1、5.3 核力与结合能知识点一、核力与四种基本相互作用1核力：原子核中的 之间存在一种很强的相互作用，即存在一种 ，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核这种作用称为 2强相互作用的特点(1)强相互作用是 力，作用范围只有约 m.(2)距离增大时，强相互作用急剧 超过1015 m，相互作用不存在3弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核 衰变的原因，即引起中子质子转变的原因(2)弱相互作用是 力，其力程只有 m.4四种基本相互作用知识点二、结合能1结合能原子核是 凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要 ，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，叫作比结合能，也叫作 结合
2、能比结合能越大，原子核中核子结合得越 ，原子核越 的核的比结合能最大，最稳定结合能和比结合能结合能把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量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所示从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小知识点三、质量亏损1质能方程物体的能量与它的质量的关系是：E .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质量亏损1质量亏损m的理解所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式
3、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2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Emc2.(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单位但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量核能的计算方法1根据质量亏损计算(1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损m.(2)根据爱因斯坦质能方程Emc2计算核能若m的单位
4、是千克，则需要将c3108 m/s代入，计算得到的E的单位为焦耳若m的单位是原子质量单位u，则可用Em931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5 MeV)2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，就是该核反应所释放(或吸收)的核能例题1 下列对核力的认识，正确的是（）A核力是强相互作用的一种表现，比静电力大得多B核力存在于质子和电子之间C核力是核子间相互吸引的力，是短程力D核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性例题2 （2021春虎丘区校级期
5、中）原子核的比结合能随质量数变化的图像如图，下列说法正确的是（）A质量数越大的原子核，核子结合得越牢固B 12H核比 24He核稳定C 3689Kr核的结合能大于 92235U核的结合能D两个 12H核结合成 24He核时释放能量例题3 一个静止的钚核 94239Pu自发衰变成一个铀核 92235U和另一个原子核X，假设该反应没有射线产生，则下列说法正确的是（）AX是氦（He）原子，又叫粒子B该反应质量增加C铀核与X的动量大小之比为1：2DX与铀核的动能之比为235：4例题4 （2023广东学业考试）由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功，标志着
6、我国站在了世界核聚变研究的前端。设可控热核反应前氘核（ 12H）的质量为m1，氚核（ 13H）的质量为m2，反应后氦核（ 24He）的质量为m3，中子（ 01n）的质量为m4，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（）A核反应放出的能量为（m1+m2m3m4）c2B上述核反应过程中原子核的比结合能减小C这种热核反应释放出氦核，是衰变D这种装置的核反应原理与我国大亚湾核电站所使用核装置的原理相同例题5 （多选）下列关于核力与结合能的说法正确的是（）A强相互作用和弱相互作用都是短程力B弱相互作用是引起原子核衰变的原因C原子核的结合能与质子数之比，叫作比结合能D结合能越大，原子核中核子结合得越牢固
7、，原子核越稳定例题6 （多选）（2023镇海区校级模拟）中国自主三代核电“华龙一号”示范工程第2台机组福清核电6号机组于2022年3月25日投入商业运行，至此“华龙一号“示范工程全面建成投运。“华龙一号”利用铀核裂变释放能量，原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，两台机组每年总发电量约200亿千瓦时。下列说法正确的是（）A铀核裂变的一个重要核反应方程是 92235U 56144Ba+ 36289Kr+2 01nB“华龙一号”两台机组发电一年需消耗核约为0.8kgC 24He核的平均核子质量小于 36Li核的平均核子质量D三个中子和三个质子结合成 36Li核时释放能量约为30MeV例
8、题7 （2023春秦淮区校级期中）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料PuO2作为发电能源为火星车供电（PuO2中的Pu是 94238Pu）。已知 94238Pu衰变后变为铀核（符号为U）和粒子。若静止的 94238Pu在匀强磁场中发生衰变，粒子的动能为E，粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周期为T0，衰变放出的光子的动量可忽略，衰变释放的核能全部转化为铀核和粒子的动能。已知光在真空中的传播速度c。求：（1）写出衰变方程；（2） 94238Pu衰变过程中的质量亏损m；（3）从开始衰变到 9224U和粒子再次相遇的最短时间t。1. 氮原子核由两个质
9、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3种力从大到小的排列顺序是（）A核力、库仑力、万有引力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、万有引力、库仑力2. 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3. 一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为（）AQ2BQCQ3D2Q4. 对公
10、式Emc2，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发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生5. 下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是（）A维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力B核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小C比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能D自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能6. 88226Ra发生衰变的方程可以写为： 88226Ra 86222Rn+Y，则（）A该衰变是衰变BY粒
11、子是 24HeCY粒子的穿透能力很强D20个 88226Ra经过一个半衰期后，一定只剩下10个7. （2022源汇区模拟）原子核的比结合能与原子序数的关系图所示，大多数恒星内部温度非常高，可进行轻核聚变，核反应方程为A+BC但对于金、铂等重金属产生，目前科学界有一种理论认为，两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量，在能量的作用下能够合成金、铂等重金属，其核反应为D+EF，下列说法正确的是（）A重核F裂变成D和E的过程中，会产生质量亏损B较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大C较重的核D和E聚合成F的过程中，会释放较大能量DA和B聚合成C的过程中，C的结合能小于A和B的结合能之和8. （2
12、023春宝鸡期末）用中子轰击静止的锂核，核反应方程为 01n+36Li24He+X+，已知光子的频率为，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是（）AX核为 12H核B光子的动量p=hcC释放的核能E（4E2+3E3）6E1+hD质量亏损m=(4E2+3E3)-6E1c29. 如图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（）A原子核A比原子核F的比结合能大B原子核D比原子核F更稳定C由原子核A分裂出原子核B、C的过程一定释放能量D由原子核D、E结合出原子核F的过程一定吸收能量10
13、. 一个静止的原子核 baX经衰变放出一个粒子并生成一个新核，粒子的动能为E设衰变时产生的能量全部变成粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为（）AE0c2BE0(a-4)c2C(a-4)E0c2DaE0(a-4)c211. （多选）下列说法正确的是（）A光在真空中运动的速度在任何惯性系中测得的数值都是相同的B爱因斯坦质能方程Emc2中的m是物体静止时的质量C爱因斯坦指出：对不同的惯性系，物理规律是不一样的D空中绕地球运行的卫星的质量比静止在地面上时大得多12. （多选）（2022春榆阳区校级期中）下列说法正确的是（）A如果物体的能量减少了E，它的质量也一定相应减少mB如果物体的质量增加了m，它的能量也一定相应增加mc2Cm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，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是m13. 两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起反应 12H十 12H 13H十 11H。（1）此核反应中放出的能量E为多少？（核质量为2.0316u，核质量为3.0156u，质子质量为1.0073u，lu的质量对应931.5MeV的能量）（2）若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的质子具有的动能是多少？
