第三章 4 原子核的结合能
第4节 原子核的结合能
第4节原子核的结合能学习目标核心提炼1.理解原子核的结合能的概念。
3个概念——结合能、平均结合能、质量亏损1个方程——ΔE＝Δmc22.知道质量亏损的概念，了解爱因斯坦的质能方程。
3.学会根据质能方程和质量亏损的概念进行核能的计算。
一、原子核的结合能和结合能的计算1.结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中所释放出的能量。
2.质量亏损：原子核的静质量都小于构成它的所有核子单独存在时的总静质量，核反应中质量的减少称为质量亏损。
3.爱因斯坦的质能方程：物体的能量和质量之间存在着密切的确定联系，即E＝mc2。
物体质量发生变化时，它的能量也按照这一关系式发生相应的变化，即ΔE ＝Δmc2。
思考判断(1)一切原子核均具有结合能。
()(2)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高。
()(3)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定。
()(4)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量。
()答案(1)√(2)√(3)×(4)×二、平均结合能曲线1.平均结合能：把原子核的结合能ΔE除以核子数A，即ΔEA称为原子核的平均结合能，也叫比结合能。
平均结合能越大，核就越稳定。
2.由原子核的平均结合能曲线可以看出(1)平均结合能越大，取出一个核子就越困难，核就越稳定，平均结合能是原子核稳定程度的量度；(2)曲线中间高两头低，说明中等质量的原子核的平均结合能最大，近似于一个常数，表明中等质量的核最稳定；(3)质量较大的重核和质量较小的轻核平均结合能都较小，且轻核的平均结合能还有些起伏。
3.核聚变：两个轻核结合成较重的单个原子核释放出能量的过程叫核聚变。
4.核裂变：一个重核分裂为两个(或多个)中等质量的核时释放出核能的过程叫核裂变。
思考判断(1)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。
()(2)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。
()(3)平均结合能越大，原子核中核子结合得越牢固。
核技术应用题库
核技术应用题库第一章核技术及应用概述1、什么是核技术？答：核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。
2、广义地说，核技术分为哪六大类？答：广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。
3、核能利用与核武器主要利用的什么原理，其主要应用有哪些？答：主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。
4、什么是核分析技术，其特点是什么？答：在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。
特点：1.灵敏度高。
比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。
个别的灵敏度可能更高。
2.准确。
3.快速。
4.不破坏样品。
5.样品用量极少。
比如，可以少到微克数量级。
5、什么示放射性示踪技术，有哪几种示踪方式？答：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。
有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。
2)将示踪原子与待研究物质完全混合。
3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。
6、研究植物的光合作用过程是利用的核技术的哪个方面？答：放射性示踪。
7、什么是核检测技术，其特点是什么？答：核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。
特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。
原子核的结合能
932.80 MeV
练习2：已知1个质子的质量mp=1.007 277u，1个中子 的质量mn=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释
放的能量。
28.30 MeV
A
12
问题三：核稳定程度的量度----
【讨论与交流】
比结合能
结合能越大原子核是不是越难被拆散？ 即结合能的
物体的能量和
质量之间存在密切
的联系，他们的关
系是：
质
Emc2
能 方
核子在结合成
程
爱因斯坦
原子核时出现质量
亏损，要放出能量，
大小为：
Emc2
A
8
问题二：核能的计算---爱因斯坦的质能方程
1 0n 1 1 H 1 2H
反应前质量/kg
反应后质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
1.6 3A .51 1 01 19 01 136 0Me2 v.1M 9 10ev
问题二：核能的计算---爱因斯坦的质能方程
Emc2
核能 质量亏损
计算结合能时，先计算 质量亏损Δm，在带入 质能方程求出结合能
计算任意核反应中释放 的核能，先计算质量亏 损Δm，在带入质能方 程求出核能。
A
Байду номын сангаас
11
练习1：原子质量单位1u=1.6606×-27kg。试证明，1 原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．光速 c=3×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
