第5章 3.核力与结合能-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步讲义(人教版)

3．核力与结合能 1．知道四种相互作用，知道核力的性质。 2．认识原子核的结合能和比结合能的概念。 3．能用质量亏损和质能方程计算与核能相关的问题。 　核力与四种基本相互作用 1．强相互作用 (1)定义：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，这种作用称为强相互作用。 (2)特点 ①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。 ②是短程力，作用范围只有约10-15 m。 2．弱相互作用 (1)定义：在某些放射现象中起作用的还有另一种基本相互作用，称为弱相互作用。 (2)也是短程力，作用范围只有10-18 m。 3．四种基本相互作用 提醒：强相互作用是短程力，每个核子只跟相邻的核子发生作用，也叫核力的饱和性。 如图为和的原子核结构示意图。 【问题】 (1)质子都带正电，质子与质子之间存在着库仑斥力，为什么还能稳定地存在？ (2)自然界中存在的元素是有限的，为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数种不同的原子核？ 提示：(1)核子之间还存在着核力作用。 (2)当核子增多时，原子核增大，核子间的距离也增大，当距离较大时，一些核子间可能就没有核力的作用了，这样形成的核不稳定，最终会瓦解。因此质子与中子不能随意地组合形成无数种不同的原子核。 1．核力的特点 (1)核力是强相互作用(强力)的一种表现。在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多。 (2)核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。在距离大于0.8×10-15 m时核力表现为引力，且随着距离增大而减小，超过1.5×10-15 m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.8×10-15 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。 (3)核力的饱和性：每个核子只跟邻近的核子发生核力作用，不是与核内所有核子都发生作用。 特别提醒：核力与核子是否带电无关。质子与质子之间、质子与中子之间、中子与中子之间都可以有核力作用，与核子的电荷无关。 2．四种基本相互作用 【典例1】　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，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在 思路点拨：(1)核力是短程力且有饱和性。 (2)稳定的重原子核里中子数比质子数多。 D　[由稳定核的质子数与中子数的关系可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A、B错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故C错误，D正确。] [跟进训练] 1．(多选)对原子核的组成，下列说法正确的是(　　) A．核力可使一些中子组成原子核 B．核力可使非常多的质子组成原子核 C．自然界中存在只有质子的原子核 D．质量较大的原子核内一定有中子 CD　[由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如，C正确；较大质量的原子核内只有存在一些中子才能平衡库仑力，维系原子核的稳定，D正确。 ] 　结合能 1．结合能 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。 2．比结合能 原子核的结合能与核子数之比，称作比结合能，也叫平均结合能。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。中等大小的核的比结合能最大，最稳定。 如图所示是氘核分裂为质子和中子的过程。 【问题】 (1)氘核分裂为质子和中子的过程是吸收能量还是释放能量？ (2)使一个质子和一个中子结合成氘核的过程中呢？ 提示：(1)吸收能量。 (2)释放能量。 1．比结合能曲线 不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示。 从图中可看出，中等质量数原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量数的原子核要小。 2．比结合能与原子核稳定的关系 (1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越稳定。 (2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定。 (3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可能释放核能。例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。 特别提醒：(1)结合能的大小与组成原子核的核子数有关，组成原子核的核子数越多，结合能越大。 (2)并不是结合能越大的原子核越稳定，而是比结合能越大，原子核越稳定；原子核较大时，原子核的结合能尽管很大，但原子核却会变得很不稳定，很容易发生衰变。 