2019-2020学年度最新高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课下作业新人教版选修3_5
2020年高中物理第19章原子核第5节核力与结合能课件新人教版选修3_5
2．原子核中核子比例关系 自然界中较轻的原子核，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，两者相差越大．
3．原子核的稳定性 (1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核 力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它 们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，如果不再 成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核 子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系 原子核的稳定性．
要点三 结合能与质量亏损
1．结合能 把结合成原子核的核子分开所___需__要___的能量或核 子在核力作用下结合成原子核___释_放____的能量．
2．比结合能 原子核的结合能与___核__子_数____之比称做比结合能， 也叫平均结合能．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____，__中__等__一个质子，不具有结合能， (1)错误．
(2)自由核子结合为原子核时质量亏损，放出能量， (2)错误．
(3)比结合能越大的原子核，核子结合得越牢固，原 子核越稳定，(3)正确．
2．核子为什么不能融合在一起？ 答案 核子间存在核力，当核力的作用范围小于 0.8×10－15 m时，核力表现为斥力，因此核子不能融合 在一起．
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，质子数比中子数多 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，以及核力的饱 和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳 定的
答案 D 解析 自然界中较轻的原子核，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 重的元素，两者相差越多，且原子核越大越不稳定，故 选项D正确．
第十九章 第5节 核力与结合能
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1.比结合能曲线 不同原子核的比结合能随核子数变化图线如图所示。
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。
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2．比结合能与原子核稳定性的关系 (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 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。
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[典型例题] 例 2.一个锂核37Li受到一个质子的轰击，变成两个 α 粒子。已知质子的质量是 1.673 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。(保留 3 位有效 数字)
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(2)利用原子质量单位 u 和电子伏特间的关系 计算
①原子质量单位 u 和电子伏特间的关系：1 u 相当于 931.5 MeV；
②根据①，原子质量单位 u 相当于 931.5 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。
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解析：粒子结合前后的质量亏损为 Δm＝2mH＋mn－mHe＝0.020 904 u 由于 1 u 相当于 931.5 MeV，则结合能为 E＝0.020 904×931.5 MeV≈19.472 1 MeV ≈3.115 5×10－12 J
人教版物理选修3-5课件 第十九章 原子核 5核力与结合能
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；
2．原子核内的质子是靠万有引力来抗衡库仑斥力 的．(×)
3．弱相互作用是引起 β 衰变的原因．(√)
小试身手
1．(多选)下列说法正确的是( ) A．核力是短程力，作用范围很小，只在邻近核子间 发生 B．核力可能是引力，也可能是斥力．核力把核子紧 紧束缚在核内，形成稳定的原子核，但又不会融合在一起 C．质子间、中子间、质子和中子之间都有核力 D．核力是一种强相互作用力，在其作用范围内，核 力比库仑力大得多
解析：核力作用的范围在 10－15 m 区域内，只在邻近 核子间发生，是短程力，A 对；当两核子间距离减小时， 核力也迅速减小，至一定值时，核力表现为斥力，B 对； 核力是质子、中子之间的强相互作用力，C、D 对．
答案：ABCD
知识点二 原子核中质子与中子的比例和结合能
提炼知识 1．原子核中质子与中子的比例． (1)轻原子核：自然界中较轻的原子核，质子数与中 子数大致相等． (2)重原子核：但对于较重的原子核，中子数大于质 子数，越重的元素，两者相差就越大．
拓展一 对结合能和比结合能的理解
1．结合能． 原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它 们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能，它等于 核子结合为原子核时放出的能量．
人教版高中物理课件第十九原子核19.5核力与结合能
contents
目录
• 核力与结合能概述 • 核力与原子核的结构 • 结合能与核能的释放 • 核力与核反应 • 核力与现代科技
01
核力与结合能概述
核力的概念
核力：是原子核内相邻核子之间存在 的相互作用力，是短程力，作用范围 在1.5×10^-15m，超过此范围，核 力可以忽略不计。
