专题-第三节-核力与结合能-题型分析(2019人教版选择性必修第三册)

专题核力与结合能题型分析专题一结合能的理解应用例1下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．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C．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D．中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大解析核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，A选项错；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，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确．答案D归纳总结：要正确理解结合能和比结合能两个概念，比结合能和核子数的乘积就是结合能.中等质量原子核的比结合能大于重核、轻核的比结合能，但结合能大小由比结合能与原子核内核子数的乘积来决定．专题二质量亏损和核能的应用例2卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子.发现质子的核反应方程为：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.已知氮核质量为mN＝14.00753u，氧核的质量为m0＝17.00454u，氦核质量mHe＝4.00387u，质子（氢核）质量为mp＝1.00815u（已知：1uc2＝931MeV，结果保留2位有效数字）.求：（1）这一核反应是吸收能量还是放出能量的反应？相应的能量变化为多少？（2）若入射氦核以v0＝3×107m/s的速度沿两核中心连线方向轰击静止氮核.反应生成的氧核和质子同方向运动，且速度大小之比为1∶50.求氧核的速度大小.解析（1）Δm＝mN＋mHe－m0－mp＝－0.00129u，ΔE＝Δmc2＝－1.20MeV，故这一核反应是吸收能量的反应，吸收的能量为1.20MeV.（2）mHev0＝mHvH＋m0v0，又v0∶vH＝1∶50，解得v0＝1.8×106m/s.答案（1）吸收能量的反应吸收1.20MeV（2）1.8×106m/s归纳总结：核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转化为能量．物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量．另外，质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的．专题三质量亏损和核能的计算例3氘核和氚核聚变时的核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，已知eq\o\al(2,1)H的平均结合能是1.09MeV，eq\o\al(3,1)H的平均结合能是2.78MeV，eq\o\al(4,2)He的平均结合能是7.03MeV，则该核反应释放的能量为________MeV.解析聚变反应前氘核和氚核的总结合能E1＝(1.09×2＋2.78×3)MeV＝10.52MeV.反应后生成的氦核的结合能E2＝7.03×4MeV＝28.12MeV.由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量为ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52)MeV＝17.6MeV.答案17.6归纳总结：计算核能的两种方法：(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)利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．专题四根据能量守恒和动量守恒来计算结合能例4一静止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能．(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量．解析(1)由已知得eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He.(2)设反冲核的速度为v，由动量守恒可知：mv0＝Mv，即v＝eq\f(mv0,M).(3)由质能方程可知ΔE＝Δmc2＝eq\f(1,2)mveq