1、.第1節(jié)核力與核能 學 習 目 標知 識 脈 絡1.認識核素圖，知道核力的概念及特點重點2.知道穩(wěn)定原子核中質子與中子的比例隨著原子序數的增大而減小重點3.理解結合能及平均結合能的概念，知道核反響中的質量虧損難點4.掌握愛因斯坦質能方程，理解質量與能量的關系，能應用質能方程進展計算重點核 力 與 核 的 穩(wěn) 定 性1核力把原子核中的核子維系在一起的力2核力特點1核力是短程力，作用范圍在2 fm1 fm1015 m左右，它不能延伸到3 fm以外2當兩核子間間隔 減小時，核力也迅速減小，至一定值時，核力表現為斥力3核力是一種強互相作用，假設兩質子之間的間隔 為1 fm，庫侖力是200 N左右，核力

2、必須非常強才能抵消所有質子庫侖力的作用3核素具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子4核素圖用橫坐標表示質子數，縱坐標表示中子數，每一種核素用一小方塊表示，所得到的圖象5核的穩(wěn)定性1核素的穩(wěn)定區(qū)：幾乎全落在一條曲線上，或緊靠曲線的兩側區(qū)域2穩(wěn)定核素的中子數與質子數的關系：隨著Z的增加，穩(wěn)定核素的中子數越來越大于質子數1原子核內的質子間均存在核力和庫侖力×2穩(wěn)定原子核的質子數總是與中子數相等×3對質子數較多的原子核，其中的中子數起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用原子核是由中子和質子組成的，在原子核狹小的空間里，帶正電的質子為什么能擠在一起而不飛散？【提示】組成原子核的相鄰的核

3、子間存在核力1原子核中核子比例關系：自然界中較輕的原子核，質子數與中子數大致相等；對于較重的原子核，中子數大于質子數越重的原子核，兩者相差越多2形成原因及原子核的穩(wěn)定性1原子核大到一定程度時，相距較遠的質子間的核力非常小，較多的質子聚集在一起的核力缺乏以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了這時，不再成對地增加質子和中子，而只增加中子，中子與其他核子間沒有庫侖斥力，但有互相吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定性2核力的飽和性：穩(wěn)定的重原子核里，中子數要比質子數多由于核力的作用范圍是有限的，核力具有飽和性，假如我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的間隔 會大到其間根本沒有核力的作用，這時即使再增加中子，

4、形成的核也一定是不穩(wěn)定的所以，原子核的大小也受到限制1多項選擇關于核力，以下說法中正確的選項是A原子核內每個核子只跟與它們相鄰的核子間才有核力作用B核力既可能是引力，又可能是斥力C核力對核子做正功，原子核要釋放核能D原子核內相距較遠的兩個核子間沒有核力作用，但一定有庫侖力作用【解析】核力表現為引力時隨核子間間隔 的增大而減小，表現為斥力時使核子不會交融在一起，故B正確；核力是短程力，只有在2.0×1015 m左右的范圍內起作用，故A正確；核子結合成原子核時，核力對核子做正功，原子核釋放一定的能量，故C正確；原子核內兩核子相距較遠時沒有核力作用，核內質子與中子間不會有庫侖力作用，D錯誤

5、【答案】ABC2.核子結合成原子核的以下說法中，正確的選項是A原子核內的核子間均存在核力B原子核內的質子間均存在核力和庫侖力C當n個核子靠近到核力作用的范圍而結合為原子核時，其間勢能一定增加D質子數較多的原子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用【解析】由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，與核子是否帶電無關，由此知A、B錯誤；當n個核子靠近到核力作用范圍內，而間隔 大于0.8×1015 m時，核力表現為引力，在此過程中核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后間隔 一般不小于0.8×1015 m，故C錯誤；質子數較多的原子核由于只有相鄰的核子間才有核力，但

6、各個質子間均有很強的庫侖斥力，隨著質子數的增加，其庫侖力增加，對于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故D正確【答案】D結 合 能 與 平 均 結 合 能1結合能核子結合成原子核所釋放的能量2平均結合能1定義：平均每個核子的結合能2意義：平均結合能越大，原子核越難別離成單個核子3質量虧損1質量虧損：任何一個原子核的質量總是小于組成它的所有核子的質量之和，這一差值稱為質量虧損2能量計算：質量虧損說明核子組成原子核放出能量，其大小為Emc2.1原子核的核子數越多，平均結合能越大×2質量虧損是因為這部分質量轉化為能量×3結合能越大，核子結合得越結實，原子越穩(wěn)定&#