【典例2】　(2022·广东湛江高二期末)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的是(　　) A．核的结合能约为14 MeV B．两个核结合成核时释放能量 C．核比核更稳定 D．U核中核子的平均结合能比Kr核中的大 B　[由题图可知，氦核的比结合能大约为7 MeV，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28 MeV，故A错误；两个比结合能小的核结合成比结合能大的核时，会释放能量，故B正确；比结合能越大，原子核越稳定，由题图可知，氦核的比结合能大，则核比核更稳定，故C错误；由题图可知，U核中核子的平均结合能比Kr核中的小，故D错误。] [跟进训练] 2．(2022·江西科技学院附属中学高二阶段练习)氦核作用能将恒星中的氦转换成重元素，其中α粒子融合到核中的核反应方程为Ne＋γ。已知α粒子的结合能为核的结合能为1.28×108 eV，释放的能量为4.73×106 eV，则的比结合能约为(　　) A．8.06×106 eV　 B．7.58×106 eV C．2.30×105 eV D．6.40×106 eV A　的结合能为ENe＝(2.84×107＋1.28×108＋4.73×106)eV＝1.611 3×的比结合能为ΔE＝≈8.06×106 eV，A正确，B、C、D错误。] 　质量亏损 1．质能方程 物体的能量与它们质量的关系是：E＝mc2。 2．质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象。 提醒：原子核的核子结合成原子核释放的能量与把它们分开需要的能量相等。 如图所示是钚原子核衰变示意图，此过程伴随γ光子辐射。 【问题】 (1)在钚反应过程中质量数、电荷数是否守恒？ (2)核反应中γ光子的能量是否就是钚原子核的结合能？ (3)衰变时是吸收能量还是释放能量？ 提示：(1)质量数、电荷数均守恒。 (2)不是。 (3)释放能量。 1．对质量亏损的理解 (1)质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成新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)质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。 (3)质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。 (4)质量亏损是核反应前与核反应后的质量之差。 2．对质能方程E＝mc2的理解 (1)质量、能量是物质的两种属性，它们之间不能相互转变。 (2)质能方程建立了质量和能量之间的数量关系，即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。 3．核反应中核能的计算 (1)任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和，即核子组成原子核时会发生质量亏损，释放能量ΔE＝Δmc2。 (2)当核反应中发生质量亏损时，释放能量；反之，当质量增加时，吸收能量；释放或吸收的能量ΔE＝Δmc2。 【典例3】　(2022·辽宁卷)2021年12月，中国锦屏地下实验室发表了首个核天体物理研究实验成果，表明我国核天体物理研究已跻身国际先进行列。实验中所用的核反应方程为Al，已知X、、的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，该反应中释放的能量为E。下列说法正确的是(　　) A．X为氘核　 B．X为氚核 C．E＝(m1＋m2＋m3)c2 D．E＝(m1＋m2－m3)c2 D　[核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，故X的质量数为26－25＝1，电荷数为13－12＝1，则X是，故A、B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，则反应中释放的能量ΔE＝(m1＋m2－m3)c2，故D正确，C错误。] 　核反应吸、放能量的判定方法 (1)根据反应前后的质量变化 质量亏损——释放能量 质量增加——吸收能量 (2)根据反应前后的比结合能的变化 比结合能变大——释放能量 比结合能变小——吸收能量 [跟进训练] 3．氘核可通过一系列聚变反应释放能量，其总效果可用反应式n＋43.15 MeV表示。海水中富含氘，已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个，若全都发生聚变反应，其释放的能量与质量为M的标准煤燃烧时释放的热量相等；已知1 kg标准煤燃烧释放的热量约为2.9×107 J，1 MeV＝1.6×10-13 J，则M约为(　　) A．40 kg B．100 kg C．400 kg D．1 000 kg C　[结合核反应方程知，1 kg海水中的氘核全部发生聚变反应放出的能量E＝×43.15×1.6×10-13 J≈1.15×1010 J，根据题意得M＝M0＝×1 kg≈400 kg，故A、B、D项错误，C项正确。] 1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于(　　) A．引力相互作用 B．电磁相互作用 C．强相互作用和弱相互作用的共同作用 D．