第五章 3 核力与结合能-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

。"2.放射性元素的衰变 知识梳理 知识点1原子核的衰变 1.a粒子B粒子2.守恒 3.(1)减少4减少2Th+He(2)两个中子 两个质子 4.(1)不变增加1Pa+.e(2)中子质子 知识点2半衰期 1.半数 2.(1)不同(2)大量原子核(3)核内部自身 化学状态外部条件 知识点3核反应 1.新原子核状态2.原子核3.守恒 知识点4放射性同位素及其应用 1.放射性2.治疗示踪 知识点5辐射与安全 过量放射性物质 要点突破 例1C【解析】根据题意，可以书写出下列核反 应方程：dn+Al→Na+He;Na→Mg+-9e,即X粒 子为α粒子，衰变过程为B衰变，故C正确。 变式训练1AB 例2AC【解析】静止的原子核发生了衰变，由于 无外力作用，动量守恒，说明原子核发生衰变后，新核 与放出的粒子速度方向相反，若是它们带相同性质的电 荷，则它们所受的洛伦兹力方向相反，则轨迹应是外切 圆，若它们所带电荷的性质不同，则它们的轨迹应是内 切圆。图示的轨迹说明是放出了正电荷，所以可能是α 衰变或放出了一个正电子，故A、C正确。 变式训练2D 例3A【解析】原子核B衰变过程中放出电子， 根据质量数守恒和电荷数守恒可知，碘131的衰变方 程为I→Xe+e,故A正确；Xe核比I核少一 个中子，故B错误；32g碘131样品，经16天，即 经过2个半衰期，由半衰期公式可知m余=8g,即大 约有8g样品未发生衰变，衰变的质量为24g,故C 错误：放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素 决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关 系，因此升高温度不会影响原子核的半衰期，故D错 误。故选A。 变式训练3B 情境拓展 D【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒可知S 衰变为器Y时产生电子，即B粒子，故A错误；根据质 参考答案与解析⊙ 量数守恒和电荷数守恒可知2Pu衰变为U时产生He, 即α粒子，故B错误；根据题意可知Pu的半衰期大 于Sr的半衰期，现用相同数目的Sr和Pu各做一块 核电池，经过相同的时间，S经过的半衰期的次数多， 所以Sr数目小于Pu的数目，故D正确，C错误。故 选D “3.核力与结合能 知识梳理 知识点1核力与四种基本相互作用 1.万有引力引力2.电荷磁体电磁力 3.核力稳定急剧减小原子核短程力 4.放射B衰变短程短 知识点2结合能 1.能量释放2.核子数牢固稳定 知识点3质量亏损 1.E=mc22.小于3.中等大小最大 要点突破 例1C【解析】结合能是核子结合成原子核释放 的能量，A错误：比结合能越大，原子核越稳定，B错 误；随着质量数的增大，比结合能先增大后减小，C正 确；D错误。 变式训练1B 例2ABD【解析】根据△E=△mc2可以计算核反应 中释放的能量，A正确；在核反应中仍然遵守质量守 恒定律和能量守恒定律，B正确；质能方程E=mc2中的 E表示质量为m的物体所对应的能量，C错误，D 正确。 变式训练2A 情境拓展 B【解析】比结合能是原子核总结合能除以核子数。 轴的质子数为92，中子数为235-92=143，质子总质 量=92×1.007u=92.644u,中子总质量=143×1.009u= 144.287u,核子总质量=92.644u+144.287u=236.931u, 质量亏损△m=236.931u-235.044u=1.887u,比结合能 △E=△mx93l5MeY=1.887x931.5MeV≈7.5MeV,故 235 235 选B, I 4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子 知识梳理 知识点1核裂变的发现 1.较轻原子核核能2.34.链式最小 知识点2反应堆与核电站 核反应堆(1)铀棒(2)石墨重水普通水 41A.碘131的衰变方程为I→Xe+e B.Xe核比I核多一个中子 C.32g碘131样品，经16天后大约有8g 样品发生了B衰变 D.升高温度可能会缩短碘131的半衰期 B变式训练3 4C发生放射性衰变变为N,半衰期约 为5700年。已知植物存活期间，其体内C 与C的比例不变，生命活动结束后，C的 比例持续减少。现通过测量得知，某古木样 品中C的比例正好是现代植物所制样品的 四分之一，下列说法正确的是（) A.C、C、C具有相同的中子数 B.该古木的年代距今约为11400年 3.核力5 知识梳理 川知识点1核力与四种基本相互作用 1.引力相互作用： 把行星和恒星聚 在一起，组成太阳系、银河系和其他星 系。 是自然界的一种基本相互 作用。 2.电磁相互作用： 间的相互作用、 间的相互作用，从本质上说是同 一种相互作用的不同表现，这种相互作用 称为电磁相互作用或 3.强相互作用：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 它使得核子紧密地结合在一起，形成 第五章原子核。 C.C衰变为'4N的过程中放出射线 D.增加样品测量环境的压强将加速C的 衰变 情境拓展 2024年我国神舟十八号、嫦娥六号等 已陆续飞天，部分航天器装载了具有抗干扰 性强的核电池。已知8Sr衰变为9Y的半衰 期约为29年：Pu衰变为U的半衰期约 87年。现用相同数目的8Sr和2Pu各做一块 核电池，下列说法正确的是（) A.8Sr衰变为9Y时产生a粒子 B.28Pu衰变为U时产生B粒子 C.50年后，剩余的Sr数目大于2Pu的数目 D.87年后，剩余的Sr数目小于强Pu的数目 与结合能 的原子核。