7、215;有人認為質量虧損就是核子的個數變少了，這種認識對不對？【提示】不對在核反響中質量數守恒即核子的個數不變，只是核子組成原子核時，仿佛變“輕了一些，原子核的質量總是小于其全部核子質量之和，即發(fā)生了質量虧損，核子的個數并沒有變化1對平均結合能的理解1平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越結實，原子核越穩(wěn)定2核子數較小的輕核與核子數較大的重核，平均結合能都比較小，中等質量的核平均結合能最大、最穩(wěn)定3當平均結合能較小的原子核轉化成平均結合能較大的原子核時，就要釋放核能2質量虧損、質能方程及核能的計算1質量虧損：科學家研究證明在核反響中原子核的總質量并不相等例如，準確計算說明：氘核的質量比一個中

8、子和一個質子的質量之和要小一些，這種現象叫做質量虧損，質量虧損只有在核反響中才能明顯地表現出來m是核反響前與核反響后的質量之差2質能方程Emc2愛因斯坦指出，物體的能量E和質量m之間存在著親密的關系，即Emc2，式中c為真空中的光速愛因斯坦質能方程說明：物體所具有的能量跟它的質量成正比由于c2這個數值非常宏大，因此物體的能量是非常可觀的3核反響中由于質量虧損而釋放的能量Emc2從愛因斯坦質能方程同樣可以得出，物體的能量變化E與物體的質量變化m的關系：Emc2.3以下關于平均結合能的說法正確的選項是A核子數越多，平均結合能越大B核子數越多，平均結合能越小C結合能越大，平均結合能越大D平均結合能越

9、大，原子核越穩(wěn)定【解析】中等質量核的平均結合能比輕核和重核的平均結合能都大，故A、B、C均不正確平均結合能越大，表示原子核中核子結合得越結實，原子核越穩(wěn)定，故D正確【答案】D4多項選擇關于愛因斯坦質能方程，以下說法正確的選項是AEmc2中的E是物體以光速c運動的動能BEmc2是物體各種形式能的總和C由Emc2知，在核反響中虧損的質量m轉化成能量E放出D由Emc2知，在核反響中虧損的靜質量轉化為動質量被放出的能量帶走【解析】愛因斯坦的質能方程Emc2說明，物體的質量與其他各種形式的能量之間的關系，故A錯誤，B正確Emc2說明，在核反響中虧損的質量m將產生Emc2的能量，只是以另一種形態(tài)的質量動質

10、量釋放出來，與這部分質量m相對應的能量為mc2，而絕不是質量轉化為能量了，故C錯誤，D正確【答案】BD5三個粒子結合成一個碳C，碳原子的質量為12.000 0 u，氦原子的質量為4.002 6 u1 u1.66×1027 kg 【導學號：64772051】1寫出核反響的方程；2這個核反響放出的能量是多少焦？3這個能量合多少MeV?【解析】13HeCE2m3×4.002 6 u12.000 0 u0.007 8 um0.007 8×1.66×1027 kg1.294 8×1029 kgEmc21.165×1012 J.3EeV7.28&

11、#215;106 eV7.28 MeV.【答案】13HeCE21.165×1012 J37.28 MeV核能的兩種單位換算技巧1假設以kg為質量虧損m的單位，那么計算時應用公式Emc2.2假設以原子單位“u為質量虧損單位，那么Em×931.5 MeV.3兩種方法計算的核能的單位分別為“J和“MeV，1 MeV1×106×1.6×1019 J1.6×1013 J.學業(yè)分層測評十一建議用時：45分鐘學業(yè)達標1關于核力的以下說法正確的選項是 【導學號：64772106】A核力同萬有引力沒有區(qū)別，都是物體間的作用B核力就是電磁力C核力是短程力

12、D核力與電荷有關【解析】核力是短程力，故C對；核力與萬有引力、電磁力不同，故A、B不對；核力與電荷無關，故D錯【答案】C2多項選擇以下說法中正確的選項是A質子與中子的質量不等，但質量數相等B兩個質子之間，不管間隔 如何，核力總是大于庫侖力C同一種元素的原子核有一樣的質子數，但中子數可以不同D除萬有引力外，兩個中子之間不存在其他互相作用力【解析】質子和中子的質量不相等，但差異不大，質量數相等，故A對核子之間的核力隨間隔 變化而變化，并不總大于庫侖力，故B錯同位素之間質子數一樣，中子數不同，質量數也不同，故C對核子之間除萬有引力外，還可能存在核力、庫侖力，但質子與中子之間、中子與中子之間沒有庫侖力

13、，D錯誤【答案】AC3多項選擇一個質子和一個中子結合成氘核時，產生光子，由此可見A氘核的質量等于質子和中子的質量之和B氘核的質量小于質子和中子的質量之和C核子結合成原子核時會釋放核能D原子核分解成核子時會釋放核能【解析】由于結合時產生光子，即產生能量，故反響中有質量虧損，但反響過程中質量數守恒，B正確，A錯誤質子和中子統(tǒng)稱核子，該反響為核子結合成原子核的反響，故C對，D錯【答案】BC4多項選擇關于原子核的結合能與平均結合能，以下說法中正確的選項是 【導學號：64772052】A原子核的結合能等于核子與核子之間結合成原子核時核力做的功B原子核的結合能等于核子從原子核中別離，外力抑制核力做的功C平

