第十九章

5核力與結(jié)合能知識(shí)內(nèi)容

考試要求必考加試核力與結(jié)合能

c課時(shí)要求1.知道核力是核子之間的相互作用力.2.知道核力的特點(diǎn)，了解結(jié)合能.3.知道質(zhì)量虧損現(xiàn)象，會(huì)根據(jù)質(zhì)能方程進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、核力與四種基本相互作用1.有的同學(xué)認(rèn)為：“原子核內(nèi)質(zhì)子間的庫侖斥力，與質(zhì)子、中子間的萬有引力平衡而使原子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)”，這種說法正確嗎？導(dǎo)學(xué)探究答案

不正確.在相同的距離上，質(zhì)子之間的庫侖力的大小大約比萬有引力強(qiáng)1035倍，兩者相差懸殊，不可能平衡.答案2.是什么力克服質(zhì)子之間的庫侖斥力，使核子結(jié)合成一個(gè)穩(wěn)固的原子核的？答案

核子間(質(zhì)子與質(zhì)子、中子與中子、質(zhì)子與中子)存在著一種比庫侖力大得多的核力.答案知識(shí)梳理核力及特點(diǎn)1.核力：原子核里的

間存在著相互作用的核力，

把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核.2.核力特點(diǎn)(1)核力是核子間的

的一種表現(xiàn)，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力

.強(qiáng)相互作用核力大得多核子(2)核力是

，作用范圍在

之內(nèi).在大于0.8×10－15m時(shí)表現(xiàn)為

，超過1.5×10－15m時(shí)，核力急劇下降幾乎消失；而距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為

.(3)每個(gè)核子只跟

的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的

.(4)核力與核子是否帶電無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子間、質(zhì)子與中子間、中子與中子間都可以有核力作用.斥力吸引力短程力1.5×10－15m鄰近飽和性3.四種基本相互作用更短萬有引力電磁力即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)原子核中的質(zhì)子是靠自身的萬有引力聚在一起的.(

)(2)核力是強(qiáng)相互作用力，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多.(

)(3)弱相互作用的力程比強(qiáng)力更短.(

)(4)弱相互作用是引起原子核β衰變的原因.(

)×√√√二、原子核中質(zhì)子與中子的比例導(dǎo)學(xué)探究答案

質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等.答案3.試從核力的特點(diǎn)及核力的飽和性對(duì)上述現(xiàn)象做出解釋，并說明原子核能無限地增大嗎？答案答案

穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多，由于核力作用范圍有限，以及核力的飽和性，如果繼續(xù)增大原子核，一些核子間距離會(huì)大到其間根本沒有核力作用，這時(shí)即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的，所以原子核不能無限地增大.由于核力是

力及核力的飽和性，自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但較重的原子核，中子數(shù)

質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越

.大于短程多知識(shí)梳理即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)在原子核的組成中，質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù).(

)(2)原子核大到一定程度，原子核就不穩(wěn)定了.(

)(3)在宇宙演化過程中，只有穩(wěn)定的原子核長久地留了下來.(

)(4)穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多.(

)×√√×三、結(jié)合能和質(zhì)量虧損導(dǎo)學(xué)探究答案設(shè)有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子在核力作用下靠近碰撞并結(jié)合成一個(gè)氘核.質(zhì)子和中子結(jié)合成氘核的過程中是釋放能量還是吸收能量？使氘核分解為質(zhì)子和中子的過程中呢？答案

質(zhì)子和中子結(jié)合成原子核的過程中要釋放能量；氘核分解成質(zhì)子和中子時(shí)要吸收能量.1.對(duì)結(jié)合能的理解：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們

，需要能量，這就是原子核的結(jié)合能.2.對(duì)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的理解(1)質(zhì)能方程愛因斯坦指出；物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，其關(guān)系是E＝

.分開mc2知識(shí)梳理(2)質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成核的過程中以能量的形式輻射出去了.物體質(zhì)量增加，則總能量隨之

；質(zhì)量減少，總能量也隨之

，這時(shí)質(zhì)能方程也寫作ΔE＝

.增加減少Δmc2即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)一切原子核均具有結(jié)合能.(

