第5章 第3节 核力与结合能（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦核力与结合能，涵盖四种基本相互作用、核力性质、结合能及质能方程等核心知识点。通过情境思考（如质子静电力与万有引力计算）引发疑问，联系已学电磁力知识，搭建从宏观力到核力的学习支架。 其亮点在于以任务驱动和情境思考引导科学探究，通过思维建模（如结合能与比结合能对比）培养科学思维，例题结合铀裂变等核反应实例强化物理观念。帮助学生深化能量与相互作用观念，提升问题解决能力，为教师提供系统的重难解析与检测资源。

核力与结合能 (赋能课——精细培优科学思维) 第 3 节 课标要求 学习目标 1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质。 2.认识原子核的结合能。 1.知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。 2.理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。 课前预知教材 课堂精析重难 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 课前预知教材 一、核力与四种基本相互作用 1.引力相互作用：引力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、磁体间的相互作用，从本质上说是同一种相互作用的不同表现。宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等，都起源于电荷之间的电磁相互作用。 电荷 3.强相互作用——核力：存在于原子核内核子之间的一种作用力，是引力、强力、______力。 4.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，也是短程力，其力程比强相互作用更短，只有10-18 m。 短程 [情境思考] 质子的质量mp=1.67×10-27 kg、电荷量q=1.6×10-19 C，相距r=1.0×10-15 m的两个质子。 (1)它们的静电力和万有引力分别多大? 提示：由F=k和F引=G，分别求得两个质子的静电力约为F≈2.3×102 N，万有引力约为F引≈1.9×10-34 N。 (2)这两个质子能否靠万有引力克服静电力排斥而吸在一起? 提示：万有引力远小于静电力，故两个质子不能靠万有引力克服静电力排斥而吸在一起。 二、结合能　质量亏损 1.结合能 (1)定义：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_______，这就是原子核的结合能。 (2)比结合能(平均结合能)：原子核的结合能与_________之比，叫作比结合能。比结合能______，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 2.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。 能量 核子数 越大 E=mc2 小于 [情境思考] (1)将一个质子和一个中子结合成一个氘核，能量减小了，是否违反了能量守恒定律?为什么? 提示：没有违反能量守恒定律；减少的这部分能量以γ光子的形式释放出去。 (2)将一个质子和一个中子结合成一个氘核，质量减小了，是否违反了质量守恒定律?为什么? 提示：没有违反质量守恒定律；减小的那部分质量等于γ光子的动质量。 课堂精析重难 原子核是由中子和质子构成的(如图)。在原子核那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢? 强化点(一)　对核力和四种基本相互作用的理解 任务驱动 提示：质子之间还存在着核力作用。 1.核力的性质 (1)核力是四种基本相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现。 (2)核力是短程力，约在10-15 m数量级时起作用，超过这个界限，这种相互作用实际上已经不存在了。距离大于0.8×10-15 m时表现为引力，距离小于0.8×10-15 m时表现为斥力。 (3)核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 (4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。 要点释解明 2.原子核中质子与中子的比例关系 (1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多。 (2)形成原因 ①若质子与中子成对地人工构建原子核，随着原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。 ②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。 ③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到它们之间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。 3.四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用 (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。 (3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力。 (4)弱相互作用：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。弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，为10-18 m，作用强度则比电磁力小。 