1、名師精編 優(yōu)秀教案195 核力與結(jié)合能【知識要點】一核力與四種基本相互作用 1. 是萬有引力。2. 是電磁力 ( 庫侖力是一種電磁力) 。在相同的距離上，這兩種力的強度差別很大。電磁力大約要比萬有引力強1035倍。3. 核力： 把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核。核力特點：（1）核力是強相互作用 (強力 ) 的一種表現(xiàn)。（2）核力是短程力，作用范圍在 1.5 10-15 m 之內(nèi)。（3）核力存在于核子之間，每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核 力的飽和性。(4) 核力具有電荷無關(guān)性。對給定的相對運動狀態(tài)，核力與核子電荷無關(guān)。4. 弱相互作用 ( 弱力 ) ，弱相互作用是引起

2、原子核 的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強力更短，為 二原子核中質(zhì)子與中子的比例 衰變的原因，即引起中子轉(zhuǎn)變質(zhì)子 10-18 m，作用強度則比電磁力小。隨著原子序數(shù)的增加，較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。提示： 從電磁力和核力的作用范圍去考慮。三結(jié)合能 1. 原子核的結(jié)合能：當核子結(jié)合成原子核時要 放出 一定能量；原子核分解成核子時，要吸收 同樣的能量。這個能量叫做原子核的結(jié)合能 . 注意：結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而 具有 的能量，而是為把核子分開而 需要 的能量。2. 原子核越大，它的結(jié)合能越高。比結(jié)合能，也叫平

3、均結(jié)合能。因此，有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做原子核的穩(wěn)定性：比結(jié)合能越大 , 表示原子核中核子結(jié)合得越牢固, 原子核越穩(wěn)定 .四質(zhì)量虧損1. 愛因斯坦質(zhì)能方程： Emc2式中，c 為真空中的光速。2. 質(zhì)量虧損： 原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象稱為質(zhì)量虧損 注意： 沒有違反質(zhì)量守恒定律；減小的那部分質(zhì)量等于 光子的動質(zhì)量。3. 核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：E= m c2 注意： 沒有違反能量守恒定律；減小的這部分能量以 光子釋放出去【典型例題】例 1. 已知 1 個質(zhì)子的質(zhì)量 mp=1.007 277u， 1 個中子的質(zhì)量 mn=1.008 665u.氦核的質(zhì)

4、量為 4.001 509 u. 這里 u表示原子質(zhì)量單位， 1 u=1.660 566 10-27 kg. 由上述數(shù)值，計算 2 個質(zhì)子和 2 個中子結(jié)合成氦核時釋名師精編 優(yōu)秀教案放的能量。答案：（ 28.3MeV ）【鞏固練習】1科學研究表明，自然界存在四種基本相互作用，我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實質(zhì)上屬于(B) A引力相互作用 B電磁相互作用C強相互作用和弱相互作用的共同作用 D四種基本相互作用的共同作用2對核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是( CD ) A原子核內(nèi)的核子間均存在核力B原子核內(nèi)的質(zhì)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(jié)

5、合為原子核時，其間“ 勢能” 一定減小 D對質(zhì)子數(shù)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3關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是( D) A原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C原子核都是非常穩(wěn)定的 D由于核力的作用范圍是有限的以及核力的飽和性，如果繼續(xù)增大原子核，形成的核也一定是不穩(wěn)定的4下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法中正確的是(D ) A核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能 B比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C重核與中等質(zhì)量原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大 D中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能

6、和比結(jié)合能均比輕核的要大5下列說法中正確的是( B ) A愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化 B由 Emc 2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系C核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“ 質(zhì)量虧損” 是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變成為能量 D因在核反應(yīng)中能產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒 6對公式 E mc 2 的正確理解是 ( ABD ) A如果物體的能量減少了 E，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少 m 2 B如果物體的質(zhì)量增加了 m，它的能量也一定相應(yīng)增加 mc C m是某原子核在衰變過程中增加的質(zhì)量 D在把核子結(jié)合成原子核時，若放出的能量是 E，則這些核子的質(zhì)量和

