人教版高中物理全套教案和导学案195

1、第十九章 原子核 3-5 选修 19.5核力与结合能 教学目标】【 1了解核力的概念。 2知道原子核中质子和中子的比例关系。 3了解爱因斯坦的质能方程，知道质量亏损的概念。 4会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能。 爱因斯坦的质能方程，知道质量亏损的概念。重点： 难点：根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能。 自主预习】【 _的相互作用，核力有以下特点：1.核力是存在于原子核里的的一种表现。在原子核的尺度内，核力比库仑相互作用(_)(1)核力是_ 得多；力_ 之内。(2)核力是短程力，作用范围在_ m 的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。(3)每个核子_原

2、子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的2比结合能越大，也叫平均结合能。称做_，_。原子核的结合能与核子数之比， 。_，原子核越_原子核中核子结合得越 。3物体的能量与它的质量之间的关系，即_组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。质量亏损_4原子核的质量 。表明，的确存在着原子核的_ 核能的计算方法总结5 核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点问题，其计算的基本方法是： ）根据质量亏损计算，步骤如下：（1m 。根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损22mcEEmc 计算核能。根据爱因斯坦质能方程或Em 的单位是焦耳。的单位是千克，计算过程中 u

3、和电子伏计算。（2）利用原子单位 u和电子伏特间的关系明确原子单位27 kg 10×1 u1.660 6因10278mcE J 101.494×(3.0×10)2 J则1021.660 6××19 J ×101.6又1 eV10 E931.5 MeV J1.494×10则能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原MeV(u)相当于931.5 1根据原子质量单位mE 931.5 MeV×。931.5 MeV子质量单位数乘以，即Em 。的单位是MeV上式中，的单位是u 3（）利用平均结合能来计算核能 原子核的结合能核子的平

4、均结合核能×核子数。 ）根据能量守恒和动量守恒来计算核能（4 ）应用阿伏加德罗常数计算核能5（ 【典型例题】 一、核力与四种基本相互作用 【例1】关于核力的说法正确的是 ( ) A核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用 B核力就是电磁力 C核力是短程力，作用范围在1.5×1015 m之内 D核力与电荷有关 【例2】下列关于对核力的认识，正确的是( ) A核力是强相互作用的一种表现，比库仑力大得多 B核力存在于质子和中子、中子和中子之间，质子和质子之间只有库仑斥力 C核力是核子间相互吸引的力，是短程力 D核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性 二、结合能与质量亏损 mmmE

5、的、射线照射静止的、氘核D的质量分别为Dn、。现用能量为p【例3】中子n、质子p氘核使之分解，反应方程为Dpn，若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是 ( ) 1122E)c (mmm )(A.mmmcB.E DnppDn221122E m)c D.(mm C.(mmm)c E DpnnDp22 2的正确性，设计了如下实验：用动能为EEmc【例4】17为了确定爱因斯坦质能方程17Li，生成两个粒子的动能之和为E的质子轰击静止的锂核0.6 MeV19.9 MeV。 23(1)写出该核反应方程； 2正确。(已知质子m1.007 3 u，粒子Emcm4.001 5 u，锂核m(2)通过

6、计算说明Lip7.016 0 u) 【例5】已知 Po原子核的质量为209.982 87 u， Pb原子核的质量为205.974 46 u，He原子核的质量为4.002 60 u，静止的 Po核在衰变中放出粒子后变成 Pb，求： (1)衰变过程中释放的能量； (2)粒子从Po核中射出时的动能； (3)反冲核的动能(已知1 u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能量只转化为动能。) 【课后练习】 1氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是( ) A核力、万有引力、库仑力 B万有引力、库仑力、核力 C库仑力、核力、万有引力 D核

7、力、库仑力、万有引力 2下列说法中正确的是( ) A原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力 B对质子数较多的原子核，其中的中子起到维系原子核稳定的作用 C重核比中等质量的核更稳定 D两个质子之间不管距离如何，核力总大于库仑力 3下列说法正确的是( ) A自由核子结合成原子核时，一定遵循质量守恒 B在发生核反应时，反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量 C发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应是放能反应 D发生核反应时，反应前的总质量大于反应后的总质量，这个反应必须吸收能量才能发生核反应 4下列说法中，正确的是( ) A爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们

8、之间可以相互转化 2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mcB由E能量的量度 C核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量 D因在核反应中能产生能量，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 5关于质能方程，下列说法中正确的是( ) A质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量 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某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的 62010年北京理综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

9、钟辐26 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( 4射出的能量约为×10 ) 36 kg A10 18B10 kg 13 kg C10 9D10 kg 7一个电子(质量为m、电荷量为e)和一个正电子(质量为m、电荷量为e)，以相等的初动能E相向运动，并撞到一起，发生“湮灭”，产生两个频率相同的光子，设产生光子的频率为，k若这两个光子的能量都为h，动量分别为p和p，下面关系中正确的是( ) 2 phmc，pA12 pmc，pBh 22 p，EpChmck12 pE)，pDh(mc k2 ，当质子和中子结合成氘核，真空中光速为cm、m和m8质子、中子和氘核的质量分别为31

