核力与结合能

1、122m mF =Gr引引122q qF= kr库库一、核力及其性质中子中子质质子子原子核示意图原子核示意图1. 1. 核力核力：能够把核中的各种核子联系在能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做一起的强大的力叫做核力。核力。2. 核力是核力是短程力短程力。约在。约在 10-15m量级时起作用，距离量级时起作用，距离大于大于0.810-15m时为时为引力引力, 距离为距离为1.510-15m时核力时核力几乎消失，距离小于几乎消失，距离小于0.810-15m时为时为斥力斥力，因此核，因此核子不会融合在一起。子不会融合在一起。1.1. 核力是四种相互作用中的核力是四种相互作用中的强相互作用（强

2、力）强相互作用（强力）的的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多。3. 核力具有核力具有饱和性饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。 特特 点点1.1.万有引力：万有引力：引力主要在宏观和宇宙尺度上引力主要在宏观和宇宙尺度上“独独领风骚领风骚”。是引力使行星绕恒星转动，并且联系。是引力使行星绕恒星转动，并且联系着星系团，决定了宇宙的现状和未来。着星系团，决定了宇宙的现状和未来。四种相互作用3.3.强相互作用：强相互作用：在原子核内，强力将核子束

3、在原子核内，强力将核子束缚在缚在一一起。起。2.2.电磁力：电磁力：在原子核外，电磁力使电子结合成分在原子核外，电磁力使电子结合成分子，使分子结合成液体与固体。子，使分子结合成液体与固体。电磁力和万有引力都是电磁力和万有引力都是“长程力长程力”，即它们可以，即它们可以作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小作用到无限远的距离，当然距离越远，力就越小4.4.弱相互作用：弱相互作用：弱相互作用是引起原子核弱相互作用是引起原子核衰变衰变的原因，即引起中子质子转变的原因。弱相互的原因，即引起中子质子转变的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为作用也是短程力，其力程比强力更短，为101018

4、18m m，作用强度则比电磁力小。，作用强度则比电磁力小。例例1.(1.(多选多选) )核力的特点是核力的特点是( () )A.A.核力是一种强相互作用核力是一种强相互作用B.B.核力是一种长程力，任意两个核子间都存在核力核力是一种长程力，任意两个核子间都存在核力C.C.核力只发生在质子之间或质子和中子间，中子间不核力只发生在质子之间或质子和中子间，中子间不存在核力存在核力D.D.核力具有饱和性核力具有饱和性【解析【解析】选选A A、D D。核力是一种强相互作用，。核力是一种强相互作用，A A正确；但正确；但是核力是一种短程力，仅仅存在于相邻的核子之间，是核力是一种短程力，仅仅存在于相邻的核子

5、之间，相邻的核子可以是质子和质子，也可以是质子和中子，相邻的核子可以是质子和质子，也可以是质子和中子，还可以是中子和中子，因此还可以是中子和中子，因此B B、C C错误，错误，D D正确。正确。AD1.1.为什么核电荷数越多的原子核越不稳定？为什么核电荷数越多的原子核越不稳定？提示：提示：核电荷数越多的原子核中，有些核子之间的距核电荷数越多的原子核中，有些核子之间的距离越来越大，随着距离增大，核力和质子间的斥力都离越来越大，随着距离增大，核力和质子间的斥力都减小，但核力减小得更快，当原子核大到一定程度时，减小，但核力减小得更快，当原子核大到一定程度时，核力会小于质子间的斥力，原子核就不稳定了。

6、核力会小于质子间的斥力，原子核就不稳定了。2.2.核力与核子是否带电有没有关系？核力与核子是否带电有没有关系？提示：提示：核力不只发生在质子间，也发生在中子间或质核力不只发生在质子间，也发生在中子间或质子与中子间，与核子是否带电无关。子与中子间，与核子是否带电无关。三 结合能 要将原子核拆散成单个核子，一定要吸收巨大的能量nHH101121HnH211011 当光子能量等于或大于2.22MeV时，这个反应才会发生 一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量 注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具注意：结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量有

7、的能量，而是为把核子分开而需要的能量说明： 比结合能越大，表示原子核中核子结合比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。得越牢固，原子核越稳定。2、比结合能、比结合能结合能核子数=例例2 关于原子核的结合能，下列说法正确的是（关于原子核的结合能，下列说法正确的是（ ） .原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量的最小能量 B.一重原子核衰变成一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C. 铯原子核铯原子核( )的结合能小于

8、铅原子核的结合能小于铅原子核( )的结合的结合能能 D.比结合能越大，原子核越不稳定比结合能越大，原子核越不稳定 .自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能最自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能最大于该原子核的结合能大于该原子核的结合能ABC【解析解析】选选A、B、C。结合能是把核子分开所。结合能是把核子分开所需的最小能量，选项需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变正确；一重原子核衰变成成粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子粒子和另一原子核，存在质量亏损，核子比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大比结合能增大，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，选项于原来重核的结合能，选