结合能是指将原子核中的核子分 开所需的最低能量。
结合能的大小与原子核中的核子 数、质子数和中子数有关。
结合能的计算公式为： E=NΔmc^2，其中E为结合能， N为核子数，Δm为质量亏损，c
为光速。
核能的释放与利用
核能的释放是利用原子核内部反应将 质量转化为能量的过程。
核裂变是指重原子分裂成两个较轻原 子的反应，释放出能量。
放射性废物的处理和处置
放射性废物需要经过特殊THANKS
感谢观看
。
核安全
核安全是指采取措施确保核设 施、核材料和放射性物质的安 全，防止发生泄漏、爆炸等事 故。
核裁军
核裁军是指各国通过谈判、削 减和限制军备等方式，降低核 战争风险和减少核武器数量。
国际核不扩散机制
国际核不扩散机制是指通过国 际条约和组织，防止核武器扩 散和限制核材料和技术的传播
。
放射性在医学和工业中的应用
03
如果原子核内的质子和 中子数量不平衡，就会 发生衰变，释放出能量 。
04
人教版高中物理课件第 十九原子核19.5核力与 结合能
03
结合能与核能的释放
核能的来源
核能是原子核内部发 生反应时释放的能量 。
核能释放的途径包括 核裂变和核聚变。
核能来源于原子核中 质子和中子之间的相 互作用。
全国通用高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课时作业新人教版选修3-5(2021年整理)
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第十九章第五节核力与结合能基础夯实一、选择题（1～2题为单选题，3题为多选题）1．对于核力,以下哪些说法是正确的（ B ）A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0。
8×10－16m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚,特别是在小于0.8×10－15m时，核力的变化规律更清楚解析:核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15m之内,核力比库仑力大得多。
因此，选项B正确，A错误；核力在大于0。
8×10－15m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0。
8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；选项C 错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒,故D不正确。
2．某核反应方程为错误!H＋错误!H―→错误!He＋X.已知错误!H的质量为2。
0136u,错误!H的质量为3。
0180u，错误!He的质量为4。
0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是（ B ）A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得错误!H ＋错误!H―→错误!He＋错误!X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.0136u＋3。
全国通用版2018-2019高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课时作业新人教版选修3
第十九章第五节核力与结合能基础夯实一、选择题(1～2题为单选题，3题为多选题)1．对于核力，以下哪些说法是正确的( B )A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－16m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15m时，核力的变化规律更清楚解析：核力是强相互作用的一种表现，它的作用范围在1.5×10－15m之内，核力比库仑力大得多。
因此，选项B正确，A错误；核力在大于0.8×10－15m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起；选项C错误；人们对核力的了解还不是很清楚，这是科学家们奋力攻克的堡垒，故D不正确。
2．某核反应方程为21H＋31H―→42He＋X。
已知21H的质量为2.0136u，31H的质量为3.0180u，42He的质量为4.0026u，X的质量为1.0087u，则下列说法中正确的是( B ) A．X是质子，该反应释放能量B．X是中子，该反应释放能量C．X是质子，该反应吸收能量D．X是中子，该反应吸收能量解析：由题目所给核反应方程式，根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律，可得21H＋31H―→42He＋10X，则X为中子，在该反应发生前反应物的总质量m1＝2.0136u＋3.0180u＝5.0316u，反应后产物总质量m2＝4.0026u＋1.0087u＝5.0113u，总质量减少，出现了质量亏损。
根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量，故选项B正确。
3．对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是( ABD )A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加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，则这些核子与组成的原子核的质量之差就是Δm解析：一定质量对应于一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少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，它的能量也一定相应增加Δmc2，所以选项B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以选项C错误。
【物理试题】全国通用版2018-2019高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能课堂达标新人教版选修3-5.doc
第十九章第五节核力与结合能1．(上海理工大学附中2015～2016学年高二下学期期中)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( D )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。
