物理(粤教版)选修3-5试题：第四章第四节核力与结合能

第四节核力与结合能[先填空]1．核力(1)定义：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．(2)特点：核力是一种很强的力，在约0.5×10－15m～2×10－15m的距离内主要表现为引力，在小于0.5×10－15m的距离内表现为强大的斥力，大于2×10－15m 核力就迅速减小到零，所以核力是一种短程力．2．重核和轻核排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核；排在比较靠前的叫轻核．[再判断]1．核力有时表现为引力，有时表现为斥力．(√)2．原子核中的中子数又称为原子序数．(×)3．所有的原子核中中子数等于质子数．(×)[后思考]原子核内只有相邻的核子间才存在相互作用的核力，不相邻的核子间不存在核力，这是为什么？【提示】因为核力是短程力，作用范围在2×10－15m左右，原子核内相邻核子间距在这个范围内，而不相邻核子间距已超过0.5×10－15～2×10－15m，故不存在核力作用．1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，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10－18m，作用强度则比电磁力小．2．核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．(2)核力是短程力．约在10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失．(3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用．(4)核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．3．原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．1．对核力的认识，下列说法正确的是()A．任何物体之间均存在核力B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．核力只存在于质子之间D．核力是弱相互作用的一种表现【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m的核子之间存在核力，核力是短程力，核力只发生在核子之间，是强相互作用．【答案】 B2．对原子核的组成，下列说法正确的是()【导学号：55272130】A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．自然界中不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子【解析】由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如1H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原1子核的稳定，故D正确.【答案】 D3．(多选)关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数少C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A错误B正确；原子核可以发生衰变，且原子序数大于或等于83的元素都有放射性，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确．【答案】BD1．核力是强相互作用力，只存在于相邻核子之间．2．核力的存在与核子是否带电及电性无关．3．原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关．[先填空]1．两个典型核反应方程(1)用γ光子照射氘核，使它分解的核反应方程为：γ＋21H→11H＋10n(2)一个中子和一个质子结合成氘核的核反应方程为：1H＋10n→21H＋γ1(3)由于核子间存在强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是要提供一定的能量．2．结合能：核子结合成原子核时也会放出一定的能量．这个能量叫做原子核的结合能．3．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比叫平均结合能．4．爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2.[再判断]1．氘核分解为质子和中子时，要放出能量．(×)2．结合能反映了一个原子核结合的紧密程度，结合能越大，原子核越稳定．(×)3．由于核反应存在质量亏损，所以反应前后质量不守恒，但能量是守恒的．(×)[后思考]有人认为所有的核反应都伴随着质量亏损．故都释放核能，这种说法对吗？【提示】不对．例如一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要用γ光子照射获得等于或大于2.2 MeV 的能量，这个核反应才能实现．可见有的核反应释放能量，有的核反应吸收能量，无论是吸收的还是放出的能量在核反应中均称为核能．1．平均结合能与原子核稳定的关系(1)平均结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，平均结合能越大，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，平均结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，平均结合能较大，表示原子核较稳定.(3)当平均结合能较小的原子核转化成平均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．2．对质量亏损的理解(1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒的规律．核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转变为能量．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.(2)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．3．对质能方程的理解(1)爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系ΔE＝Δmc2，或物体的质量与其总能量的数量关系E＝mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，二者在数值上存在着简单的正比关系．(2)切记不要误认为亏损的质量转化为能量．核反应过程中质量亏损，是静止的质量减少，辐射γ光子的动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒．4．