1.(多选)关于核力，下列说法正确的是 (　　) A.核力是短程力，作用范围很小，只在相邻核子间发生 B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子紧紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C.质子间、中子间、质子和中子之间都可能有核力 D.核力是一种弱相互作用力，在其作用范围内，核力比库仑力大得多 题点全练清 √ √ √ 解析：核力作用的范围在10-15 m区域内，只在相邻核子间发生，是短程力，A正确；核力可能表现为引力，也可能表现为斥力，B正确；核力是核子之间的强相互作用力，C正确，D错误。 2.(多选)关于原子内的相互作用力，下列说法正确的是 (　　) A.原子核与电子之间的作用力主要是电磁力 B.中子和质子间的作用力主要是核力 C.质子与质子间的核力，在2.0×10-15 m的距离内远大于它们之间的库仑力 D.原子核与电子之间的万有引力大于它们之间的电磁力 √ 解析：原子核与电子之间的作用力主要是电磁力，A正确；中子和质子间的作用力主要是核力，B正确；核力与万有引力、电磁力的性质不同，核力是短程力，作用范围只有约10-15 m，C错误；原子核与电子之间的万有引力小于它们之间的电磁力，D错误。 √ 3.下列关于原子核的说法正确的是 (　　) 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 解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，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；原子核可以发生衰变，故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，故D正确。 √ 1.结合能与比结合能：结合能是原子核拆解成核子时吸收的能量，而比结合能是原子核拆解成核子时平均每个核子吸收的能量。 2.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要小。 强化点(二)　对比结合能的理解 要点释解明 3.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。 [典例]　(2025·北京海淀高二期末)原子核的比结合能曲线如图所示，下列说法错误的是 (　　) A.Li核的比结合能约为5 MeV BLi核的结合能约为15 MeV CLi核比H核更稳定 DU裂变为Kr和Ba的 过程中会释放核能 √ [解析]　由题图可知Li核的比结合能约为5 MeVLi核的结合能约为5 MeV×6=30 MeV，故A正确，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，由题图可知Li核比结合能比H核比结合能大，所以Li核比H核更稳定，故C正确U裂变为Kr和Ba的过程中会出现质量亏损，释放核能，故D正确。 [思维建模] 结合能、比结合能的对比 (1)核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分开成核子时一定吸收能量。吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大。 (2)比结合能为结合能与核子数的比值，比结合能越大表明原子核越稳定。一般情况下，中等质量的原子核比轻核和重核的比结合能大。 1.关于原子核的结合能和比结合能，下列说法正确的是 (　　) A.组成原子核的核子越多，它的比结合能越大 B.比结合能越小，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 C.单个核子结合成原子核而释放的能量与把原子核拆分成单个核子需要的能量不同 D.原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开成单个核子，需要的能量就是原子核的结合能 题点全练清 √ 解析：组成原子核的核子越多，它的结合能越大，比结合能未必越大，A错误；比结合能越大，原子核越稳定，B错误；单个核子结合成原子核而释放的能量与把原子核拆分成单个核子需要的能量相同，C错误；根据结合能定义可知，原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开成单个核子，需要的能量就是原子核的结合能，D正确。 2. (多选)钚的一种同位素Pu衰变时释放巨大 能量，如图所示，其衰变方程为 ， 并伴随γ光子辐射，则下列说法中正确的是(　　) A.核燃料总是利用比结合能小的核 B.核反应中γ光子的能量就是Pu的结合能 CU核比Pu核更稳定，说明U的结合能大 D.因为衰变时释放巨大能量，所以Pu比U的比结合能小 √ √ 解析：根据比结合能越大，原子核越稳定，可知核燃料总是利用比结合能小的核，A正确；由结合能的含义知，B错误U核比Pu核更稳定，说明U的比结合能大，所以衰变时会释放巨大能量，C错误，D正确。 如图所示是原子核转变示意图： 强化点(三)　质能方程的理解与核能计算 任务驱动 核反应中发生的“质量亏损”说明核反应中质量不守恒，所以核反应前后质量数不守恒，这种认识正确吗?为什么? 提示：不正确。核反应中“质量亏损”并不是质量消失，而是以能量的形式辐射出去，在核反应前后，质量数守恒。 1.质量亏损 (1)科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等。例如，精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫作质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来。 (2)Δm是核反应前与核反应后的质量之差。 要点释解明 2.