10、2) 时，放出的能量是(22 m)c( BcAmm 21322 m)cm D(mmC(mm)c 322113 ) 分别表示氘核、质子、中子的质量，则( 9以m、m、mnpD 2m BmmAmmm nDnppD mDmm Cmmm nDnnpp 234342He，H的质量为3.018 0 uHeHX。已知H的质量为某核反应方程为102.013 6 uH221111) 。则下列说法中正确的是( 的质量为4.002 6 u，X的质量为1.008 7 u 是质子，该反应释放能量AX X是中子，该反应释放能量B X是质子，该反应吸收能量C X是中子，该反应吸收能量D ，氢原子的质量是1.007 825

11、u1.008 665 u、中子的质量也是1.00 8665 u，11已知质子的质量是碳原子核的，_碳原子的原子量是12.000 000 u,12个核子结合成碳原子核时，质量亏损是 。比结合能是_ 2727m10m1.672 6×12粒子的质量m6.646 7×10 kg，中子的质量，质子的质量 kgnp27 1.674 9的比结合能。)氦核(粒子。求 kg×10 例题答案：C 【答案】1.对。核力与万有引，核力急剧下降几乎消失，故C1015 m【解析】核力是短程力，超过1.5× D错。A、B不对。核力与电荷无关，故力、电磁力不同，故 解析：在原子核的尺度

12、内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时，核力将2.正确；核子间的距离小于错误，D不足以平衡库仑力，A错误；相邻核子间都存在核力作用，B C错误。1015 m时表现为吸引力，0.8×1015 m时，核力表现为斥力，大于0.8×D 答案： 3.C 【答案】mmmmn D【解析】核反应过程中的质量亏损：pcmmEmcm2 p2(D核反应过程中释放的能量：n)EEE 质子和中子的总动能为k 是正确的。中子的动能是总动能的一半，故选项C7414He H4.解析：(1)HeLi2312 核反应的质量亏损为(2)mm m2mpLi0.020 3 u ×4.001 5)

13、 u(7.016 01.007 32 由质能方程可知，与质量亏损相当的能量为2mcE18.9 MeV ×931.5 MeV0.020 319.3 MeV EE而系统增加的能量为E122 正确。Emc这些能量正是来自核反应中，在误差允许的范围内视为相等，所以7441 (2)见解析HeLiH(1)答案：He2213 (3)0.10 MeV (2)5.31 MeV 【答案】(1)5.412 MeV 5.2062104He Pb Po 【解析】(1)衰变过程为2 8482 衰变过程中质量亏损为m0.005 81 u 4.002 60)u205.974 46(209.982 87E 。5.41

14、 MeV衰变过程中释放的能量为×0.005 81931 MeV 衰变前后动量守恒，则衰变后粒子和铅核的动量大小相等，方向相反(2)2p ，及E由pp kPbm2mEkPb 得 mEkPb 又因核反应释放的能量只转化为两者的动能，EEE5.41 MeV k故kPbE 。k解得粒子从钋核中射出时的动能5.31 MeVE 。k(3)反冲核的动能0.10 MeVPb 课后练习答案： 1. 解析：核力是强相互作用力，氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的，可见核力远大于库仑力；微观粒子的质量非常小，万有引力小于库仑力，故D选项正确。 答案：D 2.解析：只有相邻质子间才存在核力，A、D错误；

15、中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，起到维系原子核稳定的作用，B正确；中等质量大小的核最稳定，C错误。 答案：B 3. 解析：核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒，其中质量数守恒并不是质量守恒。核反应过程中往往伴随着质量亏损，并有能量变化。若反应后质量减小，则释放出能量，反之则吸收能量，所以C选项正确。 答案：C 2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，mc并不4.解析：E是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。故A项错误，而B项正确；核反应中的质量亏损并不是质量消失，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项错误；在核反应中，质量

16、守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变成动质量，故D错误。 答案：B 2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，mc当物体获得一质能方程E5. 解析：2进行计算，mcE定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据所以B、D正确。 答案：B、D 264×10E92 kg。 kg10mEmc，得根据爱因斯坦质能方程6.解析：2 28c)×(310答案：D 7. 解析：能量守恒和动量守恒为普适定律，故以相等动能相向运动发生碰撞而湮灭的正负22mc22E，且22电子总能量为：Emcp，化为两个光子后

17、，总动量守恒且为零，故pkk2。mc Ehh2，即k答案：C 8.解析：质子和中子结合成氘核时，总质量减小了，即质量亏损mmmm。依据质321能方程可知，放出的能量为 22mcE。 )cmm(m321答案：D 112pnH9. 解析：质子和中子生成氘核，要放出能量，核反应方程为：，由爱因斯坦质101能方程可知有能量的放出一定有质量的减少，所以mmm，D选项正确。 Dpn答案：D 3412HHHe 解析：根据核反应过程中质量数、电荷数守恒规律，可得X，即X为中10.0211子；在该反应发生前，反应物的总质量m(2.013 63.018 0) u5.031 6 u，反应后产物总质量1m(4.002 61.008 7) u5.011 3 u，总质量减少，出现了质量亏损，故该反应释放能量。 2答案：B 11. 解析：碳原子可以看成是6个氢原子与6个中子结合而成， 质量亏损： m6×1.007 825 u6×1.008 665 u12.000 000 u 0.098 940 u 比结合能为： 2mcE E 12120.098 940×931.5 MeV7.68 MeV。 12答案：0.098 940 u 7.68