2．(山东省淄博市2017～2018学年高三模拟)太阳因核聚变释放出巨大的能量，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( D )A．1036 kg B．1018 kgC．1013 kg D．109 kg解析：由质能方程ΔE＝Δmc2得：Δm＝ΔEc2＝4×10263.0×1082kg≈4×109kg，D正确。
3．(河南省信阳市2016～2017学年高二下学期期中)原来静止的原子核b a X，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：(1)生成的新核动能；(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能，释放的核能；(3)亏损的质量。
答案：(1)4b －4E(2)bEb－4(3)bEb－4c2解析：(1)衰变方程为：b a X→42He＋b－4a－2Y在衰变过程中动量守恒：mαvα＝m Y v Y，α和生成核的动量P 相等，所以E KY E K α＝E KY E 0＝m αm Y ＝4b －4，解得：E KY ＝4b －4E 0(2)由能量守恒，释放的核能： ΔE ＝E 0＋E KY ＝E 0＋4b －4E 0＝bE 0b －4(3)由质能关系ΔE ＝Δmc 2，解得Δm ＝bE 0b －4c 2．。
高中物理人教版选修3-5(课件)第十九章 原子核 5 核力与结合能
核力发生在核子之间． 【答案】 BDE
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2．对原子核的组成，下列说法正确的是( ) 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 E．越重的元素，核子中子数与质子数相差越多
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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．核力只发生在相距 1.5×10－15 m 的核子之间，大于 0.8×10－15 m 为吸引 力，而小于 0.8×10－15 m 为斥力 E．核力是强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，
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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密切的 联系，其关系是 E＝mc2. (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，则总能量随之增加；质量减少，总能量也 随之减少，这时质能方程也写为 ΔE＝Δmc2.
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[合作探讨] 探讨 1：原子核中的质子数与中子数有怎样的数量关系？ 【提示】 较轻的原子核(原子序数小于 20)质子数与中子数大致相等，但随 着原子序数的增加(原子序数大于 20)，稳定原子核中的中子数大于质子数，且原 子序数越大，两者相差越大． 探讨 2：原子核中任意两个核子之间都存在核力吗？ 【提示】 不是．核力是短程力，只有相邻的两个核子之间才存在核力．
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高中物理学习材料唐玲收集整理第5节核力与结合能1．原子核内____________之间的相互作用力称为核力，核力具有以下三个特点：(1)核力是__________的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力________．(2)核力是________，作用范围在______________之内，核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力__________几乎消失；而在距离小于0.8×10－15m时，核力表现为______．(3)核力的饱和性：每个核子只跟______的核子发生核力作用．2．四种基本相互作用分别是：__________、________、______________、____________.其中万有引力和电磁力是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力．3．自然界中较______的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较______的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差就越多．4．结合能与质量亏损(1)结合能：把原子核分解为独立的核子，需要克服强大的核力做功，________能量或核力把核子结合在一起________的能量，称为原子核的__________．(2)比结合能：结合能与________之比称为比结合能．比结合能越大，表示原子核中核子结合得________，原子核越稳定．(3)质量亏损①质量亏损：核反应前与反应后的总质量之差称为________．②爱因斯坦质能方程：E＝________.③核能的计算：ΔE＝__________，其中Δm是质量亏损．【概念规律练】知识点一核力1．对于核力，下列说法中正确的是( )A．核力是弱相互作用，作用力很小B．核力是强相互作用，是强力C．核子之间的距离小于0.8×10－15m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起D．人们对核力的了解很清楚，特别是在小于0.8×10－15m时核力的变化规律更清楚2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C．核子间存在着强大的核力D．核子间存在着复杂的电磁力知识点二结合能3．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分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知识点三质量亏损与质能方程4．