反应前质量/kg
反应后质量/kg
mn
第三章 4 原子核的结合能
4原子核的结合能[学习目标] 1.理解原子核的结合能和比结合能的概念，了解比结合能曲线.2.知道质量亏损的概念，了解爱因斯坦的质能方程，并能根据质能方程进行核能的计算．一、原子核的结合能和比结合能曲线1．结合能：核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫做原子核的结合能．2．比结合能：把原子核的结合能ΔE除以核子数A，即ΔEA称为原子核的比结合能．比结合能越大，核就越稳定．3．比结合能曲线(如图1所示)图1由原子核的比结合能曲线可以看出：第一，比结合能越大，取出一个核子就越困难，核就越稳定，比结合能是原子核稳定程度的量度；第二，曲线中间高两头低，说明中等质量的原子核的比结合能最大，近似于一个常数，表明中等质量的核最稳定；第三，质量较大的重核和质量较小的轻核比结合能都较小，且轻核的比结合能还有些起伏．二、原子核结合能的计算对质能方程和质量亏损的理解：(1)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密切的联系，其关系是E＝mc2.(2)质量亏损：核反应中原子核的质量小于组成它的核子的质量．(3)质量亏损与释放核能的关系：ΔE＝Δmc2.1．判断下列说法的正误．(1)组成原子核的核子越多，它的结合能就越高．(√)(2)结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定．(×)(3)自由核子结合为原子核时，可能吸收能量．(×)(4)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．(×)2．已知α粒子(42He)是由2个质子、2个中子组成的，取质子的质量m p＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量m n＝1.674 9×10－27kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27kg，真空中光速c＝3.0×108 m/s.则α粒子的结合能为________．(计算结果保留两位有效数字)答案 4.3×10－12 J解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差Δm＝(2m p＋2m n)－mαα粒子的结合能ΔE＝Δmc2代入数据得ΔE≈4.3×10－12 J.一、结合能与比结合能1．原子核的结合能结合能是指核子结合成原子核释放的能量，也等于将原子核的核子拆开时需要的能量．2．比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图2所示．图2从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小．3．比结合能与原子核稳定的关系(1)比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，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，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定．(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就能释放核能．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．例1下列关于结合能和比结合能的说法中，正确的是()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．重核与中等质量的原子核相比较，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答案 D解析核子结合成原子核时放出能量，原子核拆解成核子时吸收能量，A选项错误；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，其结合能比重核小，B、C选项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D选项正确．1．核子结合成原子核时一定释放能量，原子核分裂成核子时一定吸收能量，吸收或释放的能量越大，表明原子核的结合能越大．2．中等大小的原子核的比结合能最大，这些核最稳定．使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，原子核的比结合能都会增加，都要释放能量．针对训练1一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程为________________，该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________．答案10n＋11H―→21H Q 2解析核反应方程为：10n＋11H→21H核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫原子核的结合能．它的结合能与核子数之比，称做比结合能，由题意知氘核的核子数为2，所以比结合能为Q2.二、质量亏损和核能的计算1．质量亏损：所谓质量亏损，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．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部提供．