核能的计算(1)根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速的平方(c＝3×108 m/s)，即ΔE＝Δmc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏特(MeV)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ΔE＝Δm×931.5 MeV.4．下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核时放出能量，拆解原子核要吸收能量B．平均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，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要小【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正确；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均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平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，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选项错误．【答案】 A5．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的()【导学号：55272131】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．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E＝mc2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，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，故B、D对．【答案】BD6．取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】 4.3×10－12 J核能的两种计算方法1．若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2.2．若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.3．两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J。

HP HUOYEOUIFANXUNLIAN ............................... 05》活页规范训练 （时间：60分钟）考查知识点及角度难度及题号基础 中档 稍难 核力、结合能 1、23 质量亏损、核能的计算 4、5、6 7、8 9> 10 综合提升11 12 达标基训丨知识点一对核力及结合能的理解 1.关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是（）・ A ・原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功B. 原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能:D.不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大解析 原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需 要外力克服核力做功.当自由核子结合成原子核时，核力将做正功，释放能 量.对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能.不同原子核的 平均结合能不同.重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核 的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小.答案D2・下列对核力的认识正确的是（）.A. 任何物体之间均存在核力B. 核力广泛存在于自然界中的核子之间C. 核力只存在于质子之间 第四HP核力与结合能D.核力只发生在相距1.5X1015m的核子之间，大于0.8X10T5m为吸引力, 而小于0.8X1015m为斥力质子、中子和氛核的质量分别为加1、加2和加3,真空中光速为c,当质子和 中子结合成氛核时，放出的能量是解析 质子和中子结合成原子核氛核时，总质量减小了，即质量亏损△加= （加1+加2—加3）・依据质能方程可知，放出的能量为△ E= △〃/=（如+加2 — 加3）/・答案D（双选）用质子轰击锂核（］Li ）生成两个a 粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦解析 由核力的特点知道，只有相距1.5X10-15m 的核子之间才存在核力， 核力发生在质子与质子、质子与中子之间，由此知D 正确，A 、B 、C 错误. 答案D3•如图4一4一1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)・A.将原子核/分解为原子核B 、C 可能吸收能量B.将原子核0、£结合成原子核F 可能吸收能量C.将原子核/分解为原子核〃、F —定释放能量D.将原子核F 、C 结合成原子核〃一定释放能量解析 因B 、C 核子平均质量小于力的核子平均质量,会出现质量亏损，故放出核能，故A 错，同理可得B 、D 错，C 正确.答案C知识点二质量亏损、核能的计算根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E=mc 29这一关系叫4. 爱因斯坦质能方程.质子的质量为加卩，中子的质量为氨核的质量为加°, 下列关系式正确的是). A. nia =(2〃?p+2〃2n)C. nia >(2/w p +2w n )答案BB. /Wa ＜（2/H P +2/n n ） D.以上关系式都不正确 A • m^c 2 C ・(加3—ni2—nt i)c 2 B.(加 1+加2)C~D. (/H1 + 加2 —加 3)/)• 图 4—4—1质能方程的实验.已知质子的初动能是0.6 MeV,质子、a粒子和锂核的质量分别是 1.007 3 u> 4.0015 u 和7.016 0 u.已知lu 相当于931.5 MeV,则下列叙述中正确的是（）.A.此反应过程质量减少0.010 3 uB.生成的两个a粒子的动能之和是18.3 MeV,与实验相符C.核反应中释放的能量是18.9 MeV,与实验相符D.生成的两个a粒子的动能之和是19.5 MeV,与实验相符答案CD7・原子质量单位为in lu相当于931.5 Me V的能量，真空中光速为c,当质量分别为加1和加2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是（）. A. （M— m| — /«2）w c2B・（/«]+/W2—W M X931・5JC・（加i+加2一M）/ D・（加i+加2一M）X931・5 eV解析在核能计算时，如果质量的单位是kg,则用△ E= A me2进行计算，如果质量的单位是u,则利用lu相当于931.5 MeV的能量计算，即厶E=卜wX931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错.