第5章 5．1核能来自何方

1、.51核能来自何方学 习 目 标知 识 脉 络1.知道核力的概念与特点重点2.理解结合能的概念，知道核反响中的质量亏损重点、难点3.掌握爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系、会计算核反响中的能量问题重点、难点强 大 的 核 力1核子质子和中子统称为核子2核力1定义：组成原子核的核子之间存在着的一种特殊的力，这种力叫核力2特点：核力是强互相作用力，在它的作用范围内，核力比库仑力和万有引力大的多核力是短程力，作用间隔 只有1015 m的数量级，每个核子只能对跟它邻近的少数粒子发生显著作用，超过了作用间隔 ，核力会迅速减小到零1原子核内的质子间均存在核力和库仑力×2原子核中粒子所受的万有

2、引力和电磁力可以到达平衡×3核力是强互相作用，在任何情况下都比库仑力大×原子核是由中子和质子组成的，在原子核狭小的空间里，带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？【提示】组成原子核的相邻的核子间存在核力1核力的性质1核力是四种互相作用中的强互相作用强力的一种表现2核力是短程力约在1015 m数量级时起作用，间隔 大于0.8×1015 m时为引力，间隔 小于0.8×1015 m时为斥力，间隔 为10×1015 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核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质

3、子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用5核力按力的分类上看，属于按性质分的力，而不是按效果分的力，与重力、弹力、摩擦力一样属于性质力2四种互相作用第一种互相作用是万有引力，与核力相比，在核力作用的范围内万有引力约为其核力的，第二种是电磁力，与核力相比，在核力作用的范围内，电磁力约为其核力的，第三种是原子核内存在的强互相作用的核力，第四种是原子核内存在的弱互相作用力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：假设质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的间隔 增大，核力和电磁力都会减

4、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缺乏以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了假设只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有互相吸引的核力，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由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，假设再增大原子核，一些核子间的间隔 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，以下说法正确的选项是 A任何物体之间均存在核力B每个核子跟所有的核子都发生核力作用C核力只存在于质子之间D核力只发生在相距1.5×1015 m的核子之间，大于0.8&#

5、215;1015 m为吸引力，而小于0.8×1015 m为斥力【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5×1015 m的核子之间存在核力，核力发生在核子之间，核力是强互相作用，故D正确【答案】D2对原子核的组成，以下说法正确的选项是 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自然界中原子核都由质子和中子组成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H，C错误；较大质量的原子核

6、内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确. 【答案】D3多项选择关于原子核中质子和中子的说法，正确的选项是 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】BD(1)核力是强互相作用力，只存在于相邻核子之间.(2)核力的

7、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. 结 合 能1结合能核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量，叫做该原子核的结合能2平均结合能核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量叫做平均结合能，它等于核的结合能跟核子数的比值3结合能的计算1质量亏损：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2质能方程爱因斯坦的质能方程指出，物体的质量跟它的能量有一定的联络假如物体质量增加或减少了m，物体的能量相应会增加或减少E，它们的关系是Emc2，式中c为真空中的光速3核能的计算原子核释放能量时，要产生质量亏损，根据质能方程Emc2计算核能

8、时，可以先计算质量亏损m，再代入质能方程求出核能1原子核的核子数越多，平均结合能越大×2质量亏损是因为这部分质量转化为能量×3平均结合能越大，核子结合得越结实，原子越稳定有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？【提示】不对在核反响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，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化1对平均结合能的理解1平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定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，中等质量的核平均结合能最大、最稳定3当平均结合能较

9、小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时，就要释放核能2对质能方程和质量亏损的理解1质能方程质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着亲密的联络，其关系是Emc2.2质量亏损质量亏损，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，那么总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写为Emc2.3核能的计算方法1根据质量亏损计算根据核反响方程，计算核反响前后的质量亏损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

10、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Em×931.5 MeV.其中m的单位是u，E的单位是MeV.4以下关于平均结合能的说法正确的选项是 A核子数越多，平均结合能越大B核子数越多，平均结合能越小C结合能越大，平均结合能越大D平均结合能越大，原子核越稳定【解析】中等质量核的平均结合能比轻核和重核的平均结合能都大，故A、B、C均不正确平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越结实，原子核越稳定，故D正确【答案】D5多项选择关于爱因斯坦质能方程，以下说法正确的选项是 AEmc2中的E是物体以光速c运动的动能BEmc2是物体各种形式能的总和C由Emc2知，在核反响中

11、亏损的质量m转化成能量E放出D由Emc2知，在核反响中亏损的静质量转化为动质量被放出的能量带走【解析】爱因斯坦的质能方程Emc2说明，物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，故A错误，B正确Emc2说明，在核反响中亏损的质量m将产生Emc2的能量，只是以另一种形态的质量动质量释放出来，与这部分质量m相对应的能量为mc2，而绝不是质量转化为能量了，故C错误，D正确【答案】BD6三个粒子结合成一个碳C，碳原子的质量为12.000 0 u，氦原子的质量为4.002 6 u1 u1.66×1027 kg1写出核反响的方程；2这个核反响放出的能量是多少焦？3这个能量合多少MeV?【解析】13HeCE2m3×4.002 6 u12.000 0 u0.007 8 um0.007 8×1.66×1027 kg1.294 8×1029 kgEmc21.165×1012 J.3EeV7.28×106 eV7.28 MeV.【答案】13HeCE21