高中物理之核力与结合能知识点

高中物理之核力与结合能知识点

核力与结合能

核力与四种基本相互作用

什么是核力

组成原子核的核子之间有很强的相互作用，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。

核力是短程力

核力的饱和性

每个核子只跟相邻的核子发生核力的作用。

原子核中质子与中子的比例

1、轻原子核——自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等

2、重原子核——对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差就越大。

结合能

1、结合能: 把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核

力做功，因此需要吸收能力；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能。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、比结合能: 结合能与核子数之比称为比结合能。也叫平均结合能。从下表可以看出Fe的比结合能最大。比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。

质量亏损

1、质量亏损：核反应前与反应后的总质量之差称为质量亏损。

2、爱因斯坦质能方程

3、核能的计算

常用单位:m用“u（原子质量单位）”

1u=1.660566×10-27kg，

ΔE用“uc2”1uc2=931MeV

（表示1u的质量变化相当于931MeV的能量改变）

原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？

答案：组成原子核的相邻核子间存在着核力。

核力

能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。

1、核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。

2、核力是短程力。约在10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力，距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。

3、核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的

引力，而不是与核内所有核子发生作用。

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。

要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物——夸克的相互作用。

除核力外原子核内还存在弱相互作用（弱力），弱力是引起中子－质子转变的原因，弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。

原子核中质子与中子的比例

（1）自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。

（2）核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，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。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再

增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。

在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。

有关问题的理解和注意事项

1、核子结合成原子核时，新核质量小于核子的质量（质量亏损），同时以g光子形式释放核能；

2、原子核分解为核子时，需要吸收一定能量，核子的总质量大于原原子核的质量。

3、核反应过程中，质量亏损时，核子个数不亏损（即质量数守恒），可理解为组成原子核后，核内每个核子仿佛“瘦了”一些。

4、质量亏损并非质量消失，而是减少的质量Δm以能量形式辐射（动质量），因此质量守恒定律不被破坏。

5、核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级。

习题演练

1. 关于核力和结合能，下列正确的是（）

A 核力是短程力，与核子间的距离有关，有时表现为引力，

有时表现为斥力。

B 核力具有饱和性和短程性，原子核为了稳定，故重核在形成时其中子数多余质子数

C 比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定释放核能

D 原子核的结合能越大，核子结核得越牢固，原子越稳定。

2. 关于核力和结合能，下列不正确的是（）

A 核力是短程力，可分为强相互作用和弱相互作用

B 每个核子都只与邻近核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。

C 比结合能越大，原子核中核子结核的越牢固，原子核越稳定。

D 核聚变后比结合能增加，质量亏损，能量释放。

习题解析

1. ABC

2. A 核力属于强相互作用