答案C8.（双选）一个质子和一个中子结合成気核，同时放出Y光子，核反应方程是;H+on—：H+丫，以下说法中正确的是（）.A.反应后気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. Y光子的能量为△加c?,Am为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速D.因存在质量亏损Am,所以“物质不灭”的说法不正确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，会出现质量亏损，反应中氛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.答案AC9.历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0・5 MeV的质子；H轰击静止的£X,生成两个动能均为8.9 MeV的；He・（l MeV=1.6X 10 13 J）（1）上述核反应方程为_____________________________________ .（2）质量亏损为解析⑴根据电荷数和质量数守恒可写出核反应方程为；H+］X—扌He+扌He 或jH+jLi—zHe+zHe.（2）设反应前质子的动能为£ko,反应后扌He的动能为£k,由于质量亏损而释放的能量为A£=2E k一Eko=（2X8.9一0.5） MeV = 17.3 MeV,根据爱因斯坦质能方程，有NE 17.3 X 1.6 X10-13_29卜m===(3.0X10*) 2 kg=3.1X10 kg.答案⑴;H+]X―zHe+lHeC或;H+】Li―扌He+扌He) (2)3.1 X10"29 10・已知氮核质量加N= 14・007 53u,氧核质量叫=17・004 54u,氨核质量加血= 4.003 87 u,质子质量/w H = 1.008 15 u,试判断核反应骂N+扌He—%O+；H是吸能反应还是放能反应？能量变化为多少?解析反应前总质量眛+加He= 18.011 40 U庾应后总质量〃S+MH =18・012 69 U,因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为［伽。

第四章 原子核第四节 核力与结合能A 级 抓基础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，则三种力从大到小的顺序是( )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 ．核力、库仑力、万有引力解析：核力是核子之间的一种强相互作用，其相互作用力巨大，远超过两个质子之间的库仑力，两质子之间的万有引力远小于库仑力，故选项D 正确．答案：D2．质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E ，则( ) A ．氘核的平均结合能是E B ．氘核的结合能是EC ．氘核中质子与中子间没有相互作用力D ．质子与中子的总质量小于氘核的质量解析：质子与中子发生核反应，生成氘核，放出的能量为E ，从而得知氘核的结合能为E ，氘核的平均结合能为12E ，故A 错误，B 正确；氘核中质子与中子间存在核力作用，故C 错误；因为有能量放出，根据爱因斯坦质能方程知，有质量亏损，所以中子和质子的总质量大于氘核的质量，故D 错误．答案：B3．如图，原子核的平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象，下列说法正确的是( )A ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要释放能量B ．若D 、E 能结合成F ，结合过程一定要吸收能量C ．若C 、B 能结合成G ，结合过程一定要释放能量D ．若F 、C 能结合成B ，结合过程一定要释放能量解析：由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，D 与E 的平均质量大于F 的平均质量，所以D 、E 结合成F ，平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A 正确，B 错误；由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，B 与C 的平均质量小于 G 的平均质量，所以若C 、B 能结合成G ，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故C 错误；由平均核子质量A 与原子序数Z 的关系图象可知，F 与C 的平均质量小于B 的平均质量，所以若C 、F 能结合成B ，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故D 错误．答案：A4．太阳因核聚变释放出巨大能量，同时其质量不断减少. 太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( )A ．1036kg B ．1018kg C ．1013 kgD ．109kg解析：根据ΔE ＝Δmc 2得： Δm ＝ΔE c 2＝4×1026()3×1082kg ＝4.4×109kg ，故D 正确．答案：D5．氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m 1、m 2、m 3、m 4，氘核与氚核结合成一个氦核并释放一个中子： 21H ＋31H →42He ＋10n.对于这个反应，以下看法正确的是( )A ．氘核和氚核的平均结合能比氦核大，所以该反应会释放核能B ．氘核和氚核的核子的平均质量比氦核大，所以该反应会吸收一定的能量C ．对应的质量亏损是Δm ＝m 1＋m 2－()m 3＋m 4D ．反应中释放的核能为()m 3＋m 4－m 1－m 2c 2解析：根据平均结合能与核子数目的关系可以知道，氘核和氚核的平均结合能比氦核的平均结合能小，所以该反应会释放核能，故A 错误；氘核和氚核的核子的平均质量比氦核大，所以该反应的过程中由质量亏损，会释放一定的能量，故B 错误；根据质量之间的关系可以知道对应的质量亏损是Δm ＝m 1＋m 2－()m 3＋m 4，故C 正确；该反应是轻核的聚变，根据质能方程可以知道，反应中释放的核能为(m 1＋m 2－m 3－m 4)c 2，故D 错误．答案：CB 级 提能力6．(多选)光子的能量为h ν，动量的大小为h νc .如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则下列说法错误的是( )A ．衰变后的原子核仍然静止B ．衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动C ．该过程中质量亏损为h νc 2D ．该过程中质量亏损大于h νc2解析：由动量守恒知，衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动，故A 错误、B 正确；h νc2仅仅是光子对应的质量亏损，而原子核具有动能，还对应部分质量亏损，故C错误、D正确．