)(2)組成原子核的核子越多，它的結(jié)合能就越高.(

)(3)結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子越穩(wěn)定.(

)(4)自由核子結(jié)合為原子核時(shí)，可能吸收能量.(

)√√××題型探究一、對(duì)核力的理解例1

(多選)下列說法正確的是A.核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發(fā)生B.核力可能是引力，也可能是斥力.核力把核子緊緊束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)

定的原子核，但又不會(huì)融合在一起C.質(zhì)子間、中子間、質(zhì)子和中子之間都有核力D.核力是一種弱相互作用力，在其作用范圍內(nèi)，核力比庫侖力大得多√解析答案√√解析核力作用的范圍在1.5×10－15m區(qū)域內(nèi)，只在鄰近核子間發(fā)生，是短程力，A對(duì)；核力可能表現(xiàn)為引力，也可能表現(xiàn)為斥力，B對(duì)；核力是質(zhì)子、中子之間的強(qiáng)相互作用力，C對(duì)，D錯(cuò).二、結(jié)合能、質(zhì)量虧損和核能的計(jì)算1.利用結(jié)合能來計(jì)算核能核反應(yīng)中反應(yīng)前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的結(jié)合能與反應(yīng)后生成的所有新核的結(jié)合能之差，就是該次核反應(yīng)所釋放(或吸收)的核能.2.根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損Δm.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能.其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳.3.利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計(jì)算根據(jù)1原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于931.5MeV的能量，用核子結(jié)合成原子核時(shí)質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV.其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV.例2

的質(zhì)量是3.016050u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007277u，中子的質(zhì)量為1.008665u.求：(質(zhì)量虧損1u相當(dāng)于釋放931.5MeV的能量)(1)一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是放出能量？該能量為多少？答案

放出7.97MeV

解析答案解析一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子結(jié)合成氚核的反應(yīng)方程式是反應(yīng)前各核子總質(zhì)量為mp＋2mn＝(1.007277＋2×1.008665)u＝3.024607u，反應(yīng)后新核的質(zhì)量為mH＝3.016050u，質(zhì)量虧損為Δm＝(3.016050－3.024607)u＝－0.008557u.因反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量，故此核反應(yīng)放出能量.釋放的核能為ΔE＝0.008557×931.5MeV≈7.97MeV.(2)氚核的結(jié)合能是多少？解析答案答案

7.97MeV解析

氚核的結(jié)合能即為ΔE＝7.97MeV針對(duì)訓(xùn)練一個(gè)鋰核

受到一個(gè)質(zhì)子的轟擊，變成兩個(gè)α粒子.已知質(zhì)子的質(zhì)量是1.6736×10－27kg，鋰核的質(zhì)量是11.6505×10－27kg，氦核的質(zhì)量是6.6466×10－27kg.(1)寫出上述核反應(yīng)的方程；解析答案答案

解析

(2)計(jì)算上述核反應(yīng)釋放出的能量.解析答案答案

2.781×10－12

J

解析

核反應(yīng)的質(zhì)量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.6505×10－27＋1.6736×10－27－2×6.6466×10－27)kg＝3.09×10－29kg釋放的能量ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2J＝2.781×10－12

J1.計(jì)算過程中Δm的單位是kg，ΔE的單位是J.2.若Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV，可直接利用公式ΔE＝Δm×931.5MeV來計(jì)算核能.歸納總結(jié)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(2016·湖州市高二下學(xué)期期中)氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是A.核力、萬有引力、庫侖力B.萬有引力、庫侖力、核力C.庫侖力、核力、萬有引力D.核力、庫侖力、萬有引力√123解析

核力是強(qiáng)力，它能將核子束縛在原子核內(nèi)，萬有引力最弱，研究核子間相互作用時(shí)萬有引力可以忽略.解析答案2.(多選)關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的比例，下列說法正確的是A.原子核中質(zhì)子和中子的個(gè)數(shù)一定相等B.穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多C.原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之

間的庫侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了D.