对公式ΔE=Δmc 2,下列说法中正确的是( )A.能量可以转化为质量B.质量可以转化为能量C.能量的转化与质量的转化是成比例的D.在核反应中，能量与质量都不守恒解析：ΔE=Δmc 2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A 、B 两项错误，C 项正确；我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D 项错误.答案：C4.一个铀衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10-25 kg,钍核的质量为3.786 567×10-25 kg,α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg.在这个衰变过程中释放出的能量等于____________J （保留两个有效数字）.解析：由质能方程知，放出的能量为ΔE=Δmc 2=(3.853 131×10-25-3.786 567×10-25-6.646 72×10-27)×(3×108)2 J=8.7×10-13 J.答案：8.7×10-135.一个锂核（Li 73）受到一个质子轰击，变成两个α粒子，这一过程的核反应方程是____________.已知一个氢原子质量为1.673 6×10-27 kg ，一个锂原子的质量是11.650 5×10-27 kg,一个氦原子质量是6.646 6×10-27 kg,上述反应所释放的能量为____________J.解析：核反应方程为Li 73+H 11−→−2He 42由质能方程知，放出的能量为ΔE=Δm·c 2=(1.673 6×10-27+11.650 5×10-27-2×6.646 6×10-27)×(3×108)2 J=2.78×10-12 J.答案：Li 73+H 11−→−2He 42 2.78×10-12 6.科学家____________发现了质子，其核反应方程为____________；科学家____________发现了中子，其核反应方程为____________；科学家____________第一次用人工方法获得放射性同位素,其核反应方程为____________.答案：卢瑟福N 147+He 42O 178−→−+H 11 查德威克n C He Be 101264294+−→−+ 居里夫妇 e Si P nP He Al 0130143015103015422713+−→−+−→−+（正电子） 7.一个轴核衰变为钍时释放一个α粒子，已知铀核的质量是3.853 131×10-25 kg,钍核的质量为3.786 567×10-25 kg,α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg,在这个衰变过程中释放出的能量等于_____________J （结果保留两位有效数字）.解析：Δm=m 铀-m 钍-m αΔE=Δmc 2得ΔE=(m 铀-m 钍-m α)c 2=(3.853 131×10-25-3.786 567×10-25-6.646 72×10-27)×(3.0×108)2 J=8.7×10-13 J.答案：8.7×10-138.一个α粒子击中一个硼B 115变成一个未知粒子和碳14，还放出0.75×106eV 的能量，写出核反应方程式____________，反应过程中质量亏损为____________kg.解析：根据质量数和电荷数守恒可以写出核反应方程为He 42+B 115H C 11146+−→−；由爱因斯坦的质能方程ΔE=Δmc 2,得Δm=2c E ∆,代入数据计算得Δm=1.3×10-30 kg. 答案：He 42+B 115H C 11146+−→− 1.3×10-30 综合运用9.1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素Pt 20278.制取过程如下.（1）用质子轰击铍Be 94产生快中子;（2）用快中子轰击汞Hg 20480，反应过程可能有两种：①生成Pt 20278，放出氦原子核；②生成Pt 20278，放出质子、中子；（3）生成的铂Pt 20278发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg 20280，写出上述核反应方程式.答案：（1）Be 94+H 11−→−B 95+n 10 (2)①Hg 20280+n 10−→−Pt 20278+He 32②Hg 20480+n 10−→−Pt 20278+2H 11+n 10(3)e Hg Au eAu Pt 012028020279012027920278--+−→−+−→− 10.两个中子和两个质子结合成一个氦核，同时释放一定的核能，若已知中子质量为1.008 7 u,质子质量为1.077 3 u ，氦核质量为4.002 6 u.试计算用中子和质子生成1 kg 的氦时，要释放的核能.解析：计算核能的步骤一般是：首先,写出核反应方程；其次，计算质量亏损Δm;然后根据质能方程ΔE=Δmc 2计算核能.若Δm 以原子核质量单位（u ）为单位，可直接用ΔE=Δm(u)×931.5 MeV 计算，此法较快而且常用.两个中子和两个质子结合成氦核的反应方程如下：2n 10+2H 11−→−He 42 质量亏损Δm=2×1.008 7 u+2×1.007 3 u -4.002 6 u=0.029 4 u放出的核能ΔE=0.029 4×931.5 MeV=27.386 MeV ,生成1 kg 氦释放的总核能：E=41000×6.02×1023×27.386×106×1.6×10-19 J=6.59×1014 J. 答案：6.59×1014 J拓展探究11.云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，—静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电荷量为q,其运动轨迹在与磁场垂直的平面内.现测得α粒子运动的轨道半径为R ，试求在衰变过程中的质量亏损.（注意：涉及动量问题时，亏损的质量可以不计）解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，可求出其轨道半径R=Bqm v ，可得到v=m BpR ,由ΔE=221Mv 可求出产生的能量，再由质能方程可求出质量亏损. 由洛伦兹力和牛顿定律可得Bqv=Rm v 2;式中v 为α粒子的运动的速度. 设v′为反冲核的速度，由动量守恒定律可得（M-m ）v′=mv由题意知，此处不考虑质量亏损.在衰变过程中，α粒子的反冲核的动能均来自于质量亏损，即Δmc 2=21(M-m)v′2+21mv 2 解得Δm=)(2)(22m M m c BqR M -. 答案：)(2)(22m M m c BqR M -。