这种作用称为强相互作 用。距离增大时，强相互作用 它的作用范围只有约105m,即 的大小，超过这个界限，这种相互作用实 际上已经不存在了，它是 4.弱相互作用：在某些 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。弱相互作用是引起原子核 的原因，弱相互作用是 力，其力 程比强相互作用更 ,只有1018m。 川知识点2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，需要 这就是原子核的结合能。这个能量也是核 95 高中物理选择性必修第三册（人教版） 子结合成原子核而 的能量。 2.比结合能：原子核的结合能与 之 比，叫作比结合能，也叫作平均结合能。 比结合能越大，原子核中核子结合得越 ，原子核越 川知识点3质量亏损 1.爱因斯坦质能方程： 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。 3. 的核的比结合能最大（平均 每个核子的质量亏损 ),这些核 最稳定。 要点突破 要点1结合能和质量亏损 比结合能曲线：不同原子核的比结合能 随质量数变化的曲线如图所示。 比结合能MeV 6 4 3头 质量数A 0 4080120160200240 从图中看出，中等质量原子核的比结合 能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质 量的原子核的要小。 例1下列有关结合能的说法正确的是( A.结合能是核子结合成原子核而具有的能量 B.结合能越大，原子核越稳定 C.质量数大的原子核，比结合能不一定越大 D.所有原子核的比结合能都相同 96)学 B变式训练① 原子核的比结合能曲线如图所示。根据 该曲线，下列判断正确的有() A比结合能/MeV 160 Kr#Ba进U 6 4 2 H 质量数 01 102050100150200250 变式训练1题图 A.He核的结合能约为14MeV B.He核比Li核更稳定 C.两个H核结合成He核时吸收能量 D.U核中核子的平均结合能比K核中 的大 川要点2对质量亏损和质能方程的理解！ 爱因斯坦质能方程反映的是质量亏损和 释放出核能这两种现象之间的联系，并不表 示质量和能量之间的转变关系。对于质量亏 损，不能理解为质量转变成了能量。 质能方程的本质： 1.质量或能量是物质的属性之一，绝不能把 物质和它们的某一属性（质量或能量）等 同起来。 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Y光子静质 量虽然为0，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.质能方程揭示了质量和能量的不可分割 性，建立了这两个属性在数值上的关系， 这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒， 质量和能量在数值上的联系绝不表示这两 个量可以互相转化。 例2（多选）1905年，爱因斯坦发表狭义 相对论时提出了质能方程E=mc2,质能方程 的正确性已被大量的实验所证实，并为现代 核能的研究和应用提供理论指导，具有深刻 意义并发挥出巨大的作用。下列关于质能方 程的说法正确的是() A.根据△E=△mc2可以计算核反应中释放的 能量 B.根据质能方程可知，在核反应中仍然遵 守质量守恒定律和能量守恒定律 C.E=mc2中的E是核反应中释放的核能 D.E=mc2中的E为质量为m的物体所对应 的能量 B变式训练2 用粒子加速器加速后的质子轰击静止的 锂原子核，生成两个动能均为8.919MeV的 4.核裂变 5.“基本 知识梳理 川知识点1核裂变的发现 1.核裂变：重核在被中子轰击后分裂成两个 质量差不多的 ， 并放出 的过程。 2.铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核裂变 的产物是多样的，一种典型的核反应是 2U+n→'%Ba+2Kr+ bn。 3.链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂 第五章原子核。 粒子(He),其核反应方程式为H+Li→ He+He,已知质子质量为1.007825u,锂 原子核的质量为7.016004u,α粒子的质量 为4.00260u,1u相当于931MeV的能量。 若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动 能，则入射质子的动能约为() A.0.5 MeV B.8.4 MeV C.8.9 MeV D.17.34MeV 情境拓展 2025年1月1日0时17分，漳州核电 1号机组正式投入商业运行，核电站核反应 堆中的“燃料”是U。已知质子质量m,= 1.007u,中子质量mm=1.0019u,铀核(2U) 质量m.=235.044u,1u相当于931.5MeV 的能量。则U的比结合能约为( A.0.75 MeV B.7.5 MeV C.75 MeV D.750 MeV 与核聚变 ”粒子 变反应一代接一代继续下去的过程，叫作 核裂变的链式反应。 4.临界体积和临界质量：核裂变物质能够发 生 反应的 体积叫作它的 临界体积，相应的质量叫作临界质量。 川知识点2反应堆与核电站 利用核能发电，它的核心设施是 其主要由以下几部分组成： (1)燃料： (2)慢化剂：轴235容易捕获慢中子发生反