1、5核力与结合能知识内容考试要求必考加试核力与结合能c课时要求1.知道核力是核子之间的相互作用力.2.知道核力的特点，了解结合能.3.知道质量亏损现象，会根据质能方程进行有关计算.一、核力与四种基本相互作用导学探究1.有的同学认为：“原子核内质子间的库仑斥力，与质子、中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态”，这种说法正确吗？答案不正确在相同的距离上，质子之间的库仑力的大小大约比万有引力强1035倍，两者相差悬殊，不可能平衡2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核力及特点1核力：原子
2、核里的核子间存在着相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核2核力特点(1)核力是核子间的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)核力是短程力，作用范围在1.51015_m之内在大于0.81015 m时表现为吸引力，超过1.51015 m时，核力急剧下降几乎消失；而距离小于0.81015 m时，核力表现为斥力(3)每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性(4)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用3四种基本相互作用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()
3、(2)核力是强相互作用力，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多()(3)弱相互作用的力程比强力更短()(4)弱相互作用是引起原子核衰变的原因()二、原子核中质子与中子的比例导学探究1.一些较轻的原子核如He、O、C、N中质子数和中子数有什么关系？答案质子数与中子数相等2.U、Th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U中含有92个质子、146个中子；Th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3试从核力的特点及核力的饱和性对上述现象做出解释，并说明原子核能无限地增大吗？答案稳定的重原子核里，中子数要比质子数多，由于核力作用范围有限，
4、以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的，所以原子核不能无限地增大知识梳理由于核力是短程力及核力的饱和性，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)在原子核的组成中，质子数等于中子数()(2)原子核大到一定程度，原子核就不稳定了()(3)在宇宙演化过程中，只有稳定的原子核长久地留了下来()(4)稳定的重原子核里，质子数比中子数多()三、结合能和质量亏损导学探究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
5、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知识梳理1对结合能的理解：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2对质能方程和质量亏损的理解(1)质能方程爱因斯坦指出；物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是Emc2.(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Emc2.即学即用判断下列说法的正误(1)一切
6、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、对核力的理解例1(多选)下列说法正确的是()A核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间发生B核力可能是引力，也可能是斥力核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起C质子间、中子间、质子和中子之间都有核力D核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多答案ABC解析核力作用的范围在1.51015 m区域内，只在邻近核子间发生，是短程力，A对；核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，B对；核力是质子
7、、中子之间的强相互作用力，C对，D错二、结合能、质量亏损和核能的计算1利用结合能来计算核能核反应中反应前系统内所有原子核的结合能与反应后生成的所有新核的结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能2根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损m.根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能其中m的单位是千克，E的单位是焦耳3利用原子质量单位u和电子伏特计算根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，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Em931.5 MeV.其中m的单位是u，E的单位是MeV.例2H的质量是3.016 050 u，质子的质量
8、是1.007 277 u，中子的质量为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)氚核的结合能是多少？答案(1)放出7.97 MeV(2)7.97 MeV解析(1)一个质子和两个中子结合成氚核的反应方程式是H2nH，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
9、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，针对训练一个锂核(Li)受到一个质子的轰击，变成两个粒子已知质子的质量是1.673 61027 kg，锂核的质量是11.650 51027 kg，氦核的质量是6.646 61027 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量答案(1)LiH2He(2)2.7811012 J解析(1)LiH2He(2)核反应的质量亏损mmLimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027) kg3.091029 kg释放的能量Emc23.
10、091029(3108)2 J2.7811012 J1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1(2016湖州市高二下学期期中)氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()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、万有引力答案D解析核力是强力，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略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
11、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已知氮核质量MN14.007 53 u，氧17核的质量MO17.004 54 u，氦核质量MHe4.003 87 u，氢核质量MH1.008 15 u，试判断：NHeOH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1 u相当于931.5 MeV的能量)答案吸收能量1.2 MeV解析反应前总质量：MNMHe18.011 40 u，反应后总质量：MOMH18.012 69 u.可以看出：反应后总质量增加，
12、故该反应是吸收能量的反应故E(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV.一、选择题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1.51015 m内的核子之间，大于0.81015 m为吸引力，而小于0.81015 m为斥力答案D解析由核力的特点知道，只有相距1.51015 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
13、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答案C解析核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都有核力作用，故伴随着巨大的能量变化，故选C.3对于爱因斯坦提出的质能方程Emc2，下列说法中不正确的是()AEmc2定量地指出了物体具有的能量与其质量之间的关系B根据Emc2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，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损DEmc2中的E是发生核反应时释放的核能答案D解析爱因斯坦质能方程Emc2定量的指出了物体具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
14、质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，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4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的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A(Mm1m2) uc2B(m1m2M) u931.5 JC(m1m2M)cD(m1m2M)931.5 MeV答案D5为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程Emc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较，精确验
15、证了质能方程的正确性设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为E，则这一实验需验证的关系式是()AE(m1m2m3)c2BE(m1m3m2)c2CE(m2m1m3)c2DE(m2m1m3)c2答案B解析反应前的质量总和为m1m3，质量亏损mm1m3m2，核反应释放的能量E(m1m3m2)c2，选项B正确6用质子轰击锂核(Li)生成两个粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验，已知质子的初动能是0.6 MeV，质子、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
16、的能量，则下列叙述中正确的是()A此反应过程质量减少0.010 3 uB若生成的两个粒子的动能之和是18.3 MeV，与质能方程相符C若核反应中释放的能量是18.9 MeV，与质能方程不相符D若生成的两个粒子的动能之和是19.5 MeV，与质能方程相符答案D7(2016余姚中学高二第二学期期中)天然放射性现象中U发生衰变后变成Th，已知U、Th和粒子的质量分别是m1、m2和m3，它们之间应满足()Am1m2m3 Bm2m1m3Cm1m2m3 Dm1m2m3答案C8(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量Emc22.2 MeV是氘核的结合能下列说法正确的是()A用能量小于2.2
17、MeV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2.2 MeV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2.2 MeV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2.2 MeV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9某核反应方
18、程为HHHeX.已知H的质量为2.013 6 u，H的质量为3.018 0 u，He的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u则下列说法中正确的是()AX是质子，该反应释放能量BX是中子，该反应释放能量CX是质子，该反应吸收能量DX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HHHeX，X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反应后产物总质量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u总质量减少，出现了质量亏损，故该反应释放能量10当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出28.30
19、 MeV的能量，当三个粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV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()A21.04 MeV B35.56 MeVC92.16 MeV D77.64 MeV答案C解析设中子的质量为mn，质子的质量为mp，粒子的质量为m，碳原子核的质量为mC.根据质能方程：E128.30 MeV2(mnmp)mc2E27.26 MeV3mmCc2E36mn6mpmCc2由以上各式得E392.16 MeV.二、非选择题11(2016绍兴一中高二第二学期期中)一静止的钚核发生衰变后放出一个粒子变成铀核已知钚核质量为m1，粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c.(1)如果放出的粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v.(2)求此衰变过程中释放的总能量答案见解析解析(1)钚核发生衰变后放出一个粒子的过程中，系统动量守恒，以铀核的速度方向为正方向，根据动量守恒定律得：m3vm2v0解得vv(2)质量亏损mm1m2m3根据爱因斯坦质能方程得：释放的总能量Emc2(m1m2m3)c2