2018-2019学年粤教版选修3-5第四章第四节核力与结合能学案

第四节核力与结合能[学习目标] 1.知道核力及其性质.2.知道重核与轻核中中子数与质子数的数量多少关系.3.掌握结合能和平均结合能的概念.4.知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程，并能进行有关核能的计算.一、核力及其性质[导学探究]是什么力克服质子之间的库仑斥力，使核子结合成一个稳固的原子核的？答案核子间(质子与质子、中子与中子、质子与中子)存在着一种比库仑力大得多的核力. [知识梳理]1.组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力.2.核力是一种很强的力.3.核力是一种短程力.在约0.5×10－15～2×10－15m的距离内主要表现为引力；大于2×10－15m 的距离时核力就迅速减小为零；在小于0.5×10－15m的距离内，核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起.二、重核与轻核[导学探究](1)一些较轻的原子核如42He、168O、126C、147N中质子数和中子数有什么关系？(2)23892U、23490Th等重核中各有多少个中子、多少个质子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？答案(1)质子数与中子数相等.(2)23892U中含有92个质子、146个中子；23490Th中含有90个质子，144个中子.较重的原子核中中子数大于质子数.[知识梳理]自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的.(×)(2)核力是一种短程力，只有在小于厘米级的距离才有核力表现.(×)(3)在原子核的组成中，质子数等于中子数.(×)(4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多.(×)(5)大于83号元素之后的原子核都不稳定，它们自动衰变为更轻的原子核.(√)三、结合能[导学探究]1.设有一个质子和一个中子在核力作用下靠近碰撞并结合成一个氘核.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？答案质子和中子结合成原子核的过程中要释放能量；氘核分解成质子和中子时要吸收能量.2.如图1所示是不同原子核的平均结合能随质量数变化的曲线.图1(1)从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比平均结合能有什么特点？平均结合能的大小反映了什么？(2)平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？答案(1)中等质量的原子核平均结合能较大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，平均结合能越大，原子核越稳定.(2)释放能量.[知识梳理]1.结合能：根据能量守恒，核子结合成原子核时也会放出一定的能量，这个能量叫做原子核的结合能.2.用高能量的γ光子照射氘核，可以使它分解为质子和中子，核反应方程是γ＋21H→11H＋10n.γ光子的能量大于或等于2.22MeV.相反的过程，一个中子和一个质子结合成氘核会释放出2.22MeV的能量，这个能量以γ光子的形式辐射出去，核反应方程是10n＋11H→21H＋γ.3.平均结合能：原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能.它反映了一个原子核结合的紧密程度，平均结合能越大，表示原子核结合得越稳定.4.对质能方程和质量亏损的理解(1)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，其关系是E＝mc2. (2)质量亏损质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了.物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE ＝Δmc2.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)一切原子核均具有结合能.(√)(2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高.(√)(3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定.(×)(4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量.(×)一、对结合能的理解1.平均结合能曲线：不同原子核的平均结合能随质量数变化的图线如图2所示.图2从图中可看出，中等质量原子核的平均结合能较大，轻核和重核的平均结合能都比中等质量的原子核要小.2.当平均结合能较小的原子核转化为平均结合能较大的原子核时会释放核能，反之，需要吸收能量.3.平均结合能的大小反映了原子核的稳定程度.平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，中等核子数的原子核平均结合能较大，原子核较稳定.例1下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的是()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C.重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D.中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大答案 D解析核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错误；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C选项错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D 选项正确.针对训练1 一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为__________，该反应放出的能量为Q ，则氘核的平均结合能为__________.答案 10n ＋11H →21HQ2解析核反应方程为10n ＋11H →21H ，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫原子核的结合能，它的结合能与核子数之比称做平均结合能，由题意知氘核的核子数为2，所以平均结合能为Q 2.1.核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量，吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大.2.平均结合能越大表明原子核越稳定.一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的平均结合能大.二、质量亏损和核能的计算例2 31H 的质量是3.016050u ，质子的质量是1.007277u ，中子的质量为1.008665u.