9、项B正确；核子数越正确；核子数越多，结合能越大，选项多，结合能越大，选项C正确；比结合能也叫正确；比结合能也叫平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的平均结合能，比结合能越大，分开核子所需的能量越大，原子核越稳定，选项能量越大，原子核越稳定，选项D错误；自由错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项等于该原子核的结合能，选项E错误。错误。 从相对论得出，物体的能量和质量从相对论得出，物体的能量和质量之间存在如下密切联系。之间存在如下密切联系。2mcE 四、爱因斯坦的质能方程四、爱因斯坦的质能方程表明：表明：物体具有的能量

10、与它的质量之物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系。间存在着简单的正比关系。 把组成原子核的核子的质量与原把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损。子核的质量之差叫做核的质量亏损。 核子在结合成原子核时出现质量亏损，所以核子在结合成原子核时出现质量亏损，所以要放出能量，大小为：要放出能量，大小为：2mcE112011n+ HH + 书上书上P81例题例题2.19 MeV= 1.10 MeV2OZABCDEFFe核子平均质量核子平均质量OFe平均结合能平均结合能DEFABCz【例例3 3】 下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是( () ) A A爱因斯坦质能方程反

11、映了物体的质量就是能量，爱因斯坦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它们之间可以相互转化 B B由由E Emcmc2 2可知，能量与质量之间存在着正比关系，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可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度 C C核反应中发现的核反应中发现的“质量亏损质量亏损”是消失的质量转变是消失的质量转变为能量为能量 D D因为在核反应中产生能量，有质量的转化，所以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系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒B【例例4】 (多选多

12、选) 关于质能方程，下列哪些说法是关于质能方程，下列哪些说法是正确的正确的() A质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量质量转化为能量 B物体获得一定的能量，它的质量也相应地物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值增加一定值 C物体一定有质量，但不一定有能量，所以物体一定有质量，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某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的系的BD课后题课后题1从以下几个方面比较核反应与化学反应的相同和不同从以下几个方面比较核反应与

13、化学反应的相同和不同之处之处（1 1）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？）它们分别涉及四种基本相互作用的哪一种？（2 2）每种反应分别改变了或重新安排了什么？）每种反应分别改变了或重新安排了什么？课后课后3证明：证明： 碳原子的摩尔质量为碳原子的摩尔质量为M=12g/mol，所以，所以一个碳一个碳原子质量原子质量为为m=M/NA=1.99310-26kg 所以所以1u=m/12=1.660610-27kg 代入公式代入公式E=mc2得：得： E=1.492410-10J=931MeV 1 1( (多选多选) )对于核力，以下说法正确的是对于核力，以下说法正确的是( )( ) A A核力是弱

14、相互作用，作用力很小核力是弱相互作用，作用力很小 B B核力是强相互作用，是强力核力是强相互作用，是强力 C C核子之间的距离小于核子之间的距离小于0.80.810101515m m时，核时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起力表现为斥力，因此核子不会融合在一起 D D核力就是电磁力核力就是电磁力BC2 2对公式对公式E Emcmc2 2，下列说法正确的是，下列说法正确的是( )( )A A能量可以转化为质量能量可以转化为质量 B B质量可以转化为能量质量可以转化为能量C C能量的转化与质量的转化是成比例的能量的转化与质量的转化是成比例的D D在核反应中，能量与质量都不守恒在核反应中，能量

15、与质量都不守恒C3 3、( (多选多选) )对结合能、比结合能的认识，下列说法正确对结合能、比结合能的认识，下列说法正确的是的是( () )A.A.核子结合为原子核时，一定释放能量核子结合为原子核时，一定释放能量B.B.核子结合为原子核时，可能吸收能量核子结合为原子核时，可能吸收能量C.C.结合能越大的原子核越稳定结合能越大的原子核越稳定D.D.比结合能越大的原子核越稳定比结合能越大的原子核越稳定AD【规范解答【规范解答】选选A A、D D。由自由核子结合成原子核的过。由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量。反之，将原子核分程中，核力做正功，释放出能量。反之，将原子核分开变为自

16、由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即开变为自由核子，它需要吸收相应的能量，该能量即为结合能，故为结合能，故A A正确，正确，B B错误；对核子较多的原子核的错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故大小反映了原子核的稳定性，故C C错误，错误，D D正确。正确。4.(20144.(2014北京高考北京高考) )质子、中子和氘核的质量分别为质子、中子和氘核的质量分别为m m1 1、m m2 2和和m m3 3。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释。当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量

17、是放的能量是(c(c表示真空中的光速表示真空中的光速) )( () )A.(mA.(m1 1+m+m2 2-m-m3 3)c B.(m)c B.(m1 1-m-m2 2-m-m3 3)c)cC.(mC.(m1 1+m+m2 2-m-m3 3)c)c2 2 D.(m D.(m1 1-m-m2 2-m-m3 3)c)c2 2【解析解析】选选C C。由题意可知，质量的变化量。由题意可知，质量的变化量mm=m=m1 1+m+m2 2- -m m3 3；根据质能方程；根据质能方程E=mcE=mc2 2计算释放的能量为计算释放的能量为E=(mE=(m1 1+m+m2 2-m-m3 3)c)c2 2。C5.(20125.(2012江苏高考江苏高考) )一个中子与某原子核发生核反应，一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应