质能方程E=mc2 爱因斯坦指出，物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系，即E=mc2，式中c为真空中的光速。爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。 3.核能的计算方法 (1)根据质量亏损计算 ①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm。 ②根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2计算核能。其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳。 (2)利用原子质量单位u和电子伏特计算 根据1 u≈931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE=Δm×931.5 MeV。其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV。 [典例]　(选自鲁科版教材课后练习)某次核反应中， U变成 Xe和 Sr，同时释放出若干中子。 U的平均结合能约为7.6 MeV， Xe的平均结合能约为8.4 MeV， Sr的平均结合能约为8.7 MeV。 (1)把U分解成核子时，要吸收多少能量? [答案]　1 786 MeV　 [解析]　原子核结合能是核子结合成相应原子核时释放的能量。原子核结合能的大小等于将原子核分解成核子时吸收的能量，故将 U分解成核子时，吸收的能量大小等于其结合能，故吸收的能量E1=235×7.6 MeV=1 786 MeV。 (2)使相应的核子分别结合成Xe和Sr时，要释放出多少能量? [答案]　1 142.4 MeV　783 MeV　 [解析]　将相应的核子结合成Xe时要释放的能量为E2=136× 8.4 MeV=1 142.4 MeV，将相应的核子结合成Sr时要释放的能量 为E3=90×8.7 MeV=783 MeV。 (3)在这个核反应中是吸收能量还是释放能量?这个能量大约是多少? [答案]　释放能量　139.4 MeV [解析]　这个核反应释放的能量为E=E2+E3-E1=1 142.4 MeV+783 MeV-1 786 MeV=139.4 MeV>0，故会释放约139.4 MeV能量。 [思维建模] 判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法 (1)根据反应前后质量的变化情况进行判断，若质量减少即发生了亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量。 (2)根据动能变化判断，若不吸收光子而动能增加则放出能量。 1.下列有关质能方程的说法正确的是 (　　) A.质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化 B.由E=mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度 C.核反应中发生的“质量亏损”是消失的质量转变为能量 D.因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒、系统的总能量和总质量并不守恒 题点全练清 √ 解析：E=mc2说明能量和质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A错误，B正确；核反应中发生的“质量亏损”不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C错误；在核反应中，系统的质量守恒，能量也守恒，在核反应前后能量的存在方式不同，总能量不变，故D错误。 2.核反应方程 中N质量为m1H的质量为m2C的质量为m3，X的质量为m4，光在真空中的速度为c，则下列判断正确的是(　　) A.X是He，ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2 B.X是He，ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2 C.X是He，ΔE=(m3+m4-m1-m2)c2 D.X是He，ΔE=(m3+m4-m1-m2)c2 √ 解析：根据核反应方程中质量数和电荷数守恒，可知X的质量数A=15+1-12=4，电荷数Z=7+1-6=2，所以X是He。该反应过程中质量亏损为Δm=m1+m2-m3-m4，由ΔE=Δmc2可得释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2，故A、C、D错误，B正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.物理学上的四种基本相互作用是 (　　) A.万有引力、相互作用力、电磁力、强相互作用 B.重力、弹力、摩擦力、其他力 C.作用力、反作用力、电磁力、强相互作用 D.万有引力、电磁力、弱相互作用、强相互作用 √ 解析：至今为止，物理学家们发现了四种基本的相互作用，它们是引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.下列有关原子核的说法正确的是 (　　) A.结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量 B.结合能越大，原子核越稳定 C.质量亏损是指原子核的质量大于组成它的核子的质量之和 D.