求：(质量亏损1u 相当于释放931.5MeV 的能量)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？ (2)氚核的结合能和平均结合能各是多少？答案 (1)放出 7.97MeV (2)7.97MeV 2.66MeV解析 (1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是11H ＋210n ―→31H ，反应前各核子总质量为m p ＋2m n ＝(1.007277＋2×1.008665) u ＝3.024607u ，反应后新核的质量为m H ＝3.016050u ，质量亏损为Δm ＝(3.024607－3.016050) u ＝0.008557u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量. 释放的核能为ΔE ＝0.008557×931.5MeV ≈7.97MeV .(2)氚核的结合能即为ΔE ＝7.97MeV ，它的平均结合能为ΔE3≈2.66MeV.针对训练2 在某些恒星内，3个α粒子结合成1个126C 核，126C 核的质量是12.0000u ，42He核的质量是4.0026u.已知1u ＝1.66×10－27kg ，真空中光速c ＝3.0×108m/s ，则下列选项错误的是( )A.反应过程中的质量亏损是0.0078uB.反应过程中的质量亏损是1.29×10－29kgC.反应过程中释放的能量是7.26MeVD.反应过程中释放的能量是1.16×10－19J答案 D解析由题意可得核反应方程为342He →126C ＋ΔE ，则核反应中的质量亏损为Δm ＝(3×4.0026－12.0000) u ＝0.0078×1.66×10－27kg ≈1.29×10－29kg ，由质能方程得ΔE ＝Δmc 2≈1.29×10－29×(3×108)2J ＝1.161×10－12J ＝7.26MeV ，故A 、B 、C 正确，D 错误.1.计算过程中Δm 的单位是kg ，ΔE 的单位是J.2.若Δm 的单位是u ，ΔE 的单位是MeV ，可直接利用公式ΔE ＝Δm ×931.5MeV 来计算核能.1.(核力的特点)下列关于核力的说法正确的是( ) A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的相互作用 B.核力就是电磁力C.核力是短程力，作用范围在2×10－15m 之内D.核力与电荷有关答案 C解析核力是短程力，超过2×10－15m ，核力急剧下降几乎消失，故选项C 正确；核力与万有引力、电磁力不同，故选项A 、B 错误；核力与电荷无关，故选项D 错误.2.(原子核中质子与中子的比例)(多选)关于原子核中质子和中子的比例，下列说法正确的是( )A.原子核中质子和中子的个数一定相等B.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多C.原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了D.质子和中子可以组合成任意稳定的核答案BC3.(对结合能的理解)(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核(13355Cs)的结合能小于铅原子核(20882Pb)的结合能D.平均结合能越大，原子核越不稳定答案ABC解析结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子平均结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项B正确；核子数越多，结合能越大，选项C正确；平均结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项D错误.4.(核能的计算)已知氮核质量M N＝14.00753u，氧17核的质量M O＝17.00454u，氦核质量M He＝4.00387u，氢核质量M H＝1.00815u，试判断：147N＋42He→178O＋11H这一核反应是吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(已知1u相当于931.5MeV的能量)答案吸收能量 1.2MeV解析反应前总质量：M N＋M He＝18.01140u，反应后总质量：M O＋M H＝18.01269u.可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应.故ΔE＝(18.01269－18.01140)×931.5MeV≈1.2MeV.一、选择题(1～8题为单选题，9～10题为多选题)1.下列对核力的认识正确的是()A.任何物体之间均存在核力B.核力广泛存在于自然界中的核子之间C.核力只存在于质子之间D.核力只发生在相距2×10－15 m内的核子之间，大于0.5×10－15 m为引力，而小于0.5×10－15m为斥力答案 D解析由核力的特点知道，只有相距2×10－15m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子及中子与中子之间，由此知D正确，A、B、C错误.2.下列关于平均结合能的说法正确的是()A.核子数越多，平均结合能越大B.核子数越多，平均结合能越小C.结合能越大，平均结合能越大D.平均结合能越大，原子核越稳定答案 D解析由核平均结合能随质量数的变化图象可知，中等质量核的平均结合能较大，A、B、C错；而平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，D对.3.原子质量单位为u,1u相当于931.5MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A.(M－m1－m2) u×c2B.(m1＋m2－M) u×931.5JC.(m1＋m2－M)cD.(m1＋m2－M)×931.5MeV答案 D4.一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H＋10n→21H＋γ，以下说法中正确的是()A.反应后氘核的质量一定大于反应前质子和中子的质量之和B.反应前后的质量数不变，因而质量不变C.γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D.因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确答案 C解析核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，则光子的能量为Δm·c2(Δm为反应中的质量亏损，c为真空中的光速)，故正确答案为C.5.某核反应方程为21H＋31H→42He＋X.已知21H的质量为2.0136u，31H的质量为3.0180u，42He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u.则下列说法中正确的是()A.X是质子，该反应释放能量B.X是中子，该反应释放能量C.X是质子，该反应吸收能量D.X是中子，该反应吸收能量答案 B解析根据核反应过程质量数、电荷数守恒，可得21H＋31H→42He＋10X，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.0136u＋3.0180u＝5.0316u，反应后产物总质量m2＝4.0026u＋1.0087u＝5.0113u.