7、與組成原子 核的質(zhì)量之差就是 m 7中子 n、質(zhì)子 p、氘核 D的質(zhì)量分別為 mn、 mp、mD. 現(xiàn)用能量為 E 的 射線照射靜止氘核使之分解，核反應(yīng)方程為則中子的動能是(C ) Dp n，若分解后的中子、質(zhì)子的動能可視為相等，A.1 2( mDmp mn) c2E B.1 2( mpmn mD) c2E C.1 2( mDmp mn) c2E D.1 2( mpmn mD) c2E 名師精編優(yōu)秀教案8原子質(zhì)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(zhì)量分別為 m1kg 和 m2 kg 的原子核結(jié)合為質(zhì)量為 M kg 的原子核時，釋放出的能量是 ( C

8、) A( M m1 m2)u c 2 J B( m1m2M)u 931.5 JC( m1m2M) c 2 J D( m1m2M) 931.5 eV9已知：氮核質(zhì)量 MN14.007 53 u，氧 17 核的質(zhì)量為 MO17.004 54 u，氦核質(zhì)量MHe 4.003 87 u，氫核質(zhì)量為 MH 1.008 15 u. 14 4 17 1試判斷： 7 N2He 8 O1H這一核反應(yīng)吸收能量還是放出能量？能量變化多少？參考答案1選 B 分子力作用范圍約在 1010 m數(shù)量級上， 強相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范圍在 1015 m 和 1018 m 之內(nèi)，在這個距離上分子力不存在在這個范圍

9、內(nèi)引力相互作用和電磁相互作用都存在，但由于電磁力遠大于萬有引力，引力相互作用可以忽略不計，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁相互作用故正確答案為 B. 2選 CD 由于核力為短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，由此知 A、B 錯誤；當 n 個核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于 0.8 1015 m，核力表現(xiàn)為引力，在此過程核力必做正功，其間勢能必定減小，形成原子核后距離一般不小于 0.8 1015 m，故 C正確；對質(zhì)子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力，但各個質(zhì)子間均有很強的庫侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫侖斥力增加，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3選 D

10、較輕的原子核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但在重原子核內(nèi)中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)， A、B 錯有些原子核是不穩(wěn)定的，如具有放射性的原子核，C錯由于核力是短程力及核力的飽和性， 原子核增大到一定程度，即使能形成原子核，原子核也是不穩(wěn)定的綜上所述，只有選項 D正確4選 D 核子結(jié)合成原子核時放出能量，原子核拆解成核子時吸收能量，A 錯；比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能越大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比重核大，但由于核子數(shù)比重核少，其結(jié)合能比重核小，B、C 錯；中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能比輕核的大，它的原子核內(nèi)核子數(shù)又比輕核多，因此它的結(jié)合能也比輕核大， D正確5選 B Emc

11、2 說明能量和質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，并不是說明了能量和質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，A 錯誤， B 正確核反應(yīng)中的“ 質(zhì)量虧損” 并不是質(zhì)量消失，實際上是由靜止的質(zhì)量變成運動的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量，C錯誤在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變成動質(zhì)量，D錯誤故正確答案為 B. 6選 ABD 一定質(zhì)量對應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了 E，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少 m，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項 A、D正確如果物體的質(zhì)量增加了 m，它的能量一定相應(yīng)增加 mc 2，所以選項 B 正確某原子核在衰變時，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項 C錯誤7選 C 核反應(yīng)過程中釋放的能量 E mc 2( mDmpmn) c 2，質(zhì)子和中子的總動能為 Ek EE，中子的動能是總動能的一半，故 C正確8選 C 在核能計算時，如果質(zhì)量單位是 kg，則用 E mc 2進行計算，單位是 J；若質(zhì)量單位是 u，則利用 E m 931.5 MeV 進行計算，則選項 C正確名師精編 優(yōu)秀教案9解析：反應(yīng)前總質(zhì)