第十九章 原子核 第5节　核力与结合能-高中物理选修3-5【赢在微点】轻松课堂word

第5节　核力与结合能 学习目标 练法指导 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。 1.通过练习进一步了解核力是短程力，核力比库仑力大得多，核力存在于相邻的核子之间。[来源:Z#xx#k.Com] 2．能解释轻核和重核内质子数和中子数的比例不同的原因。 3．通过练习理解结合能和比结合能，了解原子核的比结合能反映了原子核的稳定程度。 4．在原子核反应中有能量放出一定有质量亏损，质量亏损与能量变化之间是对应关系，不是质量转化为能量。 ———　　课/前/预/习·轻/松/搞/定　　——— 要点辨析 1．核力是强相互作用，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多(√) 2．弱相互作用是引起衰变的原因，弱相互作用也是短程力，但比强相互作用力程长(×) 3．在原子核的组成中，质子数总等于中子数(×) 4．结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定(×) 5．原子核反应中出现质量亏损，亏损的质量转化为能量(×) 预习自检 1．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1.5×10－15 m之内 D．核力与电荷有关 解析　核力是短程力，超过1.5×10－15 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不对；核力与电荷无关，故D错。 答案　C 2．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，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在 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越多于质子数，A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，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，D正确。 答案　D 3．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的(　　) A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量 B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值 C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系 D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 解析　质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，所以B、D正确。 答案　BD 4．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．(m1＋m2－m3)c B．(m1－m2－m3)c C．(m1＋m2－m3)c2 D．(m1－m2－m3)c2 解析　根据质能方程知C正确。 答案　C 5．下列关于平均结合能的说法正确的是(　　) A．核子数越多，平均结合能越大 B．核子数越多，平均结合能越小 C．结合能越大，平均结合能越大 D．平均结合能越大，原子核越稳定 解析　由核平均结合能随质量数的变化图象可知，中等质量核的平均结合能较大，所以A、B、C错；而平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，所以D对。 答案　D 6．2个质子和1个中子结合可以生成氦3，反应方程式为：2H＋n→He，已知每个质子的质量为1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u，氦核的质量为3.002 315 u，试求氦3的结合能(1 u＝1.660 6×10－27 kg,1 u相当于931.5 MeV，真空中的光速c＝2.997 9×108 m/s)。[来源:学.科.网Z.X.X.K] 解析　求出反应过程中的质量亏损，再由爱因斯坦的质能方程或原子质量单位与能量的关系即可求解。 粒子结合前后的质量亏损为 Δm＝2mH＋mn－mα＝2×1.007 277＋1.008 665－3.002 315＝0.020 904(u)。 方法一：由爱因斯坦质能方程得，结合能为 E＝Δmc2＝0.020 904×1.660 6×10－27×(2.997 9×108)2≈3.119 8×10－12(J)。 方法二：由于1 u相当于931.5 MeV，则结合能为 E＝0.020 904×931.5 MeV≈19.472 1 MeV。 答案　3.119 8×10－12 J或19.472 1 MeV ———　　课/堂/效/果·题/组/检/测　　——— 题组一 核力与原子核的稳定性 1.如图所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线