原子核的结合能

1、4.原子核的结合能学 习 目 标知 识 脉 络1.知道原子核的结合能及质量亏损， 并能用质能方程进行计算 (重点、难点 )2.知道比结合能的概念， 知道比结合能越大的原子核越稳定，了解比结合能曲线的意义(重点 )原 子 核 的 结 合 能 及其 计 算 先填空 1结合能核子结合成原子核所释放的能量2质能关系(1)物体的能量与其质量的关系式emc2.(2)能量计算emc2.3质量亏损核反应中的质量减少称为质量亏损 再判断 1原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量()2质量亏损是因为这部分质量转化为能量()3质能方程 emc2 表明了质量与能量间的一种对应关系() 后思考 有人认为质量亏损

2、就是核子的个数变少了，这种认识对不对？【提示】不对在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变 “轻” 了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，第 1页即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化1对质量亏损的理解质量亏损，并不是质量消失， 减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写为emc2.2核能的计算方法(1)根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损m.根据爱因斯坦质能方程emc2 计算核能其中m 的单位是千克，e 的单位是焦耳(2)利用原子质量单位u 和电子伏

3、特计算根据 1 原子质量单位 (u)相当于 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em931.5 mev.其中m的单位是 u， e 的单位是 mev.1(多选 )一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出 光子，核反应方程是1121h0n1h，以下说法中正确的是()a 反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和b反应前后的质量数不变，因而质量不变c反应前后质量数不变，但会出质量亏损d光子的能量为 mc2， m 为反应中的质量亏损， c 为光在真空中的速度【解析】 核反应中质量数与电荷数及能量均守恒， 由于反应中要释放核能，会出现

4、质量亏损， 反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒， 但质量数不变，且能量守恒， 释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为a 、c、 d.【答案】acd2(多选 )关于质能方程，下列哪些说法是正确的 ( ) 【导学号： 22482045】a 质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量第 2页b物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值c物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系d一定量的质量总是与一定量的能量相联系的【解析】质能方程 emc2 表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量， 即能量增

5、加某一定值时， 它的质量也相应增加一定值，并可根据emc2 进行计算，故b、d 对【答案】bd3取质子的质量mp1.672 61027 kg，中子的质量 mn1.674 9 1027 kg，粒子的质量 m6.646 710 27 kg，光速 c 3.0 108 m/s.请计算 粒子的结合能 (计算结果保留两位有效数字)【解析】组成 粒子的核子与 粒子的质量差m(2mp 2mn) m结合能 e mc2代入数据得e 4.3 1012 j.【答案】4.31012 j核能的两种单位两 种 方 法 计 算 的 核 能 的 单 位 分 别 为 “ j” 和 “ mev ” ， 1mev 61.61019

6、13j.110j1.610比 结 合 能 先填空 1比结合能e原子核的结合能e 除以核子数 a， a 称为原子核的比结合能，又叫平均结合能2核聚变和核裂变第 3页(1)核聚变：两个轻核结合成较重的单个原子核时会释放能量，这样的过程叫核聚变两个氘核的聚变： 21h21h 42he.(2)核裂变：一个重核分裂为两个(或多个 )中等质量的核时释放出能量，这样的过程叫核裂变 再判断 1原子核的核子数越多，比结合能越大()2比结合能越大，原子核越稳定()3由比结合能曲线可知， 核聚变和核裂变两种核反应方式都能释放核能( ) 后思考 裂变反应发生后，裂变反应生成物的质量增加还是减小？为什么？【提示】减小裂

7、变反应释放大量的能量，所以发生质量亏损，反应后的质量减小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4下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的有 ()a 核子结合成原子核时吸收能量b原子

8、核拆解成核子时要吸收能量c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d重核与中等质量原子核相比较， 重核的结合能和比结合能都大【解析】核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，a 错误， b 正确；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大， 例如中等质量原子核的比结合能比重核大， 但由于核子数比重第 4页核少，其结合能比重核反而小，c、 d 选项错误【答案】b5(多选 )如图 3-4-1 所示是描述原子核核子的平均质量m 与原子序数 z 的关系曲线，由图可知下列说法正确的是()图 3-4-1a 将原子核 a 分解为原子核 b、c 一定放出能量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【解析】因 b、c 核子平均质量小于a 的核子平均质量，故a 分解为 b、c 时，会出现质量亏损，故放出核能，故a 正确，同理可得b、d 错， c 正确【答案】ac6当两个中子和两个质子结合成一个粒子时，放出 28.30 mev 的能量，当三个 粒子结合成一个碳核时，放出7.26 mev 的能量，则当 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳核时，释放的能量约为_【解析】6 个中子和 6 个质子可结合成 3