2．质能方程E＝mc2(1)质能方程说明一定的质量总是跟一定的能量相联系．具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，E＝mc2，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是指物体所具有的各种能量的总和．(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；物体质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写成ΔE＝Δmc2.3．核能的计算方法(1)根据质量亏损计算：①根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损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．③利用原子质量单位u和电子伏特计算1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，ΔE＝Δm×931.5 MeV，其中Δm的单位为u，ΔE 的单位为MeV.(2)利用比结合能来计算核能．原子核的结合能＝原子核的比结合能×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，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．4．判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法(1)根据反应前后质量的变化情况进行判断，若质量减少即发生了质量亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量．(2)根据动能变化判断，若不吸收光子而动能增加则放出能量．例231H的质量是3.016 050 u，质子的质量是1.007 277 u，中子的质量为1.008 665 u．求：(质量亏损1 u相当于释放931.5 MeV的能量)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？答案(1)放出能量7.97 MeV(2)7.97 MeV 2．66 MeV解析(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是11H＋210n―→31H，反应前各核子总质量为m p＋2m n＝(1.007 277＋2×1.008 665) u＝3.024 607 u，反应后新核的质量为m H＝3.016 050 u，质量亏损为Δm＝(3.024 607－3.016 050) u＝0.008 557 u.因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应放出能量．释放的核能为ΔE＝0.008 557×931.5 MeV≈7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为ΔE≈7.97 MeV，它的比结合能为ΔE3≈2.66 MeV.核能的两种单位换算技巧1．若以kg为质量亏损Δm的单位，则计算时应用公式ΔE＝Δmc2，核能的单位为J.2．若以原子质量单位“u”为质量亏损Δm的单位，则ΔE＝Δm×931.5 MeV，核能的单位为MeV.3．两种单位的换算：1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J.针对训练2一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击，变成两个α粒子.已知质子的质量是1.672 6 ×10－27 kg，锂核的质量是11.650 5×10－27 kg，氦核的质量是6.646 6×10－27 kg.(1)写出上述核反应的方程；(2)计算上述核反应释放出的能量．答案(1)73Li＋11H→242He(2)2.691×10－12 J解析(1)73Li＋11H→242He(2)核反应的质量亏损Δm＝m Li＋m p－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27) kg＝2.99×10－29 kg释放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2 J＝2.691×10－12 J.1．(对结合能和比结合能的理解)(多选)关于原子核的结合能，下列说法正确的是() A．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B．一重原子核衰变成α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C．铯原子核(133 55Cs)的结合能小于铅原子核(208 82Pb)的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定答案ABC解析结合能是把核子分开所需的最小能量，选项A正确；一重原子核衰变成α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于原来重核的结合能，选项B正确；核子数越多，结合能越大，选项C正确；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D错误．2．(质能方程的理解)(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的()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答案BD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，所以B、D正确．