总质量减少，出现了质量亏损，故该反应释放能量.6.当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳核时，放出7.26MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量为()A.21.04MeVB.35.56MeVC.92.16MeVD.77.64MeV答案 C解析设中子的质量为m n，质子的质量为m p，α粒子的质量为mα，碳原子核的质量为m C. 根据质能方程：ΔE1＝28.30MeV＝[2(m n＋m p)－mα]c2ΔE2＝7.26MeV＝[3mα－m C]c2ΔE3＝[6m n＋6m p－m C]c2由以上各式得ΔE3＝92.16MeV.7.如图1所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()图1A.将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量B.将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量C.将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量D.将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量答案 C解析因B 、C 核子平均质量小于A 的核子平均质量，故A 分解为B 、C 时，会出现质量亏损，故放出核能，故A 错误，同理可得B 、D 错误，C 正确.8.中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D .现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，核反应方程为γ＋D →p ＋n ，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( ) A.12[(m D －m p －m n )c 2－E ] B.12[(m D ＋m n －m p )c 2＋E ] C.12[(m D －m p －m n )c 2＋E ] D.12[(m D ＋m n －m p )c 2－E ] 答案 C解析因为轻核聚变时放出能量，质量亏损，所以氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反应过程中γ射线能量E 对应质量的增加和中子与质子动能的产生，即E ＝Δmc 2＋2E k ＝(m p ＋m n －m D )c 2＋2E k 得E k ＝12[E －(m p ＋m n －m D )c 2]＝12[(m D －m p －m n )c 2＋E ]，故选C.9.关于核反应方程23490Th ―→23491Pa ＋X ＋ΔE (ΔE 为释放出的核能，X 为新生成粒子)，已知23490Th 的半衰期为T ，则下列说法正确的是( )A.23491Pa 没有放射性B.23491Pa 比23490Th 少1个中子，X 粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变C.N 0个23490Th 经2T 时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大)D.23490Th 的平均结合能为ΔE 234答案 BC解析原子序数大于83的原子核都具有放射性，A 项错误；该核反应为β衰变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B 项正确；N 0个23490Th 原子核经2T 时间发生衰变的个数为34N 0，由核反应方程知，放出的核能为34N 0ΔE ，C 项正确；由平均结合能的定义知，D 项错误.10.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.2MeV 是氘核的结合能.下列说法正确的是( )A.用能量小于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B.用能量小于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C.用能量大于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D.用能量大于2.2MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零答案 AD解析用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以A 正确，B 错误；用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以C 错误，D 正确. 二、非选择题11.一个静止的镭核22688Ra 发生衰变放出一个粒子变为氡核22286Rn.已知镭核226质量为226.025 4u ，氡核222质量为222.0163u ，放出粒子的质量为4.0026u,1u 相当于931.5MeV 的能量. (1)写出核反应方程； (2)求镭核衰变放出的能量；(3)若衰变放出的能量均转变为氡核和放出粒子的动能，求放出粒子的动能.答案 (1)22688Ra →22286Rn ＋42He (2)6.05MeV(3)5.94MeV解析 (1)核反应方程为22688Ra →22286Rn ＋42He.(2)镭核衰变放出的能量为ΔE ＝Δm ·c 2＝(226.0254－4.0026－222.0163)×931.5MeV ≈6.05MeV.(3)镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得m Rn v Rn －m αv α＝0① 又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动能，则 ΔE ＝12m Rn v Rn 2＋12m αv α2② 由①②可得E kα＝m Rn m Rn ＋m α·ΔE ≈5.94MeV .12.氘核与氚核的核反应为：21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106eV ，求：(1)核反应式中的X 是什么粒子. (2)这一过程的质量亏损是多少？(3)1g 氘核完全参与上述反应，共释放核能多少？氘核的摩尔质量M ＝2g/mol ，阿伏加德罗常数N A ＝6.0×1023mol －1. 答案 (1)中子 (2)3.1×10－29kg (3)8.448×1011J解析 (1)由质量数和电荷数守恒可知，氘核与氚核的核反应：21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106eV ，X 的质量数是1，电荷数是0，故X 是中子.(2)根据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝17.6×106×1.6×10－19(3×108)2kg ≈3.1×10－29kg (3)1g 氘核完全与氚核发生反应释放的核能为：ΔE ′＝m MN A ×17.6×106eV ＝5.28×1030eV ＝8.448×1011J.。