因为存在质量亏损，所以在原子核发生衰变时，质量数不守恒 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：结合能是指将原子核中的核子分开而需要的能量，或者核子结合成原子核释放的能量，故A正确；比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；质量亏损是指原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，故C错误；核反应过程中存在质量亏损，但不影响质量数守恒，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：C衰变成N，故N比C更稳定，可知N的比结合能比C的大N与C的核子数相同，结合能等于比结合能乘以核子数，所以N的结合能比C的大，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是 (　　) A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能 C.若m表示核电站参与反应的铀235的质量，则E表示核反应释放的核能 D.已知太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，则太阳的质量在不断减少 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：爱因斯坦质能方程E=mc2表明物体具有的能量与它的质量成正比，故A正确，不符合题意；ΔE=Δmc2中，如果Δm是亏损质量，则ΔE是释放的核能，故B正确，不符合题意；若m表示核电站参与反应的铀235的质量，则E表示其具有的能量，不表示核反应释放的核能，故C错误，符合题意；太阳辐射的能量来自太阳内部的核聚变反应，则核聚变释放核能，有质量亏损，故D正确，不符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.(2025·河南郑州高二月考)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8.919 MeV的α粒子He)，其核反应方程式为 ，已知质子质量为1.007 825 u，锂原子核的质量为7.016 004 u，α粒子的质量为4.002 60 u，1 u相当于931 MeV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.17.34 MeV √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：该反应释放的能量ΔE=(1.007 825+7.016 004-2×4.002 60)u ×931 MeV/u≈17.34 MeV。入射质子的动能EkH=2Ekα-ΔE≈0.5 MeV，故选A。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.(2025·广西南宁高二期末)某种国产核电池是利用Pu衰变为U释放能量制成的。关于Pu衰变为U的核反应过程，下列说法正确的是(　　) A.核反应前后，反应物的质量之和等于生成物的质量之和 B.在此衰变中，质量和电荷量守恒 C.当温度降低时，Pu衰变的半衰期将变大 D.Pu发生α衰变 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：在此衰变中，释放能量，存在质量亏损，所以核反应前后，反应物的质量之和大于生成物的质量之和，故A、B错误；半衰期只由原子核自身决定，当温度降低时，Pu衰变的半衰期不变，故C错误；根据核反应过程满足质量数和电荷数守恒可知，Pu衰变为U放出的粒子为He，则Pu发生α衰变，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.一个静止的铀U)核放出一个X粒子后衰变成钍Th)核，该核衰变方程式为 ，已知铀核原子质量为232.037 2 u，钍核原子质量为228.028 7 u，X粒子的质量为4.002 6 u，u为原子质量单位。下列说法正确的是(　　) A.该核反应方程式中，m=1，n=1 B.该核反应过程中的质量亏损为0.005 9 u CU的结合能大于Th与X的结合能之和 D.若增加铀核温度及其所受压力，它的半衰期将会变小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据核反应过程质量数守恒和电荷数守恒，可知m=92-90=2，n=232-228=4，A错误；该核反应中的质量亏损为Δm=232.037 2 u-228.028 7 u-4.002 6 u=0.005 9 u，B正确；衰变产物比铀核稳定，比结合能大，则衰变产物总的结合能大，所以U的结合能小于Th与X的结合能之和，C错误；放射性元素的半衰期是由原子核自身因素决定的，与外界的物理因素和化学状态无关，故D错误。 8.1932年，考克饶夫和沃尔顿用质子加速器进行人工核蜕变实验，验证了质能关系的正确性。在实验中，锂原子核俘获一个质子后成为不稳定的铍原子核，随后又蜕变为两个原子核，核反应方程为 。已知H、Li、X的质量分别为m1=1.007 28 u、m2=7.016 01 u、m3=4.001 51 u，光在真空中的传播速度为c，则在该核反应中(　　) A.质量亏损Δm=4.021 78 u B.释放的核能ΔE=c2 C.铍原子核内的中子数是5 D.X表示的是氚原子核 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒可知，该核反应方程为 ，则Z=4，A=8，铍原子核内的中子数是4，X表示的是氦核，故C、D错误；核反应质量亏损为Δm= m1+m2-2m3=0.020 27 u，则释放的核能为ΔE=c2，故A错误，B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(2025·山东聊城高二期末)原子核的比结合能随质量数变化的图像如图所示，根据该图像和对核能的认识，下列说法正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.质量数越大，比结合能越大 B.质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要吸收能量 C.