3．(质量亏损和核能的计算)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是()A．E＝mc2定量地指出了物体具有的能量与其质量之间的关系B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损D．E＝mc2中的E是发生核反应时释放的核能答案 D解析爱因斯坦质能方程E＝mc2定量地指出了物体具有的能量与其质量之间的关系，E是物体的能量，故A正确，D错误；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确．4．(核能的计算)一个α粒子轰击硼(11 5B)核变成碳14和一个未知粒子，并放出7.5×105 eV的能量，写出核反应方程并求出反应过程中的质量亏损．答案42He＋11 5B→14 6C＋11H 1.3×10－30 kg解析根据质量数守恒和电荷数守恒可得4He＋11 5B→14 6C＋11H2ΔE＝7.5×105×1.6×10－19 J＝1.2×10－13 J.由ΔE＝Δmc2可得Δm＝ΔE－30 kg.c2≈1.3×10考点一对结合能和比结合能的理解1．下列关于比结合能的说法正确的是()A．核子数越多，比结合能越大B．核子数越多，比结合能越小C．结合能越大，比结合能越大D．比结合能越大，原子核越稳定答案 D2．下列说法正确的是()A．两个结合能小的原子核结合成一个结合能大的原子核一定要吸收能量B．比结合能就是原子核的能量与核子数的比C．比结合能就是两种原子核的结合能之比D．铁核的比结合能大于氢核的比结合能答案 D解析吸收或放出能量取决于比结合能大小，与结合能大小无关，两个轻核结合成一个较大质量的核要放出能量，选项A错误；比结合能是结合能与核子数之比，选项B、C均错误；中等质量的铁核的比结合能大于氢核的比结合能，选项D正确．3．(多选)关于原子核的结合能与比结合能，下列说法中正确的是()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C．比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量D．不同原子核的比结合能不同，重核的比结合能比中等质量核的比结合能大答案ABC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比结合能．不同原子核的比结合能不同．重核的比结合能比中等质量核的比结合能要小．故D错误．4.原子核的比结合能与质量数的关系如图1所示，核子组合成原子核时()图1A．小质量数的原子核质量亏损最大B．中等质量数的原子核质量亏损最大C．大质量数的原子核质量亏损最大D．不同质量数的原子核质量亏损相同答案 B解析由题图可知，中等质量数的原子核的比结合能最大，根据爱因斯坦质能方程可知，中等质量数的核子结合成原子核时质量亏损最大，故B正确．考点二质能方程的理解、质量亏损和核能的计算5．(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应地增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm答案ABD解析一定的质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应地减少Δm，即发生质量亏损，所以选项A、D正确．如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应地增加Δmc2，所以选项B正确．某原子核衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误．6．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是11H＋10n→21H＋γ，以下说法正确的是()A．反应后氘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．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度D．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确答案AC解析核反应中质量数与电荷数守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，所以反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，释放的能量会以光子的形式向外释放，故选项A、C正确．7．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粒子结合成一个碳核时，放出7.26 MeV的能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳核时，释放的能量为()A．21.04 MeV B．35.56 MeVC．92.16 MeV D．77.64 MeV答案 C解析设中子的质量为m n，质子的质量为m p，α粒子的质量为mα，碳原子核的质量为m C. 根据质能方程：ΔE1＝28.30 MeV＝[2(m n＋m p)－mα]c2ΔE2＝7.26 MeV＝[3mα－m C]c2ΔE3＝[6m n＋6m p－m C]c2由以上各式联立得ΔE3＝92.16 MeV.8．(多选)在某些恒星内，3个α粒子结合成1个C原子，C原子的质量是12.000 0 u，He原子的质量是4.002 6 u．