2017-2018学年高中物理粤教版选修3-5习题：第四章第

第四章原子核第四节核力与结合能A级抓基础1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的顺序是( )A．核力、万有引力、库仑力B．万有引力、库仑力、核力C．库仑力、核力、万有引力D．核力、库仑力、万有引力解析：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D正确．答案：D2．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核时，产生γ光子，由此可见( )A．氘核的质量等于质子和中子的质量之和B．氘核的质量小于质子和中子的质量之和C．核子结合成原子核时会释放核能D．原子核分解成核子时会释放核能解析：由于结合时产生γ光子，即产生能量，故反应中有质量亏损，B对，A错；质子和中子统称核子，该反应为核子结合成原子核的反应，故C对，D错．答案：BC3．如图，原子核的平均核子质量A与原子序数Z的关系图象，下列说法正确的是( )A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量C．若C、B能结合成G，结合过程一定要释放能量D．若F、C能结合成B，结合过程一定要释放能量解析：由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，D与E的平均质量大于F的平均质量，所以D、E结合成F，平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A正确，B错误；由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，B与C的平均质量小于G的平均质量，所以若C、B能结合成G，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故C错误；由平均核子质量A与原子序数Z的关系图象可知，F与C的平均质量小于B的平均质量，所以若C 、F 能结合成B ，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故D 错误．答案：A4．(多选)对公式ΔE ＝Δmc 2的理解正确的是( )A ．如果物体的能量减少了ΔE ，它的质量也一定相应减少ΔmB ．如果物体的质量增加了Δm ，它的能量也一定相应增加Δmc 2C ．Δm 是某原子核在衰变过程中增加的质量D ．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE ，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE ，它的质量也一定相应减少Δm ，即发生质量亏损，所以选项A 、D 正确；如果物体的质量增加了Δm ，它的能量也一定相应增加Δmc 2，所以选项B 正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C 错误．答案：ABD5．一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核，其核反应方程是21H ＋31H →42He ＋X ＋17.60 MeV ，以下说法正确的是( )A ．X 是质子，反应过程中有质量亏损B ．X 是中子，反应过程中有质量亏损C ．X 是质子，反应过程中没有质量亏损D ．X 是中子，反应过程中没有质量亏损解析：由于在反应的过程中质量数守恒，所以：2＋3＝4＋x m ，解得x m ＝1，即X 的质量数为1；由于在反应的过程中电荷数守恒，所以：1＋1＝2＋x d ，解得x d ＝0，即X 的电荷数为0，所以X 一定是中子．由题反应的过程中放出的能量为17.60 MeV ，该能量来自于核反应过程中的质量的亏损，所以由质量亏损，所以选项B 正确．答案：BB 级提能力6．(多选)光子的能量为h ν，动量的大小为h νc.如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则下列说法错误的是( )A ．衰变后的原子核仍然静止B ．衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动C ．该过程中质量亏损为h νc 2D ．该过程中质量亏损大于h νc 2解析：由动量守恒知，衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动，故A 错误、B 正确；h νc 2仅仅是光子对应的质量亏损，而原子核具有动能，还对应部分质量亏损，故C 错误、D 正确．答案：AC7．放射性物质碘131的衰变方程为13153I →13154Xe ＋Y ，若13153I 的质量为m 1，13154Xe 的质量为m 2，Y 粒子的质量为m 3.真空中的光速为c ，则下列说法中正确的是( )A ．Y 粒子具有很强的电离本领B ．Y 粒子具有很强的穿透本领C ．核反应中释放出的核能为(m 1－m 2－m 3)c 2D ．核反应中释放出的核能为(m 1－m 2－m 3)c解析：根据核电荷数守恒可知，Y 的核电荷数为53－54＝－1，质量数为 131－131＝0，则Y 是 0－1e ，即为β粒子，而α射线具有很强的电离本领，γ射线具有很强的穿透本领，故A 、B 错误；核反应过程中的质量亏损Δm ＝m 1－m 2－m 3，根据质能方程，那么这个核反应中释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝( m 1－m 2－m 3)c 2，故C 正确，D 错误．答案：C8．原子质量单位为u ，1 u 相当于931.5 MeV 的能量，真空中光速为c ，当质量分别为m 1 kg 和m 2 kg 的原子核结合为质量为M kg 的原子核时释放出的能量是( )A ．(M －m 1－m 2)u·c 2B ．(m 1＋m 2－M )u×931.5 JC ．(m 1＋m 2－M )c 2D ．(m 1＋m 2－M )×931.5 eV解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg ，则用ΔE ＝Δmc 2进行计算，如果质量的单位是u ，则利用1 u 相当于931.5 MeV 的能量计算，即ΔE ＝Δm ×931.5 MeV 进行计算，故C 正确，A 、B 、D 错误．答案：C9．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV 的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV 能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为( )A ．21.04 MeVB ．35.56 MeVC ．77.64 MeVD ．92.16 MeV解析：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.9 MeV ，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV 能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV ＋7.26 MeV ＝92.16 MeV.故选D.答案：D10．原来静止的原子核a b X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是( )A.E0c2B.E0（a－4）c2C.（a－4）E0c2D.aE0（a－4）c2解析：α粒子与新核质量比为4a－4，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·E k可知，新核动能为4a－4E0.由ΔE＝Δmc2，得Δm＝E0＋4a－4E0c2＝aE0（a－4）c2，故D选项正确．答案：D11．三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u(1 u＝1.66×10－27 kg)．(1)写出核反应方程．(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳？(3)这个能量合多少MeV?解析：(1)342He→126C＋ΔE.(2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u＝12.948×10－30kg，ΔE＝Δmc2＝1.165×10－12 J.(3)ΔE＝1.165×10－12 J＝7.28 MeV.答案：(1)342He→12 6C＋ΔE(2)1.165×10－12 J(3)7.28 MeV。