答案：AC7．放射性物质碘131的衰变方程为131 53I→131 54Xe＋Y，若131 53I的质量为m1，131 54Xe的质量为m2，Y粒子的质量为m3.真空中的光速为c，则下列说法中正确的是( )A．Y粒子具有很强的电离本领B．Y粒子具有很强的穿透本领C．核反应中释放出的核能为(m1－m2－m3)c2D．核反应中释放出的核能为(m1－m2－m3)c解析：根据核电荷数守恒可知，Y的核电荷数为53－54＝－1，质量数为 131－131＝0，则Y是 0－1e，即为β粒子，而α射线具有很强的电离本领，γ射线具有很强的穿透本领，故A、B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1－m2－m3，根据质能方程，那么这个核反应中释放的核能ΔE＝Δmc2＝( m1－m2－m3)c2，故C正确，D错误．答案：C8．原子质量单位为u，1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1 kg和m2 kg 的原子核结合为质量为M kg的原子核时释放出的能量是( )A．(M－m1－m2)u·c2B．(m1＋m2－M)u×931.5 JC．(m1＋m2－M)c2D．(m1＋m2－M)×931.5 eV解析：在核能计算时，如果质量的单位是kg，则用ΔE＝Δmc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即ΔE＝Δm×931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误．答案：C9．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为( ) A．21.04 MeV B．35.56 MeVC．77.64 MeV D．92.16 MeV解析：6个中子和6个质子可结合成3个α粒子，放出能量3×28.30 MeV＝84.9 MeV，3个α粒子再结合成一个碳核，放出7.26 MeV能量，故6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放能量为84.9 MeV ＋7.26 MeV＝92.16 MeV.故选D.答案：D10．原来静止的原子核a b X发生α衰变时，放出α粒子的动能为E0.假设衰变时产生的能量全部以动能的形式释放出来，则在此衰变过程中的质量亏损是( )A.E0c2B.E0（a－4）c2C.（a－4）E0cD.aE0（a－4）c解析：α粒子与新核质量比为4a－4，衰变过程满足动量守恒，即mαvα＝m新·v新，根据动量和动能的关系p2＝2m·E k可知，新核动能为4a－4E0.由ΔE＝Δmc2，得Δm＝E0＋4a－4E0c2＝aE0（a－4）c2，故D选项正确．答案：D11．三个α粒子结合成一个碳12，已知碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u(1 u ＝1.66×10－27 kg)．(1)写出核反应方程．(2)这个核反应放出的能量是多少焦耳？(3)这个能量合多少MeV?解析：(1)342He→126C＋ΔE.(2)Δm＝3×4.002 6 u－12.000 0 u＝0.007 8 u＝12.948×10－30kg，ΔE＝Δmc2＝1.165×10－12 J.(3)ΔE＝1.165×10－12 J＝7.28 MeV.答案：(1)342He→12 6C＋ΔE (2)1.165×10－12 J(3)7.28 MeV。

第四节核力与结合能[先填空]1．核力(1)定义：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．(2)特点：核力是一种很强的力，在约0.5×10－15m～2×10－15m的距离内主要表现为引力，在小于0.5×10－15m的距离内表现为强大的斥力，大于2×10－15m 核力就迅速减小到零，所以核力是一种短程力．2．重核和轻核排在周期表比较靠后的元素对应的原子核叫做重核；排在比较靠前的叫轻核．[再判断]1．核力有时表现为引力，有时表现为斥力．(√)2．原子核中的中子数又称为原子序数．(×)3．所有的原子核中中子数等于质子数．(×)[后思考]原子核内只有相邻的核子间才存在相互作用的核力，不相邻的核子间不存在核力，这是为什么？【提示】因为核力是短程力，作用范围在2×10－15m左右，原子核内相邻核子间距在这个范围内，而不相邻核子间距已超过0.5×10－15～2×10－15m，故不存在核力作用．1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用(1)引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状．万有引力是长程力．(2)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．(3)强力：即强相互作用，在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，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10－18m，作用强度则比电磁力小．2．核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．(2)核力是短程力．约在10－15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10－15 m时为引力，距离小于0.8×10－15 m时为斥力，距离为10×10－15 m时核力几乎消失．(3)核力具有饱和性．核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用．(4)核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．3．原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．1．对核力的认识，下列说法正确的是()A．任何物体之间均存在核力B．每个核子只跟邻近的核子发生核力作用C．核力只存在于质子之间D．核力是弱相互作用的一种表现【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m的核子之间存在核力，核力是短程力，核力只发生在核子之间，是强相互作用．【答案】 B2．对原子核的组成，下列说法正确的是()【导学号：55272130】A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使非常多的质子组成原子核C．自然界中不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子【解析】由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”——库仑力，A、B错误；自然界中存在只有一个质子的原子核，如1H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原1子核的稳定，故D正确.【答案】 D3．