1、课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升第5节 核力与结合能课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升学习目标1了解四种基本相互作用，知道核力的性质。2能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。3知道原子核的结合能和比结合能的概念。4知道什么是质量亏损，能应用质能方程进行计算。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升课前预习落实基础 一、核力与四种基本相互作用1核力：原子核内_之间的相互作用力。2核力的特点(1)核力是强相互作用
2、的一种表现，在原子核内，核力比库仑力_。(2)核力是短程力，作用范围在_之内。(3)核力的饱和性：每个核子只跟_的核子发生核力作用。核子大得多1.51015 m邻近课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升3四种基本相互作用短程力强相互作用弱相互作用 弱相互作用的力程比强力更短电磁力万有引力 在相同距离上，电磁四种基本相互作用为1018m,长程力力大约比万有引力强1035倍课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升二、原子核中质子与中子的比例和结合能1轻原子核和重原子核(1)较轻原子核：质子数和
3、中子数_。(2)较重原子核：中子数_质子数，越重的原子核两者相差越多。2结合能和比结合能(1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要_，这就是原子核的结合能。(2)比结合能：原子核的结合能与_之比称为比结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越_，原子核越_，_的核的比结合能最大、最稳定。大致相等大于能量核子数牢固稳定中等大小课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升三、质量亏损1爱因斯坦质能方程：_。2质量亏损：原子核的质量_组成它的核子的质量之和的现象。3 亏 损 的 质 量 与 释 放 的 能 量 间 的 关 系
4、：_。Emc2小于Emc2课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升自主思考判断下列说法的正误。(1)核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大。()(2)原子核内的质子是靠万有引力来抗衡库仑斥力的。()(3)弱相互作用是引起 衰变的原因。()(4)自然界中的原子核内，质子数与中子数大致都相等。()(5)组成原子核的核子越多，它的结合能就越大。()(6)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。()(7)比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大。()课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业
5、能力提升课堂互动考点突破 考点一 根据核力的性质解释原子核的稳定性1核力的性质(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 1015 m 数量级时起作用，距离大于 0.81015 m 时为引力，距离小于 0.81015 m 时为斥力，距离为 1.51015 m 时核力几乎消失。(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)核力具有与电荷无关性，核力与核子电荷无关。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数
6、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，越重的原子核，两者相差越多。(2)形成原因：若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，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。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核
7、子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升题组突破1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 1.51015 m之内D核力与电荷有关课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 核力是短程力，超过 1.51015 m，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
8、。答案 C课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2(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课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 因为库仑力是长程力，它作用于核内所有质子，而核力只作用于相邻的核子，随着 Z的增加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用。因
9、此，随着 Z 的增加，稳定核的中子数越来越大于质子数。答案 BC课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点二 对结合能与比结合能的理解1结合能：要把原子核分开成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量。2比结合能：等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度。3比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图 1951 所示。图 1951课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大。轻核和重核的比结合能都比中等质量的
10、原子核要小。4比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核。比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。(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，就可能释放核能。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。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 1(多选)对结合能、比结合能的
11、认识，下列正确的是A核子结合为原子核时，一定释放能量B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比结合能越大的原子核越稳定解析 由自由核子结合为原子核的过程中，核力做正功，释放出能量。反之，将原子核分开变为自由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故 A 正确，B 错误；核子越多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C 错误，D 正确。答案 AD课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结(1)比结合能的大小反映了原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定。(2)结
12、合能EnE 由核子数和比结合能共同决定。(3)中等质量的原子核的比结合能较大，因而中等质量的原子核较稳定。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练1下列说法中正确的是A核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子放出的能量称为结合能B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C中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大D以上说法均错误课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 原子核分解成核子时需要吸收的能量为结合能，它等于核子结合成原子核时放出的能量，所以选项
13、A 错误；中等质量的原子核比结合能较大，所以选项B 错误；中等质量的原子核的比结合能较大，核子数又较多，其结合能比轻核的要大，所以选项 C 正确。答案 C课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升考点三 质量亏损与质能方程1质能方程 Emc2 的理解(1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比，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 E mc2。(2)运用质能方程时应注意单位。一般情况下，公式中各量都应取国际单位制的单位。但在微观领域，用国际单位制往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作
14、为质量和能量的单位。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升2质量亏损m 的理解所谓质量亏损，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，反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。3核能的计算(1)根据质量亏损计算根据核反应方程：计算核反应前和核反应后的质量亏损 m。根据爱因斯坦质能方程 Emc2 或 E mc2 计算核能。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(2)利用原子质量单位 u 和电子伏特间的关系计算明确原子质量
15、单位 u 和电子伏特间的关系：因为 1 u1.660 61027 kg则 Emc21.660 61027(2.997 9108)2 J1.492 41010 J。又 1 eV1.602 21019 J则 E1.492 41010 J931.5 MeV。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 E m931.5 MeV。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升(3)利用比结合能来计算核能原子核的结合能核子的比结合能核子数，核反应中反应前系统内所有原子核的
16、总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 2 31H 的质量是 3.016 050 u，质子的质量是 1.007 277 u，中子的质量是 1.008 665 u求：(质量亏损 1 u 相当于释放 931.5 MeV 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)氚核的结合能和比结合能各是多少？课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)一个质子和两个中子结合成
17、氚核的反应方程式是11H210n31H，反应前各核子总质量为 mp2mn(1.007 27721.008 665)u3.024 607 u，反应后新核的质量为 mH3.016 050 u，质量亏损为m(3.016 0503.024 607)u0.008 557 u。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 E0.008 557931.5 MeV7.97 MeV。(2)氚核的结合能即为 E7.97 MeV，它的比结合能为E3 2.66 MeV。答案(1)放出能量，能量为7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修
18、3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升规律总结(1)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Em931.5 MeV 来计算核能。课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升例 3 一静止的氡核(222 86Rn)发生 衰变，放出一个速度为 v0，质量为 m 的 粒子和一个质量为 M 的反冲核钋(218 84Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为 粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。思路引导 根据质量数
19、守恒和电荷数守恒书写核反应方程，反冲核速度和质量亏损依据以下思路：动量守恒反冲核的速度释放的核能质量亏损 课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析(1)核反应方程为222 86Rn218 84Po42He。(2)设钋核的反冲速度大小为 v，由动量守恒定律得 0mv0Mv vmv0M (3)在衰变过程中产生的核能 E12mv2012Mv2（Mm）mv202M 由质能方程Emc2 可知质量亏损为mEc2（Mm）mv202Mc2。答 案 (1)222 86 Rn 218 84 Po 42 He (2)mv0M (3)（Mm）mv202Mc2课前
20、预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升变式训练2(2019全国卷)太阳内部核反应的主要模式之一是质子质子循坏，循环的结果可表示为 411H42He201e2，已知11H 和42He 的质量分别为 mP1.007 8 u 和 m4.002 6 u,1u931 MeV/c2，c 为光速。在 4 个11H 转变成 1 个42He 的过程中，释放的能量约为A8 MeV B16 MeVC26 MeV D52 MeV课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升解析 由 Emc2 知 E(4mpm 2me)c2，m Ec2 9311061.61119 J910161.71027kg0.91031kg，忽略电子质量，则：E=(41.007 8 u4.002 6 u)c226 MeV，故 C选项符合题意。答案 C课前预习落实基础第十九章 原子核|物理|选修3-5 菜 单 课堂互动考点突破课下作业能力提升本讲结束请按ESC键返回课下作业能力提升
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