物理粤教版选修3-5课后训练：第四章第四节核力与结合

核力与结合能练习1．下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有（）．A ．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B ．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C ．重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和平均结合能都大D ．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大2．雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子（νe ）而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615 t 四氯乙烯溶液的巨桶．电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为37370e 17181Cl Ar+e v -+→．已知3717Cl 核的质量为36.956 58 u ，3718Ar 核的质量为36.956 91 u ，01e -的质量为0.000 55 u,1 u 对应的能量为931.5 MeV ．根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（）．A ．0.82 MeVB ．0.31 MeVC ．1.33 MeVD ．0.51 MeV3．静止的氡核22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po ，α粒子动能为E α．若衰变放出的能量全部变为钋核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为（）．A ．α24218E c ⋅ B ．0 C ．α2222218E c ⋅ D ．2218α222E c ⋅ 4．中子n 、质子p 、氘核D 的质量分别为m n 、m p 、m D ．现用光子能量为E 的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D →p＋n ．若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）．A ．12[（m D －m p －m n ）c 2－E ] B ．12[（m p ＋m n －m D ）c 2＋E ] C ．12[（m D －m p －m n ）c 2＋E ] D ．12[（m p ＋m n －m D ）c 2－E ] 5．（双选）为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E ＝mc 2，下列说法中正确的是（）．A ．E ＝mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比B ．根据ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能C ．一个中子和一个质子结合成氘核时吸收核能，表明此过程中出现了质量亏损D ．E ＝mc 2中的E 是发生核反应中释放的核能6．（双选）下列说法正确的是（）．A ．一切原子核均具有结合能B ．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量C ．结合能越大的原子核越稳定D ．平均结合能越大的原子核越稳定7．云室处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，一静止的质量为M 的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m ，电荷量为q ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，测得α粒子运动的轨道半径为R ．若衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来，试求在衰变过程中的质量亏损（涉及动量问题时，亏损的质量可以不计）．参考答案1．答案：D 解析：核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A 选项错．平均结合能越大的原子核越稳定，但平均结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B 、C 选项错．中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D 选项正确．2．答案：A 解析：根据核反应前后总能量守恒，有E ＋36.956 58×931.5 MeV＝（36.956 91＋0.000 55）×931.5 MeV，解得E ＝0.82 MeV ，选项A 正确．3．答案：C 解析：由于衰变过程中动量守恒，钋核和α粒子的动量大小相等，由2k 1=2p E m m∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量为α222218E ，由质能方程得质量亏损为α2222218E c⋅，选项C 正确． 4．答案：C 解析：核反应过程中的质量亏损为Δm ＝m D －m p －m n ，释放的核能为ΔE ＝Δmc 2＝（m D －m p －m n ）c 2，质子和中子的总动能为E k ＝ΔE ＋E ，中子的动能是总动能的一半，故选项C 正确．5．答案：AB 解析：E ＝mc 2表明物体具有的能量与其质量成正比，其中E 不能理解为发生核反应中释放的核能，选项A 正确，D 错误；根据ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能，选项B 正确；一个中子和一个质子结合成氘核时，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C 错误．6．答案：AD 解析：由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子需要吸收能量，该能量即为结合能，故A 正确，B 错误；核子较多的原子核的结合能大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C 错误，D 正确．7．答案：22()2()M qBR m M m c- 解析：由洛伦兹力提供α粒子做匀速圆周运动的向心力可得2v qvB m R=，式中v 为α粒子运动的速度．设v ′为衰变后反冲核的速度，由动量守恒定律可得（M －m ）v ′＝mv由题意知，此处不考虑质量亏损．则衰变过程中释放的能量为2211()22E M m v mv '∆=-+ 根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2联立以上各式解得22()2()M qBR m m M m c ∆=-．。