(多选)关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数少C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，核力具有饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在【解析】由稳定核的质子数与中子数的关系图象可知，质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多，故A错误B正确；原子核可以发生衰变，且原子序数大于或等于83的元素都有放射性，故C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，故D正确．【答案】BD1．核力是强相互作用力，只存在于相邻核子之间．2．核力的存在与核子是否带电及电性无关．3．原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关．[先填空]1．两个典型核反应方程(1)用γ光子照射氘核，使它分解的核反应方程为：γ＋21H→11H＋10n(2)一个中子和一个质子结合成氘核的核反应方程为：1H＋10n→21H＋γ1(3)由于核子间存在强大的核力，要把原子核拆散成核子，需要克服核力做功，也就是要提供一定的能量．2．结合能：核子结合成原子核时也会放出一定的能量．这个能量叫做原子核的结合能．3．平均结合能：原子核的结合能与核子数之比叫平均结合能．4．爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2.[再判断]1．氘核分解为质子和中子时，要放出能量．(×)2．结合能反映了一个原子核结合的紧密程度，结合能越大，原子核越稳定．(×)3．由于核反应存在质量亏损，所以反应前后质量不守恒，但能量是守恒的．(×)[后思考]有人认为所有的核反应都伴随着质量亏损．故都释放核能，这种说法对吗？【提示】不对．例如一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要用γ光子照射获得等于或大于2.2 MeV 的能量，这个核反应才能实现．可见有的核反应释放能量，有的核反应吸收能量，无论是吸收的还是放出的能量在核反应中均称为核能．1．平均结合能与原子核稳定的关系(1)平均结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，平均结合能越大，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，平均结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，平均结合能较大，表示原子核较稳定.(3)当平均结合能较小的原子核转化成平均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．2．对质量亏损的理解(1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒的规律．核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转变为能量．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.(2)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．3．对质能方程的理解(1)爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系ΔE＝Δmc2，或物体的质量与其总能量的数量关系E＝mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，二者在数值上存在着简单的正比关系．(2)切记不要误认为亏损的质量转化为能量．核反应过程中质量亏损，是静止的质量减少，辐射γ光子的动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒．4．核能的计算(1)根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速的平方(c＝3×108 m/s)，即ΔE＝Δmc2.(2)根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏特(MeV)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ΔE＝Δm×931.5 MeV.4．下列关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有()A．核子结合成原子核时放出能量，拆解原子核要吸收能量B．平均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，重核的结合能和平均结合能都大D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要小【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正确；平均结合能越大的原子核越稳定，但平均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平均结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C选项错误；中等质量原子核的平均结合能比轻核的大，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选项错误．【答案】 A5．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的()【导学号：55272131】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．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E＝mc2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，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，故B、D对．【答案】BD6．取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)【解析】组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mα结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.【答案】 4.3×10－12 J核能的两种计算方法1．若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2.2．若以原子单位“u”为质量亏损单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.3．两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J。