已知1 u＝1.66×10－27 kg，则()A．反应过程中的质量亏损是0.007 8 uB．反应过程中的质量亏损约为1.29×10－29 kgC．反应过程中释放的能量约为7.26 MeVD．反应过程中释放的能量约为1.16×10－19 J答案ABC解析由题意可得核反应方程为342He→12 6C＋ΔE.则核反应中的质量亏损为Δm＝(3×4.002 6－12.000 0) u＝0.007 8 u＝0.007 8×1.66×10－27kg≈1.29×10－29kg，由质能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161×10－12 J≈7.26 MeV.故选A、B、C.9.如图2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()图2A ．将原子核A 分解为原子核B 、C 一定吸收能量B ．将原子核D 、E 结合成原子核F 一定吸收能量C ．将原子核A 分解为原子核B 、F 一定释放能量D ．将原子核F 、C 结合成原子核B 一定释放能量答案 C解析 因B 、C 核子平均质量小于A 核子的平均质量，故A 分解为B 、C 时，会出现质量亏损，故一定放出能量，故A 错误，同理可得B 、D 错误，C 正确．10．(多选)中子和质子结合成氘核时，质量亏损为Δm ，相应的能量ΔE ＝Δmc 2＝2.2 MeV 是氘核的结合能．下列说法正确的是( )A ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子B ．用能量小于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零C ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D ．用能量大于2.2 MeV 的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零答案 AD解析 用能量小于结合能的光子照射氘核时，氘核一定不能分解，所以选项A 正确，B 错误；用能量大于结合能的光子照射氘核时，氘核可能分解，只要分解，分解出的质子和中子动能之和一定不为零(若动能之和为零就分不开了)，所以选项C 错误，D 正确．11．(2020·秦皇岛市高二检测)一个氘核21H 质量为m 1，一个氚核31H 质量为m 2，它们结合成一个质量为m 3的氦核．核反应方程为：21H ＋31H →42He ＋X.在这一核反应过程中释放的能量为ΔE .已知真空中光速为c ，则以下判断正确的是( )A ．X 是质子B ．X 是正电子C ．X 的质量为m 1＋m 2－m 3D ．X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2 答案 D解析 由电荷数守恒和质量数守恒知，X 的质子数为0，质量数为1，故X 为中子，设X 的质量为m ，反应中的质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3－m ，释放的能量ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3－m )c 2，则X 的质量为m 1＋m 2－m 3－ΔE c 2，故选项D 正确． 12．(多选)关于核反应方程234 90Th ―→234 91Pa ＋X ＋ΔE (ΔE 为释放出的核能，X 为新生成的粒子)，已知234 90Th 的半衰期为T 1/2，则下列说法正确的是( )A.234 91Pa 没有放射性B.234 91Pa 比234 90Th 少1个中子，X 粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变 C ．N 0个234 90Th 经2T 1/2时间因发生上述核反应而放出的核能为34N 0ΔE (N 0数值很大) D.234 90Th 的比结合能为ΔE 234答案 BC解析 原子序数大于83的原子核都具有放射性，A 项错误；该核反应为β衰变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子，B 项正确；N 0个234 90Th 原子核经2T 1/2时间发生衰变的个数为34N 0，由核反应方程知，放出的核能为34N 0ΔE ，C 项正确；由比结合能的定义知，D 项错误．13．氘核与氚核的核反应为：21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106 eV ，求：(1)核反应式中的X 是什么粒子；(2)这一过程的质量亏损是多少？(3)1 g 氘核完全参与上述反应，共释放的核能是多少？氘核的摩尔质量M ＝2 g/mol ，阿伏伽德罗常量N A ＝6.0×1023 mol －1.答案 (1)中子 (2)3.1×10－29 kg (3)8.448×1011 J解析 (1)由质量数和电荷数守恒可知，氘核与氚核的核反应：21H ＋31H →42He ＋b a X ＋17.6×106 eV ，X 的质量数是1，电荷数是0，故X 是中子．(2)根据爱因斯坦的质能方程ΔE ＝Δmc 2，得Δm ＝ΔE c 2＝17.6×106×1.6×10－19(3×108)2kg ≈3.1×10－29 kg (3)1 g 氘核完全与氚核发生反应释放的核能为：ΔE ′＝m MN A ×17.6×106 eV ＝5.28×1030 eV ＝8.448×1011 J.14．静止的原子核X ，自发发生反应X →Y ＋Z ，分裂成运动的新核Y 和Z ，同时产生一对彼此向相反方向运动的光子，这对光子的能量均为E .已知X 、Y 、Z 的质量分别为m 1、m 2、m 3，真空中的光速为c ，求：(1)反应放出的核能ΔE ；(2)新核Y 的动能E kY .