四种基本相互作用的共同作用 B　[分子力的作用范围约在10-10 m数量级上。强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10-15 m和10-18 m之内。在分子力作用范围内，强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范围内，引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用。] 2．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026 J，光速c＝3×108 m/s，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近(　　) A．1036 kg　　　 B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg D　[由质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝＝ kg≈4.4×109 kg，D正确。] 3．(多选)如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图像。下列说法正确的是(　　) A．若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量 B．若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量 C．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量 D．若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量 AC　[由题图可知，F原子核的核子的平均质量小，则原子序数较小的核D、E结合成原子序数较大的核F时，因F的核子的平均质量小于D、E核子的平均质量，故出现质量亏损，由质能方程知，该过程一定要放出核能，所以选项A正确，B错误；因为B、C的核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分裂成B、C的过程一定要释放能量，所以选项C正确，D错误。] H的质量是3.016 2 u，质子的质量是1.007 8 u，中子的质量是1.008 7 u(质量亏损1 u释放的能量约为931.5 MeV)。(计算结果均保留一位小数) (1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？ (2)氚核的结合能和比结合能各是多少？ [解析]　(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程是H，反应前各核子总质量为mp＋2mn＝(1.007 8＋2×1.008 7)u＝3.025 2 u， 反应后新核的质量为mH＝3.016 2 u， 质量亏损为Δm＝(3.025 2－3.016 2)u＝0.009 u。 因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量，放出的能量为ΔE＝0.009×931.5 MeV≈8.4 MeV。 (2)氚核的结合能即为ΔE≈8.4 MeV 它的比结合能为＝2.8 MeV。 [答案]　(1)放出能量　8.4 MeV　(2)8.4 MeV　2.8 MeV 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．核力的主要性质有哪些？ 提示：①强相互作用力；②短程力；③饱和性；④与电荷无关。 2．原子核中只有质子间才存在核力吗？ 提示：不是。原子核中质子和质子间、中子和中子间、质子和中子间都存在核力。 3．比结合能与原子核的稳定关系如何？ 提示：①比结合能越大，原子核越稳定； ②中等核子数的原子核，原子核较稳定。 4．写出核能的计算公式。 提示：ΔE＝Δmc2。 5．核反应过程中发生了质量亏损，同时释放出核能，能说亏损的这部分质量转变为能量了吗？ 提示：不能。物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量，并不是亏损的这部分质量消失了或转变为能量了。 课时分层作业(二十) 题组一　核力与四种基本相互作用 1．(多选)关于核力，下列说法正确的是(　　) A．核力是一种特殊的万有引力 B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用 C．核力是原子核稳定存在的原因 D．核力是一种短程力 CD　[核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内，原子核半径的数量级为10-15 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故C、D正确。] 2．(多选)(2022·北京昌平临川学校高二月考)下列关于四种基本相互作用的说法正确的是(　　) A．万有引力把行星、恒星等聚在一起形成太阳系、银河系和其他星系，故万有引力只存在于天体之间 B．四种基本相互作用是独立存在的，有一种相互作用存在时，就一定不存在其他相互作用 C．强相互作用和弱相互作用只存在于微观粒子之间 D．