粤教版物理选修3-5讲义：第4章第4节核力与结合能

物理选修3-5(配粤教)第4章第四节

二、重核与轻核
1．重核与轻核
排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核，排在比较靠前的叫轻核．
2．原子核中质子和中子的比例关系自然界中较轻的原子核，其质子数与中子数大致相等；较重的原子核，中子数大于质子数；越重的元素，两者相差越多，如图4－4 －1所示．排在83号元素铋之后的原子核都不稳定，它们自动分解或衰变成更轻的原子核，排在第92号元素铀之后的原子核十分不稳定，无法在自然状态下存在．图 4－ 4－ 1
三、结合能的理解 1．结合能原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开需要能量，这就是原子核的结合能．它等于核子结合为原子核时放出的能量．
2．平均结合能 (1)定义：原子核的结合能与核子数之比，称为平均结合能，也叫比结合能． (2)与原子核稳定性的关系：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．中等大小的核的比结合能最大，这些核最稳定． (3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.(单选)关于核力的说法正确的是( ) A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在2×10－15 m 之内
D．核力与电荷有关
解析：选C.核力是短程力，超过2×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．
思考感悟
原子核很小，结构却十分复杂，除氢核外，其他各种元素的原子核中既有带正电的质子，又有不带电的中子．如铀235的核内有92 个质子，143个中子．那么，质子间的静电斥力为什么没有把它们驱散开来？

物理粤教版选修3-5学案：第4章第四节核力与结合能含解析

第四节核力与结合能系，能进行基本的核能计算．一、核力及其性质1．核力：是使______能够克服库仑力而紧密结合在一起的一种强相互作用力． 2．核力的性质（1）强相互作用力：在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．（2)短程力：①在约0。

5×10－15～2×10－15 m 的距离内表现为______．②大于2×10－15m 核力迅速________．③在小于0。

5×10－15m 的距离内核力又转变为强大的______,使核子不融合在一起．预习交流1原子核内只有相邻的核子间才存在相互作用的核力，不相邻的核子间不存在核力，这是为什么？二、重核与轻核 1．重核（1）定义：排在周期表比较____的元素对应的原子核．（2）核子比例特点：多数重核的中子数____质子数． 2．轻核（1）定义：排在周期表比较____的元素对应的原子核．（2）核子比例特点:质子数____中子数．三、结合能及质量亏损 1．两类核反应方程举例（1)γ光子照射氘核，γ＋错误!H→错误!H ＋________．（2）一个中子和一个质子结合：错误!n ＋错误!H→________＋γ．2．结合能:克服核力束缚,使原子核分解为核子时需要的能量;或核子在核力作用下结合成原子核时____的能量．3．平均结合能:原子核的结合能与______之比．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越______．________的核的平均结合能最大、最稳定．4．质量亏损(1）爱因斯坦质能方程________．（2）质量亏损:原子核的质量____组成它的所有核子的质量之和，它们的差值称为质量亏损．预习交流2怎样理解爱因斯坦狭义相对论中的质能方程给出的核能的计算方法?答案：一、1．核子 2．（2)引力减小为零斥力预习交流1：提示：因为核力是短程力，作用范围在2×10－15m 左右,原子核内相邻核子间距在这个范围内，而不相邻核子间距已超过0。