答案 (1)(m 1－m 2－m 3)c 2(2)m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ] 解析 (1)根据爱因斯坦质能方程ΔE ＝Δmc 2，质量亏损 Δm ＝m 1－m 2－m 3，得释放的核能ΔE ＝(m 1－m 2－m 3)c 2.(2)该新核Y 的运动速度为v 2，新核Z 的运动速度为v 3，根据动量守恒定律知，初状态总动量为零，则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，有：m 2v 2＝m 3v 3，根据E k ＝12m v 2＝p 22m 知，E kY E kZ ＝m 3m 2，根据能量守恒得，新核Y 的动能E kY ＝m 3m 2＋m 3[(m 1－m 2－m 3)c 2－2E ]．。
高中物理 - 教科版目录(全套)
高中物理 - 教科版目录（全套）【1】必修一第一章运动的描述1.1 质点参考系空间时间1.2 位置变化的描述位移1.3 直线运动中位移随时间变化的.1.4 运动快慢与方向的描述1.5 直线运动速度随时间变化的图.1.6 速度变化快慢的描述加速度1.7 匀速直线运动的规律1.8 匀速直线运动的规律的应用1.9 匀速直线运动的加速度第二章力2.1 力2.2 重力2.3 弹力2.4 摩擦力2.5 力的合成2.6 力的分解第三章牛顿运动定律3.1 从亚里士多德到伽利略3.2 牛顿第一定律3.3 牛顿第二定律3.4 牛顿第三定律3.5 牛顿运动定律的应用3.6 自由落体运动3.7 超重与失重3.8 汽车安全运行与牛顿运动定律第四章物体的平衡4.1 共点力作用下物体的平衡4.2 共点力平衡条件的应用4.3 平衡的稳定性（选学）必修二第一章抛体运动1.1 曲线运动1.2 运动的合成与分解1.3 平抛运动1.4 斜抛运动第二章圆周运动2.1 描述圆周运动2.2 圆周运动的向心力2.3 匀速圆周运动的实例分析2.4 圆周运动与人类文明（选学）第三章万有引力定律3.1 天体运动3.2 万有引力定律3.3 万有引力定律的应用3.4 人造卫星宇宙速度第四章机械能和能源4.1 功4.2 功率4.3 动能与势能4.4 动能定理4.5 机械能守恒定律4.6 能源的开发与利用第五章经典力学的成就与局限性5.1 经典力学的成就与局限性5.2 了解相对论5.3 初识量子论文科选修 - 选修1-1第一章电荷与电场1.1 静电现象及其应用1.2 点电荷之间的相互作用规律-库.1.3 电场第二章电流与磁场2.1 磁场现象与电流的磁效应2.2 磁场2.3 电磁感应定律2.4 磁场对运动电荷的作用力第三章电路3.1 直流电路3.2 交变电路第四章电磁场与电磁波4.1 电磁场4.2 电磁波4.3 电磁波普第五章电能及电信息的应用5.1 发电原理5.2 电能的运输5.3 电能的转化及应用5.4 信息概念及用电传输信息的方.5.5 电信息技术的几项重要作用5.6 传感器及应用第六章家用电器与家庭生活现代化6.1 家用电器的一般介绍6.2 电“热”类家用电器6.3 电动类与电光类家用电器6.4 信息类家用电器6.5 家用电器的选购及使用6.6 家电、家庭、社会和家电的未.第七章电磁技术与社会发展7.1 电磁学与电磁技术的关系及其.7.2 电磁技术对人类社会发展的贡.理科选修 - 选修3-1第一章电场1.1 电荷电荷守恒定律1.2 库仑定律1.3 电场电场强度和电场线1.4 电势差1.5 电势差与电场强度的关系1.6 电容器和电容1.7 静电的利用及危害第二章直流电路2.1 欧姆定律2.2 电阻定律2.3 焦耳定律2.4 电阻的串联、并联及其应用2.5 伏安法测电阻2.6 电源的电动势和内阻2.7 闭合电路欧姆定律2.8 欧姆表多用电表2.9 逻辑电路和控制电路第三章磁场3.1 磁现象磁场3.2 磁感应强度磁通量3.3 磁场对电流的作用-安培力3.4 磁场对运动电荷的作用-落伦兹.3.5 洛伦兹力的应用选修3-2第一章电磁感应1.1 电磁感应现象的发现1.2 感应电流产生的条件1.3 法拉第电磁感应定律1.4 楞次定律1.5 电磁感应中的能量转化与守恒1.6 自感日光灯1.7 涡流研究课题测量玩具电动机运转时的.第二章交变电流2.1 交变电流2.2 描述正弦交流电的物理量2.3 实验：练习使用示波器2.4 电容器在交流电路中的作用2.5 电感器在交流电路中的作用2.6 变压器2.7 电能的输送第三章传感器3.1 传感器3.2 温度传感器和光电式传感器3.3 生活中的传感器3.4 实验探究：简单的光控和温控.选修3-3第一章分子动理论与统计思想1.1 物体是由大量分子组成的1.2 分子的热运动1.3 分子间的相互作用力1.4 统计规律分子运动速率分布1.5 温度内能气体的压强1.6 实验探究：用油膜法测油酸分.第二章固体和液体2.1 晶体和非晶体2.2 半导体2.3 液体的表面张力2.4 液晶第三章气体3.1 气体实验定律3.2 气体实验定律的微观解释及图.3.3 理想气体3.4 饱和汽与未饱和汽3.5 空气的湿度第四章能量守恒与热力学定律4.1 能量守恒定律的发现4.2 热力学第一定律4.3 宏观热过程的方向性4.4 热力学第二定律4.5 熵概念初步第五章能源与可持续性发展5.1 能源与人类生存的关系5.2 能源利用与环境问题5.3 可持续发展战略选修3-4第一章机械振动1.1 简谐运动1.2 单摆1.3 简谐运动的图像和公式1.4 阻尼振动受迫振动1.5 实验探究：用单摆测定重力加.