1、5 核力与结合能第十九章 原子核学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 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 一、核力与四种基本相互作用(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？知识探究 导学探究 答案 答案 不正确质子之间的库仑力的大小与万有引力的大小相差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
2、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 核力及特点(1)核力：原子核里的间存在着相互作用的核力，把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核(2)核力特点 核力是核子间的的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力 核力是，作用范围在之内 在大于0.81015 m时表现为，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 知识梳理 答案 核子核力强相互作用大得多短程力1.51015 m吸引力斥力每个核子只跟的核子发生核力作用，这种性质称为核力的 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、3)四种基本相互作用 答案 邻近饱和性更短电磁力万有引力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 即学即用 解析答案 解析 核力是短程力，超过1.51015 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B选项错误；核力与电荷无关，故D错.C(1)一些较轻的原子核如中质子数和中子数有什么关系？导学探究 答案 二、原子核中质子与中子的比例 42He、168O、126C、147N答案 质子数与中子数相等.(2)等重核中各有多少个中子、多少个质子？较重的
4、原子核中中子数和质子数有什么关系？答案 中含有92个质子、146个中子；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.23892U、23490Th23892U23490Th(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 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，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.由于核力是力及核力的饱和性，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，中子数质子数，
5、越重的原子核，两者相差越.知识梳理 大于答案 多短程即学即用 下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的 D.由于核力的作用范围是有限的，所以不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在 D解析答案 解析 由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；原子核可以发生衰变，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确.(1)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.质子和中子结合成氘核的过程中是释放能量还是吸收能
6、量？使氘核分解为质子和中子的过程中呢？导学探究 答案 三、结合能 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.(2)如图1所示是不同原子核的比结合能随质量数变化的曲线.答案 答案 释放能量.从图中看出，中等质量的原子核与重核、轻核相比比结合能有什么特点？比结合能的大小反映了什么？图1 比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时是吸收能量还是释放能量？答案 中等质量的原子核比结合能较大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，比结合能越大，原子核越稳定.对结合能的理解(1)结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们，需要能量，这就是原子核的结合
7、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.(3)核子数较小的轻核和核子数较大的重核，比结合能，的原子核，比结合能较大.当比结合能较小的原子核转化为比结合能较大的原子核时会核能.知识梳理 分开答案 核子数牢固稳定较小核子数中等释放即学即用 下列对结合能、比结合能的认识，正确的是()A.一切原子核均具有结合能 B.自由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不稳定 A解析答案 解析 自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量，反之，将原子核分开变为自由核子时需要吸收相应的能量，
8、该能量即为结合能，故A正确，B错误；核子较多的原子核的结合能大，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、D均错误.用粒子轰击铍()核发现中子的核反应方程为 甲同学说：核反应过程中核子数没变，所以质量是守恒的；乙同学查找资料，各个原子核或核子的质量如下：mBe9.012 19 u，mC12.000 u，m4.002 6 u，mn1.008 665 u.(其中1 u1.660 5661027 kg)，他通过计算发现反应之后的质量减少了，于是他得出结论：核反应过程中质量消失了.这两个同学的说法对吗？如果不对错在哪里？你对质量亏损是如何理解的？导学探究 答案 四、质量亏损 9
9、4Be94Be42He126C10n质量亏损和核能的计算(1)对质能方程和质量亏损的理解 质能方程 爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是E.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；质量减少，总能量也随之，这时质能方程也写作E.知识梳理 增加答案 mc2减少mc2(2)核能的计算 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E计算核能.其中m的单位是，E的单位是.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
10、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EMeV.其中m的单位是，E的单位是.千克答案 mc2焦耳m931.5uMeV即学即用 根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是Emc2，这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为mp，中子的质量为mn，氦核的质量为m，下列关系式正确的是()A.m(2mp2mn)B.m(2mp2mn)D.以上关系式都不正确 返回 B答案 例1 下列关于结合能和比结合能的说法中，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定，因此它的结合能也一定越大 C.重核与中等质
11、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 一、对结合能的理解 典例精析 解析答案 知识总结 二、质量亏损和核能的计算 例2 氘核和氚核聚变时的核反应方程为，已知的平均结合能是1.09 MeV，的平均结合能是2.78 MeV，的平均结合能是7.03 MeV，则该核反应释放的能量为_ MeV.解析答案 21H31H42He10n21H31H42He归纳总结 针对训练 一个锂核()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 61027kg.(1
12、)写出上述核反应的方程；73Li解析 答案 73Li11H242He73Li11H242He解析答案(2)计算上述核反应释放出的能量.返回 解析核反应的质量亏损 mmLimp2m(11.650 510271.673 6102726.646 61027)kg3.091029 kg 释放的能量 Emc23.091029(3108)2 J2.7811012 J 答案2.7811012 J 解析答案 1.(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是()A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B.一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C.铯原
13、子核()的结合能小于铅原子核()的结合能 D.比结合能越大，原子核越不稳定 E.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 达标检测 1 23解析答案 13355Cs20882Pb2.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是(c表示真空中的光速)()A.(m1m2m3)c B.(m1m2m3)c C.(m1m2m3)c2D.(m1m2m3)c2 解析答案 1 23解析 由质能方程Emc2，其中mm1m2m3 可得E(m1m2m3)c2，选项C正确.C1 23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，故该反应是吸收能量的反应.故E(18.012 6918.011 40)931.5 MeV1.2 MeV.3.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：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)14 7N42He17 8O11H答案 吸收能量 1.2 MeV 解析答案 返回 本课结束 更多精彩内容请登录：