「精品」高中物理第四章原子核第四节核力与结合能教学案粤教版选修3_5

第四节核力与结合能对应学生用书页码1．组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力。

2．核力是一种短程力。

在约0.5×10－15 m～2×10－15 m的距离内主要表现为引力；在小于0.5×10－15 m的距离内，核力又转变为强大的斥力。

3．原子核中的质子数又称为原子序数，排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫重核，排在周期表比较靠前的元素对应的原子核叫轻核。

4．一般排在周期表最前面的轻核的质子和中子数相等，大多数重核是中子多于质子。

5．要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，需要提供一定的能量。

反之，核子结合成原子核时会放出一定的能量，这个能量叫做原子核的结合能。

6．原子核的结合能与核子数之比称为该原子核的平均结合能，它反映了原子核结合的紧密程度，平均结合能越大，核越稳定。

对应学生用书页码1.核力的定义组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力。

2．核力的性质(1)核力是一种很强的力，是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多(2)核力是一种短程力，在距离较大时核力远小于库仑力，在距离较小时核力远大于库仑力。

在距离小于0.5×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。

(3)核力与核子是否带电无关，在原子核中，质子与质子，中子与中子，中子与质子间的核力大致相等。

(4)核力是一种具有饱和性质的交换力，即一个核子只与邻近的几个核子作用，而不是和原子核内所有核子作用。

这种性质称为核力的饱和性。

(1)自然界中最基本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。

其中，引力相互作用和电磁相互作用是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力。

(2)弱相互作用，作用范围在10－18 m以内，作用强度比电磁力小，是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因。

[推荐学习]高中物理第四章原子核4.4核力与结合能教案粤教版选修3_5

4.4 核力与结合能课堂互动三点剖析一、核力与核能1.核力是核子之间的相互作用力，其特点有：（1）核力是强相互作用（强力）的一种表现.在它的作用范围内，核力比库仑力大得多.（2）核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内.核力在大于0.8×10-15 m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过 1.5×10-15 m,核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10-15 m 时,核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起.（3）每个核子只跟相邻的核子发生核力作用.2.核能由于核子间存在巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体.要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量.一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2 MeV 的γ光子照射.核反应方程为γ+H 21−→−H 11+n 10.相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2.2 MeV 的能量.这个能量以γ光子的形式辐射出去.核反应方程为H 11+n 10−→−H 21+γ. 由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量.核反应中放出或吸收的能量称为核能.二、质量亏损和质能方程1.质量亏损Δm凡是释放核能的核反应，反应后各原子核（新生核）及微观粒子的质量（即静止质量）之和都会变小，两者的差值就叫做质量亏损.（凡吸收能量的核反应，其生成物的质量之和大于反应物的质量之和）2.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，其关系是E=mc 2.这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方程.方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系.物体的能量增大质量也增大，能量减少质量也减少.若质量亏损为Δm ，那么对应的能量为ΔE=Δm·c 2.由于c 2这个数值巨大，因而物体的能量是十分可观的、质量为1 kg 的物体所具有能量为9×1016 J,这一能量相当于一个100万kW的发电厂三年的发电量.3.核能的计算方法（1）根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损乘以真空中光速的平方:ΔE=Δm·c 2（2）根据1原子质量单位（u ）相当于931.5 MeV 能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV ，即ΔE=Δm×931.5 MeV各个击破【例1】关于核力的说法正确的是（）A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用B.核力就是电磁力C.核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m 之内D.核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过1.5×10-15m ，核力急剧下降几乎消失，故C 项对，核力与万有引力、电磁力不同，故A 、B 两项不对，核力与电荷无关.故D 项错.答案：C类题演练1核能是怎样产生的，试说说自己的理解.解析：能与功、力密切相联系，核能也不例外.核反应中核能的吸收和释放与核力的作用有关.当核子结合成原子核时，核力对核子做功，类似于重力对重物做功将重力势能转化为动能，要释放能量；当原子核分裂为核子时，要克服核力做功，所以从外界吸收能量.由于核力强大，所以核能的吸收和释放比其他形式的能量的吸收和释放要巨大得多.变式提升核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂磁力解析：核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比都很大.故仅C 项正确.答案：C【例2】下列说法中，正确的是（）A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化B.由E=mc 2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成的D.因在核反应中能产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒解析：E=mc 2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量和质量之间存在相互转化的关系，故A 项错误，而B 项正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C 项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D 项错误。