比结合能越大的原子核，核子平均质量越小 D.一重核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的质量之和一定大于原来重核的质量 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据题图可知，质量数越大，原子核的比结合能不一定越大，故A错误；质量数较小的轻核的比结合能小于中等质量的核的比结合能，可知质量数较小的轻核结合成中等质量的核时要释放能量，故B错误；比结合能越大的原子核，平均每个核子的质量亏损越大，核子的平均质量越小，故C正确；一重核衰变成α粒子和另一原子核，该核反应释放能量，根据质能方程可知，反应过程存在质量亏损，即衰变产物的质量之和一定小于原来重核的质量，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量，核反应方程是A+B―→C，已知原子核A、B、C的质量分别为mA、mB、mC，结合能分别为EA、EB、EC，以下说法正确的是 (　　) A.原子核A、B、C中比结合能最小的是原子核C B.原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE=(mA+mB-mC)c2 C.原子核A、B结合成原子核C，释放的能量ΔE=EA+EB-EC D.大量原子核C经历两个半衰期时，已发生衰变的原子核占原来的 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：原子核的结合能是独立核子结合成该核时释放的能量，原子核A、B结合成放射性原子核C时会释放能量，原子核C的比结合能最大，释放的能量为ΔE=EC-(EA+EB)，根据爱因斯坦质能方程得ΔE=(mA+mB-mC)c2，故A、C错误，B正确；原子核的半衰期是原子核有半数发生衰变所需要的时间，大量原子核C经历两个半衰期时，未发生衰变的原子核占原来的，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(12分)卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧17和一个质子，首次实现了原子核的人工转变。已知α粒子的比结合能为ε1，氮核的比结合能为ε2，该反应需吸收ΔE的能量。设靶核N静止，计算结果保留三位有效数字，求： (1)写出该反应的核反应方程；(3分) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)氧17的比结合能；(3分) 解析：根据能量守恒定律得4ε1+14ε2-ΔE=17ε3 解得氧17的比结合能ε3=。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)已知mα=4.002 603 u，mN=14.003 074 u，mO=16.999 133 u，mH= 1.007 825 u，该反应需吸收的能量ΔE=1.19 MeV。若核反应中放出的核能全部转化为动能，要使这一反应可能实现，入射的α粒子的最小动能。(6分) 答案：0.003 25 MeV 解析：反应过程质量增加Δm=mH+mO-mα-mN=0.001 281 u 能量增加ΔE'=0.001 281×931.5 MeV=1.193 251 5 MeV 根据能量守恒定律，入射的α粒子的最小动能Ek=ΔE'-ΔE≈0.003 25 MeV。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(14分)假设钚的同位素离子Pu静止在某一匀强磁场中，该离子沿着与磁场垂直的方向放出一个α粒子后，变成了铀的一个同位素离子，同时放出能量为E=0.09 MeV的光子。若已知钚核的质量为m1=238.999 655 u，铀核的质量为m2=234.993 470 u，α粒子的质量为m3=4.001 509 u。普朗克常量为h=6.63×10-34 J·s，元电荷为e=1.6×10-19 C，光在真空中的速度为c=3× 108 m/s，1 u的质量对应于931.5 MeV的能量。求： (1)这一过程的核反应方程式；(3分) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：铀核相对α粒子做反向运动(反冲)，在磁场中形成相切的圆轨迹，衰变过程中系统的动量及总能量均是守恒的，释放出的能量，一部分转变成两个生成核的动能，另一部分以光子的形式辐射出去。 根据核反应方程满足质量数守恒和电荷数守恒可知，这一过程的核反应方程式为Pu―→UHe。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)放出的光子的波长；(4分) 答案：1.38×10－11 m 解析：因E=hν=h， 所以λ== m≈1.38×10-11 m。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)α粒子和铀核获得的总动能。(7分) 答案：4.266 MeV(或6.83×10-13 J) 解析：衰变过程中释放的能量ΔE=(m1-m2-m3)×931.5 MeV， 根据能量守恒定律得，铀核和α粒子的总动能为 Ek=EkU+Ekα=ΔE-E=(m1-m2-m3)×931.5 MeV-0.09 MeV≈4.266 MeV。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn Pu―→U＋He N＋H―→C+X+ΔE 3．考古人员一般利用C的衰变测定古物的年代。已知的衰变方程为C―→e＋N，C和N相比较，下列判断正确的是(　　) AC的结合能较大　　 BN的结合能较小 CC的比结合能较大 DN的比结合能较大 H＋Li―→2He U―→Th＋X Li＋H―→Be―→2X Li＋H―→Be―→2He 答案：He＋N―→O＋H 解析：根据题意可知，该反应的核反应方程为He＋N―→O＋H。 答案： 答案：Pu―→U＋He　 $