四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此科学家可能建立一种“统一场论”将四者统一起来 CD　[宇宙万物任何两个物体之间都存在着相互作用的吸引力，这种引力叫作万有引力，故A项错误；四种基本相互作用的规律既是独立的，又是统一的，有一种相互作用存在时，还可以存在其他相互作用，故B项错误；强相互作用存在于原子核内，作用范围在1.5×10-15 m之内，弱相互作用是微观粒子之间的一种作用力，作用距离约10-18 m，强相互作用和弱相互作用是短程力，只存在于微观粒子之间，故C项正确；四种基本相互作用的规律既是独立的，又是统一的，四种基本相互作用的规律有很多相似之处，因此，科学家可能建立一种“统一场论”将四者统一起来，故D项正确。] 3．(2022·北京第四十三中学期中)碳12的原子核是由6个质子和6个中子构成的，各质子之间存在着三种相互作用力，万有引力、库仑力和核力。这三种相互作用力的大小由弱到强的顺序是(　　) A．万有引力、核力、库仑力 B．万有引力、库仑力、核力 C．核力、库仑力、万有引力 D．核力、万有引力、库仑力 B　[核力是强相互作用力，它能将核子束缚在原子核内，万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略；库仑力介于二者之间，故选B。] 题组二　结合能 4．(2022·浙江绍兴诸暨中学高二下月考)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　) A．铀核的结合能等于其α衰变时所放出的能量 B．铀核衰变成α粒子和另一原子核，两个产物的结合能之和一定大于原来铀核的结合能 C．比结合能越小，原子核越稳定 D．结合能越小，原子核越稳定 B　[衰变过程中放出的能量为反应后生成的所有新核的总结合能与反应前系统内所有原子核的总结合能的差值，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，C、D错误；衰变后的产物相对于衰变前要稳定，可见衰变产物的比结合能大于铀核的比结合能，而衰变过程中核子数不变，所以衰变后两个产物的结合能之和一定大于铀核的结合能，B正确。] 5．(多选)(2022·浙江模拟预测)关于核反应方程：①He和②e，说法正确的是(　　) A．①是α衰变，有能量放出 B．②是β衰变，没有能量放出 C．Pa、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa、Th、U D．Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Th、Pa AC　[因为①中释放出了α粒子，所以①是α衰变，同理②中释放出了β粒子，所以②是β衰变，且都有能量放出，故A正确，B错误；因为比结合能越大越稳定，所以Pa、U、Th三者的比结合能由大到小是Pa、Th、U，故C正确；因为核子数越多，结合能越高，且比结合能等于结合能与核子数之比，故可得Pa、Th、U的结合能由大到小是U、Pa、Th，故D错误。] 6．2020年12月4日14时02分，新一代“人造太阳”装置——中国环流器二号M装置在成都建成并实现首次放电，中国“人造太阳”装置的最大意义在于提供核聚变研究平台，助力开发人类的终极能源，开发此能源需要用到结合能的相关知识，原子核的比结合能曲线如图所示，则(　　) A．的比结合能小于的比结合能 B．两个结合成的过程需要吸收能量 C．、、三者相比的结合能最大 D．的比结合能小于的比结合能，因此更稳定 C　[由题图可知，质量数大的原子核，比结合能呈减小的趋势的比结合能大于的比结合能，A错误；由题图可知的比结合能小于的比结合能，所以两个结合成的过程要释放能量，B错误；、、三者相比，虽然的比结合能最小，但是核子数多得多，因此其结合能最大，C正确；比结合能越大，原子核越稳定，因此更稳定，D错误。] 题组三　质量亏损 7．一个质子和一个中子发生核反应结合成一个氘核，同时辐射出一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是(　　) A．核反应方程是H＋γ B．该反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3 C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2 D．γ光子的波长λ＝ B　[由题可知此核反应方程为H＋γ，A错误；该反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3，B正确；由质能方程可知，γ光子的能量E＝(m1＋m2－m3)c2，C错误；由E＝h知，γ光子的波长λ＝，D错误。] 8．(多选)(2022·陕西渭南高二下期末)中子活化是指将样品用中子照射后，样品中的原子将中子俘获而变得具有放射性的过程。俘获中子后的原子核通常会立即衰变，释放出粒子的同时生成新的活化产物。 经中子照射后发生反应，最终生成并释放一粒子X，若、、和X的质量分别为1.008 7 u、23.985 0 u、23.991 0 u、1.007 8 u，1 u的质量亏损相当于释放931.5 MeV的能量，下列说法正确的是(　　) A．核反应方程为e B．具有放射性，能衰变成和X C．生成物的质量减少0.005 1 u D．反应将吸收能量约4.75 MeV BD　[由题可知核反应方程为H，故A错误；由题意知俘获中子后，生成的具有放射性，故B正确；反应前后质量的变化为Δm＝23.991 0 u＋1.007 8 u－1.008 7 u－23.985 0 u＝0.005 1 u，说明生成物的质量增加了0.005 1 u，故C错误；生成物的质量增加，所以反应吸收能量，吸收了ΔE＝Δm×931.5 MeV＝4.750 65 MeV，故D正确。] 