14、均結合能是核子與核子結合成原子核時平均每個核子放出的能量D不同原子核的平均結合能不同，重核的平均結合能比中等質量核的平均結合能大【解析】原子核中，核子與核子之間存在核力，要將核子從原子核中別離，需要外力抑制核力做功當自由核子結合成原子核時，核力將做功，釋放能量對某種原子核，平均每個核子的結合能稱為平均結合能不同原子核的平均結合能不同重核的平均結合能比中等質量核的平均結合能要小綜上所述，正確選項為A、B、C.【答案】ABC5多項選擇對公式Emc2的正確理解是A假如物體的能量減少了E，它的質量也一定相應減少mB假如物體的質量增加了m，它的能量也一定相應增加mc2Cm是某原子核在衰變過程中增加的質量

15、D在把核子結合成原子核時，假設放出的能量是E，那么這些核子的質量和與組成原子核的質量之差就是m【解析】一定質量對應于一定的能量，物體的能量減少了E，它的質量也一定相應減少m，即發(fā)生質量虧損，假如物體的質量增加了m，它的能量一定相應增加mc2，所以選項A、B、D正確；某原子核在衰變時，一定發(fā)生質量虧損，所以選項C錯誤【答案】ABD6某核反響方程為HHHeX.H的質量為2.013 6 u，H的質量為3.018 0 u，He的質量為4.002 6 u，X的質量為1.008 7u，那么X是_，該反響_填“釋放或“吸收能量【解析】由題目所給核反響方程式，根據核反響過程質量數、電荷數守恒規(guī)律，可得HHHe

16、X，那么X為中子，在該反響發(fā)生前反響物的總質量m12.013 6 u3.018 0 u5.031 6 u，反響后產物總質量m24.002 6 u1.008 7 u5.011 3 u，總質量減少，出現了質量虧損根據愛因斯坦的質能方程可知該反響釋放能量【答案】中子釋放7原子質量單位為u,1 u相當于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當質量分別為m1和m2的原子核結合為質量為M的原子核時釋放出的能量是_【解析】m1、m2、M的單位是kg，mm1m2M其單位也為kg，由Emc2可得核反響過程釋放的能量Em1m2Mc2.【答案】m1m2Mc28如下一系列核反響是在恒星內部發(fā)出的，pCNNCepC

17、NpNOONepNC.其中p為質子，為粒子，e為正電子，為一種中微子質子的質量為mp1.672 648×1027 kg，粒子的質量為m6.644 929×1027 kg，正電子的質量為m9.11×1031 kg，中微子的質量可忽略不計，真空中的光速c3.00×108 m/s.試計算該系列核反響完成后釋放的能量【解析】將題中的幾個核反響方程左右分別相加，消去兩邊一樣的項，上述系列反響等效為：4p2e2，質量虧損m4mpm2m4×1.672 648×1027 kg6.644 929×1027 kg2×9.11×

18、;1031 kg0.043 841×1027 kg，釋放的能量Emc20.043 841×1027×3.00×1082 J3.95×1012 J.【答案】3.95×1012 J才能提升9多項選擇如圖4­1­1是原子核的核子平均質量與原子序數Z的關系圖象以下說法中正確的選項是 【導學號：64772107】圖4­1­1A假設D、E能結合成F，結合過程一定釋放能量B假設D、E能結合成F，結合過程一定吸收能量C假設A能分裂成B、C，分裂過程一定釋放能量D假設A能分裂成B、C，分裂過程一定吸收能量【解析】

19、由圖可知Fe原子核的核子的平均質量最小，那么原子序數較小的核D、E結合成原子序數較大的核F時，因F核子的平均質量小于D、E核子的平均質量，故出現質量虧損，由質能方程知，該過程一定放出核能，所以選項A正確，選項B錯誤；因為C、B核子的平均質量小于A核子的平均質量，故A分裂成B、C過程一定要釋放能量，所以選項C正確，選項D錯誤【答案】AC10一個氘核H和一個氚核H結合成一個氦核并放出一個中子時，質量虧損為m，阿伏伽德羅常數為NA，真空中的光速為c，假設1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生上述核反響，那么在核反響中釋放的能量為_【解析】根據愛因斯坦質能方程，一個氘核H和一個氚核H結合成一個氦核并放出一個中子時釋放的能量為mc2,1 mol氘和1 mol氚完全發(fā)生上述核反響，釋放的能量應為mc2的NA