3.核力與結(jié)合能自主落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)合作探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.知道四種基本相互作用與核力的特點(diǎn)，了解結(jié)合能、比結(jié)合能和質(zhì)量虧損的基本觀念和相關(guān)實(shí)驗(yàn)．(物理觀念)2．理解核力是短程力，掌握比結(jié)合能和質(zhì)量虧損，能用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算，提高分析、解決問(wèn)題的能力．(科學(xué)思維)自主落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)一、核力與四種基本相互作用1．強(qiáng)相互作用(1)定義：原子核中的核子之間存在一種______的相互作用，即存在一種________，它使得核子緊密地結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核，這種作用稱為_(kāi)__________．(2)特點(diǎn)①核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多．②是短程力，作用范圍只有約________．每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生作用很強(qiáng)核力強(qiáng)相互作用10－15m2．弱相互作用(1)定義：在某些放射現(xiàn)象中起作用的還有另一種基本相互作用，稱為弱相互作用．引起原子核β衰變的原因(2)是短程力，作用范圍只有________．10－18m3．四種基本相互作用二、結(jié)合能與質(zhì)量虧損1．結(jié)合能原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)，也需要________，這就是原子核的結(jié)合能．核子分開(kāi)吸收的能量，核子結(jié)合放出的能量2．比結(jié)合能原子核的結(jié)合能與________之比，叫作比結(jié)合能，也叫作________結(jié)合能．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________．能量核子數(shù)平均穩(wěn)定3．質(zhì)能方程物體的能量與它的質(zhì)量的關(guān)系是E＝________．4．質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才發(fā)生原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和的現(xiàn)象．mc2情

境

體

驗(yàn)β衰變時(shí)，原子核中會(huì)生成一個(gè)電子，并將其以極高的速度拋出．電子與原子核間為庫(kù)侖引力，那么是哪種力將電子拋出的呢？提示：弱相互作用．合作探究·能力素養(yǎng)全提升探究一核力與四種基本相互作用核心歸納1.四種基本相互作用在不同尺度上發(fā)揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宏觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”．是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀．萬(wàn)有引力是長(zhǎng)程力．(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體．(3)強(qiáng)相互作用：在原子核內(nèi)，強(qiáng)相互作用將核子束縛在一起，是短程力．(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)相互作用更短，作用強(qiáng)度則比電磁力小．2．核力的性質(zhì)(1)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)．(2)核力是短程力．約在10－15m的范圍內(nèi)起作用，距離大于10－15m時(shí)為引力，距離小于10－15m時(shí)為斥力．(3)核力具有飽和性．核子只對(duì)相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強(qiáng)的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用．(4)核力具有電荷無(wú)關(guān)性．核力與核子帶不帶電、帶正電還是帶負(fù)電無(wú)關(guān)．應(yīng)用體驗(yàn)例1核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?

)A．原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫(kù)侖力B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬(wàn)有引力C．核子間存在著強(qiáng)大的核力D．核子間存在著復(fù)雜的磁力答案：C解析：核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，核子間的相互作用力做功，故伴隨著巨大的能量變化，C正確．針對(duì)訓(xùn)練1.(多選)關(guān)于原子內(nèi)的相互作用力，下列說(shuō)法正確的是(

)A．原子核與電子之間的作用力主要是電磁力B．中子和質(zhì)子間的作用力主要是核力C．質(zhì)子與質(zhì)子間的核力，在2.0×10－15m的距離內(nèi)遠(yuǎn)大于它們相互間的庫(kù)侖力D．原子核與電子之間的萬(wàn)有引力大于它們之間的電磁力答案：AB解析：A對(duì)：原子核與電子之間的作用力主要是電磁力．B對(duì)：中子和質(zhì)子間的作用力主要是核力．C錯(cuò)：核力與萬(wàn)有引力、電磁力的性質(zhì)不同，核力是短程力，作用范圍在10－15m之內(nèi)．D錯(cuò)：原子核與電子之間的萬(wàn)有引力小于它們之間的電磁力．2．氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是(

)A．核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力B．萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C．庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力D．核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力

答案：D解析：核力是強(qiáng)相互作用力，氦原子核內(nèi)的2個(gè)質(zhì)子是靠核力結(jié)合在一起的，可見(jiàn)核力遠(yuǎn)大于質(zhì)子間的庫(kù)侖力；質(zhì)子質(zhì)量非常小，它們之間的萬(wàn)有引力小于庫(kù)侖力．探究二結(jié)合能核心歸納1.結(jié)合能與比結(jié)合能：結(jié)合能是原子核拆解成核子時(shí)吸收的能量，而比結(jié)合能是原子核拆解成核子時(shí)平均每個(gè)核子吸收的能量．2．比結(jié)合能曲線：不同原子核的比結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)變化圖線如圖所示．從圖中可看出，中等質(zhì)量原子核的比結(jié)合能最大，輕核和重核的比結(jié)合能都比中等質(zhì)量的原子核要?。?．比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系：(1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開(kāi)，表示該原子核就越穩(wěn)定．(2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較?。硎驹雍瞬惶€(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示原子核較穩(wěn)定．(3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可能釋放核能．例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能．

答案：BC

針對(duì)訓(xùn)練3.(多選)下列關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說(shuō)法中正確的有(