9．(多选)(2022·黑龙江哈尔滨三中高二下期末)假设太阳中的核反应方程为He＋X，其中的质量为m1，比结合能为的质量为m2，比结合能为的质量为m3，比结合能为E3，X的质量为m4，下列说法正确的是(　　) A．X是中子 B．X是质子 C．该核反应释放的能量为E＝4E3－3E2－2E1 D．该核反应的质量亏损为Δm＝m3＋m4－m1－m2 AC　[根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒可知，X的质量数为1，电荷数为0，是中子，故A正确，B错误；根据比结合能的概念可知，该核反应释放的能量为E＝4E3－3E2－2E1，故C正确；该核反应的质量亏损为Δm＝m1＋m2－m3－m4，故D错误。] 10．静止的氡核放出α粒子后变成钋核，α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为(　　) A. 　　　　 B．0 C. D． C　[动能Ek＝mv2＝，衰变过程动量守恒，α粒子与新核动量大小相等，动能与质量成反比，α粒子和反冲核的总动能ΔE＝Eα＋Eα＝Eα，由ΔE＝Δmc2得Δm＝。] 11．(多选)(2022·河南新乡高二期末)一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为Q，其方程为Z，假设释放的能量全都转化为新核Y和Z的动能，其中Z的速度大小为v，以下结论正确的是(　　) A．Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为 B．Y原子核的速度大小为v C．Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量大 D．Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能 AD　[静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设Y的速度大小为v′，根据动量守恒定律得Fv＝Dv′，解得v′＝，根据动能和动量的关系Ek＝可知，动量相等的动能与质量成反比，即Y原子核的动能与Z原子核的动能之比为F∶D，故A正确，B错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y原子核和Z原子核的质量之和比X原子核的质量小，故C错误；由于该反应的过程中释放能量，所以Y和Z的结合能之和一定大于X的结合能，故D正确。] 12．(多选)用α粒子轰击氮原子核，核反应可能有不止一种，比如：①H；②n等。已知：各原子核的相对原子质量如下表所示，其中1 u的质量亏损相当于释放931.5 MeV的能量，下列关于第②种核反应的说法正确的是(　　) M1＝4.002 603 u M2＝14.003 074 u M3＝17.002 095 u M4＝1.008 665 u A．第②种核反应为放能反应，一次核反应放出的能量约为4.735 MeV B．第②种核反应为吸能反应，一次核反应吸收的能量约为4.735 MeV C．若用Ekα＝4.793 MeV的α粒子轰击静止的靶核()，可能发生第②种核反应 D．若用Ekα＝6.173 MeV的α粒子轰击静止的靶核()，可能发生第②种核反应 BD　[由于(M1＋M2)－(M3＋M4)＝－0.005 083 u，说明反应后原子核的质量在增加，该反应为吸能反应，且ΔE＝0.005 083×931.5 MeV≈4.735 MeV，B正确，A错误；由反应前后动量守恒和能量守恒可知，当反应后的生成物共速时，系统损失的能量最多。则用Ekα＝4.793 MeV的α粒子轰击静止的靶核()时，生成新核的最小总动能为Ek＝Ekα≈×4.793 MeV≈1.065 MeV，系统损失的动能最多约为Ek′＝Ekα－Ek＝3.728 MeV，该能量Ek′小于发生第②种核反应所需要吸收的4.735 MeV，故不能发生第②种核反应，C错误；同理，初动能达到6.173 MeV的α粒子，损失动能最多约为4.801 MeV，大于第②种核反应所需要吸收的能量4.735 MeV，则第②种核反应可能发生，D正确。] 13．如图所示，在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止于P点的放射性元素氡的原子核发生了一次α衰变，变为钋(Po)。放射出的α粒子和生成的新核钋(Po)均在与磁场方向垂直的平面内做圆周运动。已知α粒子的质量为m，电荷量为q，轨道半径为R，新核钋(Po)的质量为M，光速为c。 (1)写出发生α衰变的核反应方程； (2)定性画出并标明新核钋(Po)和α粒子的运动轨迹； (3)α粒子的圆周运动可等效成一个环形电流，求α粒子做圆周运动的周期T和环形电流的大小I； (4)设该衰变过程释放的核能全部转化为α粒子和新核钋(Po)的动能，求衰变过程的质量亏损Δm。 [解析]　Rn发生α衰变的核反应方程为Po。 (2)新核钋(Po)和α粒子的运动轨迹如图所示。 (3)根据牛顿第二定律得Bqv＝m，解得R＝。α粒子做圆周运动的周期T＝＝，环形电流大小I＝＝。 (4)由qvB＝m得v＝，设衰变后新核钋的速度大小为v′，根据系统动量守恒有Mv′－mv＝0，v′＝＝。由ΔE＝Δm·c2，ΔE＝Mv′2＋mv2得Δm＝。 [答案]　Po (2)见解析 (3) (4) 1/17 学科网（北京）股份有限公司 $$