2021人教版选修《核力与结合能》word学案1

2021人教版选修《核力与结合能》word学案1

【知识要点】

一．核力与四种差不多相互作用

1.是万有引力。

2.是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别专门大。电磁力大约要比万有引力强1035倍。

3.核力：把核子紧紧地束缚在核内，形成稳固的原子核。

核力特点：

（1）核力是强相互作用(强力)的一种表现。

（2）核力是短程力，作用范畴在1.5×10-15 m之内。

（3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。

(4)核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。

4.弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的缘故，即引起中子转变质子的缘故。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。

二．原子核中质子与中子的比例

随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但关于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。

提示：从电磁力和核力的作用范畴去考虑。

三．结合能

1.原子核的结合能：当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸取同样的能量。那个能量叫做原子核的结合能.

注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。

2.原子核越大，它的结合能越高。因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。

原子核的稳固性：比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳固.

四．质量亏损

1.爱因斯坦质能方程： E＝mc2式中，c为真空中的光速。

2.质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，那个现象称为质量亏损

注意：没有违反质量守恒定律；减小的那部分质量等于γ光子的动质量。

3.核反应中由于质量亏损而开释的能量：△E=△m c2

注意：没有违反能量守恒定律；减小的这部分能量以

γ光子开释出去

【典型例题】

例1.已知1个质子的质量m p=1.007 277u，1个

中子的质量m n=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u.

那个地点u表示原子质量单位，1 u=1.660 566×10-27

kg. 由上述数值，运算2个质子和2个中子结合成氦

核时开释的能量。

答案：（28.3MeV）

【巩固练习】

1．科学研究说明，自然界存在四种差不多相互作用，我们明白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(B)

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．四种差不多相互作用的共同作用

2．对核子结合成原子核的下列说法正确的是( CD)

A．原子核内的核子间均存在核力

B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力

C．当n个核子靠近到核力作用的范畴而结合为原子核时，其间“势能”一定减小

D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳固的作用

3．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( D)

A．原子核中质子数和中子数一定相等

B．稳固的重原子核里，质子数比中子数多

C．原子核差不多上专门稳固的

D．由于核力的作用范畴是有限的以及核力的饱和性，假如连续增大原子核，形成的核也一定是不稳固的

4．下列关于结合能和比结合能的说法中正确的是( D )

A．核子结合成原子核吸取的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能

B．比结合能越大的原子核越稳固，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，重核的结合能和比结合能都大

D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大

5．下列说法中正确的是( B )

A．爱因斯坦质能方程反映了物体的质量确实是能量，它们之间能够相互转化

B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系

C．核反应中发觉的“质量亏损”是消逝的质量转变成为能量

D．因在核反应中能产生能量，有质量的转化，因此系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒

6．对公式ΔE＝Δmc2的正确明白得是(ABD)

A．假如物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm

B．假如物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2

C．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，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差确实是Δm

7．中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D.现用能量为E的γ射线照耀静止氘核使之分解，核反应方程为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( C )

A.1

2

[(m D－m p－m n)c2－E]

B.1

2

[(m p＋m n－m D)c2－E]

C.1

2

[(m D－m p－m n)c2＋E]

D.1

2

[(m p＋m n－m D)c2＋E]

8．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 kg和m2 kg的原子核结合为质量为M kg的原子核时，开释出的能量是( C) A．(M－m1－m2)u·c2 J

B．(m1＋m2－M)u×931.5 J

C．(m1＋m2－M)c2 J

D．(m1＋m2－M)×931.5 eV

9．已知：氮核质量M N＝14.007 53 u，氧17核的质量为M O＝17.004 54 u，氦核质量M He＝4.003 87 u，氢核质量为M H＝1.008 15 u.

试判定：14 7N＋42He―→17 8O＋11H这一核反应吸取能量依旧放出能量？能量变化多少？

参考答案

1．选B 分子力作用范畴约在10－10m数量级上，强相互作用和弱相互作用差不多上短程力，作用范畴在10－15 m和10－18 m之内，在那个距离上分子力不存在．在那个范畴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，引力相互作用能够忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．故正确答案为B.

2．选CD 由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范畴内，而距离大于0.8×10－15m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一样不小于0.8×10－15m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有专门强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，关于稳固的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平稳，故D正确．

3．选D 较轻的原子核中质子数与中子数大致相等，但在重原子核内中子数多于质子数，A、B错．有些原子核是不稳固的，如具有放射性的原子核，C错．由于核力是短程力及核力的饱和性，原子核增大到一定程度，即使能形成原子核，原子核也是不稳固的．综上所述，只有选项D正确．

4．选D 核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸取能量，A错；比结合能越大的原子核越稳固，但比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比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核小，B、C错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，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正确．

5．选B E＝mc2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，A错误，B正确．核反应中的“质量亏损”并不是质量消逝，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，C 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，D错误．故正确答案为B.

6．选ABD 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，因此选项A、D正确．假如物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应增加Δmc2，因此选项B正确．某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，因此选项C 错误．

7．选C 核反应过程中开释的能量ΔE＝Δmc2＝(m D－m p－m n)c2，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C正确．

8．选C 在核能运算时，假如质量单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行运算，单位是J；若质量单位是u，则利用ΔE＝Δm×931.5 MeV进行运算，则选项C正确．