)A．結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量B．結(jié)合能是原子核拆解成核子時(shí)所需要的最小的能量C．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D．重核與中等大小的原子核相比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大答案：AB解析：結(jié)合能是核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量，也是原子核拆解成核子時(shí)所需要的最小的能量，A、B正確；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，但比結(jié)合能大的原子核，其結(jié)合能不一定大，例如中等大小的原子核的比結(jié)合能比重核的大，但由于其核子數(shù)比重核的少，所以其結(jié)合能比重核的小，C、D錯(cuò)誤．探究三質(zhì)量虧損與核能的計(jì)算核心歸納1.對(duì)質(zhì)量虧損的理解(1)質(zhì)量虧損，并不是質(zhì)量消失，減少的質(zhì)量在核子結(jié)合成新核的過(guò)程中以能量的形式輻射出去了．反過(guò)來(lái)，把原子核分裂成核子，總質(zhì)量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給．(2)質(zhì)量虧損不是否定了質(zhì)量守恒定律．根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，輻射出的γ光子靜質(zhì)量雖然為零，但它有動(dòng)質(zhì)量，而且這個(gè)動(dòng)質(zhì)量剛好等于虧損的質(zhì)量，所以質(zhì)量守恒、能量守恒仍成立．(3)質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯地表現(xiàn)出來(lái)．(4)質(zhì)量虧損是核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量之差．2．對(duì)質(zhì)能方程E＝mc2的理解(1)質(zhì)量、能量是物質(zhì)的兩種屬性，它們之間不能相互轉(zhuǎn)變．(2)質(zhì)能方程建立了質(zhì)量和能量之間的數(shù)量關(guān)系，即物體的總能量與其質(zhì)量成正比．物體質(zhì)量增加，則總能量隨之增加；質(zhì)量減少，總能量也隨之減少，這時(shí)質(zhì)能方程也寫(xiě)作ΔE＝Δmc2.3．核能的計(jì)算方法(1)根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算①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.②根據(jù)愛(ài)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．(2)利用原子質(zhì)量單位u和電子伏特計(jì)算根據(jù)1u≈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.4．判斷核反應(yīng)過(guò)程是釋放能量還是吸收能量的方法(1)根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量的變化情況進(jìn)行判斷，若質(zhì)量減少即發(fā)生了虧損，則釋放能量；若質(zhì)量增加，則吸收能量．(2)根據(jù)能量守恒判斷，若不吸收光子而其他形式的能量(如動(dòng)能)增加則放出能量．應(yīng)用體驗(yàn)題型3對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解例3下列說(shuō)法中正確的是(

)A．愛(ài)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E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)藏的能量的量度C．核反應(yīng)中發(fā)生的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰緿．因?yàn)樵诤朔磻?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)量并不守恒答案：B解析：E＝mc2說(shuō)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，但并不說(shuō)明能量和質(zhì)量之間可以相互轉(zhuǎn)化，故A錯(cuò)誤，B正確；核反應(yīng)中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實(shí)際上是由靜止的質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量，故C錯(cuò)誤；在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒，只是在核反應(yīng)前后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)的一部分質(zhì)量由靜質(zhì)量變成動(dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．

答案：A

答案：BC

1.對(duì)于核力，以下哪些說(shuō)法是正確的(

)A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力C．核子之間的距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起D．人們對(duì)核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15m時(shí)，核力的變化規(guī)律更清楚當(dāng)堂小練解析：核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。因此，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤。核力在大于0.8×10－15m時(shí)，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于0.8×10－15m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起。所以，選項(xiàng)C正確。人們對(duì)核力的了解還不是很清楚，這是科學(xué)家們奮力攻克的堡壘，故D項(xiàng)不正確。答案：BC2.關(guān)于核力與結(jié)合能，下列說(shuō)法不正確的是（）A．核力是短程力，與核子間的距離有關(guān)，可為引力也可為斥力B．核力具有飽和性和短程性，重核的中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)C．比結(jié)合能小的原子核合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定釋放核能D．原子核的結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定解析：A．核力是短程力，作用范圍在之內(nèi)，核力在大于時(shí)表現(xiàn)為引力，且隨距離增大而減小，超過(guò)，核力急劇下降幾乎消失，而在距離小于時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，故A正確，不符合題意；B．核力具有飽和性和短程性，重核的中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，故B正確，不符合題意；C．比結(jié)合能小的輕核合成比結(jié)合能大的原子核，比結(jié)合能小的重核分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)都要發(fā)生質(zhì)量虧損，則一定釋放核能，故C正確，不符合題意；D．原子核的比結(jié)合能越大，核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，故D正確，符合題意。故選D。答案：D3.核燃料鈾-235的一種典型的裂變方程是

，衰變方程是

，下列說(shuō)法正確的是（）A．裂變過(guò)程吸收能量B．X核中含有88個(gè)中子C．X核與

核的總質(zhì)量大于

核的質(zhì)量D．裂變釋放能量產(chǎn)生的高溫會(huì)加快

的衰變解析：A．核反應(yīng)釋放能量，所以核裂變和衰變都釋放能量，故A錯(cuò)誤；B．核反應(yīng)遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，故新核X的質(zhì)量數(shù)為235-89-2=144，電荷數(shù)為92-36=56，故新核X的中子數(shù)為144-56=88，故B正確；C．核反應(yīng)質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)虧損，X核與

核的總質(zhì)量小于

核的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；D．放射性元素衰變的快慢是由原子核內(nèi)部自身決定的，與外界的物理和化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。故選B。答案：B4、氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成,這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力和核力,則三種力從大到小的順序是()A.核力、萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力B.萬(wàn)有引力、庫(kù)侖力、核力C.庫(kù)侖力、核力、萬(wàn)有引力D.核力、庫(kù)侖力、萬(wàn)有引力解析：核力是核子之間的一種強(qiáng)相互作用,其相互作用力巨大,遠(yuǎn)超過(guò)兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖力,兩質(zhì)子之間的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于庫(kù)侖力,故選項(xiàng)D正確。D5、太陽(yáng)因核聚變釋放出巨大的能量,同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽(yáng)每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J,根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程,太陽(yáng)每秒鐘減少的質(zhì)量最接近()A.1036kg B.1018kg C.10