第二章机械波2.1 机械波德形成和传播2.2 横波德图像2.3 波德频率和波速2.4 惠更斯原理波德反射与折射2.5 波德干射、衍射第三章电磁振荡电磁波3.1 电磁振荡3.2 电磁场和电磁波3.3 电磁波普电磁波的应用3.4 无线电波发射、传播和接收第四章光的折射4.1 光的折射定律4.2 实验探究：测定玻璃的折射率4.3 光的全反射第五章光的波动性5.1 光的干涉5.2 实验探究：用双缝干涉观光的.5.3 光的衍射与偏振5.4 激光第六章相对论6.1 经典时空观6.2 狭义对相对论的两个基本假设6.3 相对论时空观6.4 相对论的速度变换定律质量和.6.5 广义相对论选修3-5第一章碰撞与能量守恒1.1 碰撞1.2 动量1.3 动量守恒定律1.4 动量守恒定律的应用第二章原子结构2.1 电子2.2 原子的核式结构模型2.3 光谱氢原子光谱2.4 波尔的原子模型能级第三章原子核3.1 原子核的组成与核力3.2 放射性衰变3.3 放射性的应用、危害与防护3.4 原子核的结合能3.5 核裂变3.6 核聚变3.7 粒子物理学简介第四章波粒二象性4.1 量子概念的诞生4.2 光电效应与光量子假说4.3 光的波粒二象性4.4 实物粒子的波粒二象性4.5 不确定关系统计人：*****************。
结合能的概念
结合能的概念
能量是自然界中一种基本的物理量，而结合能则是一种很特殊的能量形式。
在
物质的转化过程中，结合能扮演着非常重要的角色。
结合能是指物质内部原子或分子之间相互作用所释放出的能量，这种能量能够保持物质的结构和稳定性。
结合能的来源
结合能的来源主要包括核能和化学能。
核能是指原子核内部的结合能，可以通
过核裂变或核聚变释放出来。
化学能则是指物质分子内部的结合能，当化学键被形成或断裂时，释放或吸收了化学能。
结合能的作用
结合能在自然界中扮演着非常重要的作用。
首先，在化学反应中，结合能的释
放或吸收决定了反应的热力学性质。
其次，在核反应中，结合能的释放不仅可以用来产生能量，还可以产生强大的破坏力，如核武器。
最后，在天体物理学中，恒星通过核聚变释放结合能，维持自身的稳定和持续的辐射能量。
结合能与能量转化
结合能并不是永恒不变的，它可以转化为其他形式的能量，比如热能、光能等。
当物质发生变化时，结合能也会发生变化。
通过合适的方法和途径，我们可以利用物质内部的结合能进行能量转化，产生各种实用的能源。
结合能的未来
随着能源需求的增长和对可再生能源的追求，研究结合能的利用已经成为一个
热点领域。
人们希望能够更加高效地利用结合能，开发出更加清洁、高效的能源方案，为人类社会的可持续发展做出贡献。
结合能作为一种独特的能量形式，深刻影响着我们的生活和科技发展。
通过对
结合能的深入研究和利用，我们可以不断探索出更多有益的应用和发现，为人类未来的发展带来新的希望与可能。
2.原子核的结合能
二、原子核的结合能
原子核的结合能
结合能：自由核子结合成原子核时释放出的能量，或者 将原子核打散成为一个个的自由核子所吸收的能量。
其实结合能是个普遍存在的概念，比如一个电子与一个 质子结合为氢原子时放出13.6eV的能量；一个碳原子和一 个氧分子化合时放出4.1eV的能量，当然原子核的结合能大 得多。。
自然界中的四种相互作用力 作用力 作用的粒子 万有引力 所有物质 电磁力 带电粒子 强作用力 中子、质子等 弱作用力 中子、质子、电子
相对强度 1 1036 1038 1029
作用范围 无限 无限 10-15m 10-18m
二、原子核的结合能
3、原子核的结合能
在引入结合能之前我们先进行一个简单的数学计算，我 们算一下一个质子与一个中子加在一起的质量是不是等于 一个氘核的质量。
二、原子核的结合能 1、原子核的组成
中子质量：mn=1.008665u 质子质量：mp=1.007277u 电子质量：me=0.000557u u为原子的质量单位
二、原子核的结合能
2、四种相互作用力
1).万有引力；2).电磁力；3).强相互作用；4).弱相互作用
质子与中子统称为核子，强相互作用在这里就是指核力， 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于 0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距 离小于0.8×10-15m时为斥力，因此核子不会融合在一起。
原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结 合能与核子数之比，称作比结合能或平均结合能。比结合能 越大核子结合得越牢固，原子核越稳定。
原子核结合能
原子核结合能
原子核结合能是核物理中一个非常重要的概念，它是指原子核内部核子相互作用所释放出的能量。
这种能量来源于核子间的强相互作用力，是维持原子核稳定的关键因素之一。
在原子核中，质子和中子通过强相互作用力相互吸引形成原子核，而这种相互吸引的过程释放出能量，即结合能。
结合能的大小取决于原子核的构成，即核子的种类和数量。
一般来说，原子核中的质子和中子越多，结合能就越大，核子之间的结合越牢固。
结合能的概念最早由德国物理学家爱因斯坦和法国物理学家居里提出，他们通过研究放射性衰变和核反应等现象，揭示了原子核内部的能量转化过程。
在核反应中，核子脱离原子核或者合并成新的核素时，释放出的能量可以用来产生核能，用于发电或者其他应用。
核能是一种清洁高效的能源形式，被广泛应用于核电站和核武器等领域。
通过控制核反应过程，可以实现能量的释放和利用，同时也需要注意防止核反应失控导致核泄漏或者核爆炸等危险情况。
除了应用于能源和军事领域，原子核结合能还在天体物理学中扮演着重要角色。
例如，恒星的能量来源就是核反应释放的结合能，太阳等恒星通过核聚变反应将氢转变为氦释放能量，维持了恒星的稳定状态。
总的来说，原子核结合能是核物理研究的核心内容之一，它关乎原
子核的稳定性、能量转化和核反应等重要问题。
通过深入研究结合能的性质和应用，可以更好地理解原子核内部的微观世界，推动核能技术的发展，同时也有助于探索宇宙的奥秘，揭示宇宙的起源和演化。
希望未来能够通过不断的科学探索和技术创新，更好地利用原子核结合能这一宝贵资源，造福人类社会和整个地球环境。