5.3核力与结合能-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第三册）

5.3 核力与结合能 知识点一、核力与四种基本相互作用 1．核力：原子核中的 之间存在一种很强的相互作用，即存在一种 ，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核．这种作用称为 2．强相互作用的特点 (1)强相互作用是 力，作用范围只有约 m. (2)距离增大时，强相互作用急剧 超过10－15 m，相互作用不存在． 3．弱相互作用 (1)弱相互作用是引起原子核 衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因． (2)弱相互作用是 力，其力程只有 m. 4．四种基本相互作用 知识点二、结合能 1．结合能 原子核是 凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要 ，这就是原子核的结合能． 2．比结合能 原子核的结合能与 之比，叫作比结合能，也叫作 结合能．比结合能越大，原子核中核子结合得越 ，原子核越 的核的比结合能最大，最稳定． 结合能和比结合能 结合能 把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量 比结合能 等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度 比结合能曲线 不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示 从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小 知识点三、质量亏损 1．质能方程 物体的能量与它的质量的关系是：E＝ . 2．质量亏损 原子核的质量 组成它的核子的质量之和的现象． 质量亏损 1．质量亏损Δm的理解 所谓质量亏损，并不是质量消失，而是减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给． 2．质能方程E＝mc2的理解 (1)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2. (2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u对应931.5 MeV能量． 核能的计算方法 1．根据质量亏损计算 (1)根据核反应过程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm. (2)根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能． ①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×108 m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳． ②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV.(1 u相当于931.5 MeV) 2．利用比结合能来计算核能 原子核的结合能＝核子的比结合能×核子数，核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能． [例题1] 下列对核力的认识，正确的是（　　） A．核力是强相互作用的一种表现，比静电力大得多 B．核力存在于质子和电子之间 C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力 D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性 [例题2] （2021春•虎丘区校级期中）原子核的比结合能随质量数变化的图像如图，下列说法正确的是（　　） A．质量数越大的原子核，核子结合得越牢固 B．H核比He核稳定 C．Kr核的结合能大于U核的结合能 D．两个H核结合成He核时释放能量 [例题3] 一个静止的钚核Pu自发衰变成一个铀核U和另一个原子核X，假设该反应没有γ射线产生，则下列说法正确的是（　　） A．X是氦（He）原子，又叫α粒子 B．该反应质量增加 C．铀核与X的动量大小之比为1：2 D．X与铀核的动能之比为235：4 [例题4] （2023•广东学业考试）由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置试用已经成功，标志着我国站在了世界核聚变研究的前端。设可控热核反应前氘核（H）的质量为m1，氚核（H）的质量为m2，反应后氦核（He）的质量为m3，中子（n）的质量为m4，已知真空中的光速为c。下列说法中正确的是（　　） A．核反应放出的能量为（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 B．上述核反应过程中原子核的比结合能减小 C．这种热核反应释放出氦核，是α衰变 D．这种装置的核反应原理与我国大亚湾核电站所使用核装置的原理相同 [例题5] （多选）下列关于核力与结合能的说法正确的是（　　） A．强相互作用和弱相互作用都是短程力 B．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因 C．原