5.3 核力与结合能 学案（Word版含答案）

第五章原子核 第3节核力与结合能 1.了解四种基本相互作用，知道核力的特点． 2．认识原子核的结合能及质量亏损，并能应用质能方程进行计算 3．能简单解释轻核和重核内中子数、质子数具有不同比例的原因 知识点一、核力与四种基本相互作用 1．核力 原子核内核子之间的相互作用力． 2．核力的特点 (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)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内． (3)核力的饱和性：每个核子只跟相邻的核子发生核力作用． 3．四种基本相互作用 引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。 自然界中各种力都可以归结为这四种相互作用。 知识点二、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，这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。 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． 知识点三、质量亏损 定义：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫质量亏损。 应用：根据爱因斯坦质能方程E＝mc2.或E＝mc2计算原子核的结合能。， （3）理解：不同原子核的比结合能不同，中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定。 1．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，。方程式中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表（　　） 原子核 质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001 A．X是，Q2>Q1 B．X是，Q2Q1 D．X是，Q2Δm2，故Q1>Q2 故C错误，D正确。 故选D。 2．关于原子和原子核，下列说法中正确的是（　　） A．质子、中子、粒子的质量分别是m1、m2、m3，质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是（m1+m2-m3）c2 B．根据玻尔理论可知，一个氢原子的电子从n=4能级向低鳍级跃迁最多可辐射6种频率的光子 C．已知的半衰期是24d，48g的经过72d，衰变42g D．原子核的结合能是指组成原子核的所有核子所具有的能量之和 【答案】C 【详解】 A．根据爱因斯坦质能方程知，质子和中子结合成α粒子，核反应方程为 释放的能量是 A错误； B．由玻尔理论可知，一个氢原子从n=4能级向低能级跃迁可能最多时路径为：n=4→3→2→1，可辐射3种频率的光子，B错误； C．经过 即经过3个半衰期后，48g的还剩下 衰变了 C正确； D．原子核的结合能是指组成原子核的所有核子结合成原子核时释放出来的能量，D错误。 故选C。 1．用回旋加速器对质子加速，质子经加速后以Ek的动能轰击静止的锂原子核，其核反应方程为：。已知质子质量为m1，锂原子核的质量为m2，α粒子的质量为m3，光速为c。若核反应释放的能量全部转化为α粒子的动能，则两α粒子的总动能为（　　） A．（m1＋m2－m3）c2＋Ek B．（m3－m1－m2）c2＋Ek C．（m1＋m2－2m3）c2 D．（m1＋m2－2m3）c2＋Ek 【答案】D 【详解】根据质能方程，质子轰击锂原子释放的能量为 根据质子加速后的能量为Ek，则两α粒子的总动能E为 故有A、B、C错误，D正确； 故选D。 2．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘和氚聚合成氦，并释放一个中子。已知氘核质量为2.0136u，氚核质量为3.0160u，氦核质量为4.0026u，中子质量为1.0087u，1u相当于931MeV。若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生能量的50%转变为电能，则每年消耗的氘的质量约为（1年按3.2×107s计算，1MeV=1.6×10-1 ... ...