5.3 核力与结合能 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

5.3核力与结合能 【学习目标】 1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用。 2.了解结合能和比结合能的概念。 3.认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行相关的计算。 【学习过程】 一、核力与四种基本相互作用 1．核力：原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，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β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 （1）引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状。万有引力是长程力。 （2）电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体，是长程力。 （3）强相互作用：在原子核内，将核子束缚在一起，是短程力。 （4）弱相互作用：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。弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，为，作用强度则比电磁力小。 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 ，原子核越稳定。 的核的比结合能最大，最稳定。 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． 【典型例题】 例1、(多选)核力具有下列哪些性质( )． A．核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生 B．核力是一种引力，核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核 C．质子间、中子间、质子和中子之间都有核力 D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 例2、下列关于结合能和比结合能的说法正确的是( ) A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能 B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C．重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都较大 D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大 例3、铀原子核发生衰变时衰变方程为U→Th＋X，其中U、Th、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则( ) A．X是电子 B．m1＝m2＋m3 C．衰变时释放的能量为(m1－m2－m3)c2 D．若提高温度，则U的半衰期将会变小 【巩固练习】 1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是(　　) A．核力、万有引力、库仑力 B．万有引力、库仑力、核力 C．库仑力、核力、万有引力 D．核力、库仑力、万有引力 2.（多选）对核力的认识，下列说法正确的是( ) A.任何核子之间均存在核力 B.每个核子只跟邻近的核子发生核力作用 C.核力只存在于质子之间 D.核力只发生在相距为的核子之间，大于为吸引力，而小于为斥力 3.下列关于核力与核能的说法正确的是( ) A.核力是强相互作用的一种表现，任意两个核子之间都存在核力作用 B.原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C.核力是引起原子核衰变的原因 D.原子核中所有核子单独存在时的质量总和等于该原子核的总质量 4．(多选)关于原子核的结合能与比结合能，下列说法中正确的是(　　) A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，释放出来的能量 B．比结合能越大的原子核越稳定 C．比结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量 D．结合能越大的原子核越稳定 5、如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是( ) A．将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量 B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量 C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 6、关于质能方程E＝mc2，下列说法正确的是( ) A．质量和能量可以相互变化 B．当物体向外释放能量ΔE时，其质量一定增加Δm，满足ΔE＝Δmc2 C．物体的核能可以用mc2表示 D．mc2是物体所蕴藏能量的总和 7．(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　) A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰变成α粒子和一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 D．比结合能越大，原子核越不稳定 8、用中子轰击锂核(Li)发生核反应，生成氚核和α粒子，并释放4.8 MeV的能量． (1)写出核反应方程； (2)求出质量亏损； (3)若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，则氚核和α粒子的动能之比是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$