下面是一核反应方程21H＋31H→42He＋X，用c表示光速，则( )A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c2B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘以c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以c2D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以c25．关于质能方程，下列说法正确的是( )A．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B．由E＝mc2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C．核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成了能量D．因在核反应中产生能量，有质能的转化，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【方法技巧练】质量亏损与核能的计算方法6．设氢核、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，那么氢核和中子结合成氘核时，放出的能量为( )A．m3c2B．(m1＋m2)c2C．(m3－m1－m2)c2D．(m1＋m2－m3)c2B)变成一个质子和一个碳14，还放出0.75 MeV的能量，7．一个α粒子击中一个硼核(115其核反应方程为____________________________，反应过程中质量亏损等于________kg.(结果保留两位有效数字)8．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10－25kg，钍核的质量为3.786567×10－25kg，α粒子的质量为6.64672×10－27kg.在这个衰变过程中释放出的能量等于________J．(结果保留两位有效数字)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3种力从大到小的排列顺序是( )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2．关于核力，下列说法中正确的是( )A．核力是电磁力的一种，是核子中电荷间的相互作用B．核力就是分子力，都属于短程力C．只有相邻核子之间才存在核力的作用D．核子间的距离大于0.8×10－15m时核力表现力引力，距离小于0.8×10－15m时核力表现为斥力，超过1.5×10－15m时核力急剧下降几乎消失3．下列关于原子核中质子和中子的说法中正确的是( )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，质子数比中子数多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，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在4．一个中子和一个质子能结合成氘核，结合这一事实，下列说法正确的是( ) A．核子结合成原子核时，一定要放出能量B．核反应中放出的电磁波，可称之为X射线C．发生这一反应的过程中，出现了质量亏损，因此核反应前后质量数不守恒D．这一核反应的过程中，有质量转化为能量，因此总能量增加5．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表明物体具有的能量与其质量成正比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是发生的核反应中释放的核能6．一个氘核21H质量为m1，一个氚核31H质量为m2，它们结合成一个质量为m3的氦核．核反应方程如下：21H＋31H→42He＋X.在这一核反应过程中释放的能量为ΔE.已知光速为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m1＋m2－m3D．X的质量为m1＋m2－m3－ΔE c27．一个质子和一个中子结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( ) A．核反应方程是11H＋10n→31H＋γB．聚变反应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3C．辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)cD．γ光子的波长λ＝h(m1＋m2－m3)c2题号 1 2 3 4 5 6 7答案8.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11H轰击静止的A Z X，生成两个动能均为8.9 MeV的42He.(1 MeV＝1.6×10－13J)(1)上述核反应方程为________________________________________________；(2)质量亏损为________kg.9．中子的质量为1.008 7 u，质子的质量为1.007 3 u，氘核的质量为2.013 6 u，中子和质子结合成氘核时释放的能量为______________ J．(计算结果取两位有效数字，1 u＝1.7×10－27kg)10．已知氮核质量m N＝14.007 53 u，氧核质量m O＝17.004 54 u，氦核质量m He＝4.00387u，质子质量m H＝1.008 15 u，试判断核反应147N＋42He→178O＋11H是吸能反应还是放能反应？能量变化是多少？(1 u＝931.5 MeV)11．太阳中能量来源的一种途径是4个质子和两个电子结合成一个α粒子，并释放能量．若质子的质量m p＝1.007 277 u，电子的质量m e＝0.000 549 u，α粒子质量mα＝4.001 50 u，则上述该反应释放的能量为多少eV？(1 u＝1.66×10－27kg)12．一个锂73Li受到一个质子的轰击，变成两个α粒子．已知一个氦原子核的质量是6.646 6×10－27kg，一个锂原子核的质量是1.165 06×10－26kg，一个氢原子核的质量是1.673 6×10－27kg，(1)试写出这一过程的核反应方程；(2)计算这一过程中的质量亏损；(3)计算这一过程中所释放的核能．第5节核力与结合能课前预习练1．核子与核子(1)强相互作用大得多(2)短程力1．5×10－15m急剧下降斥力(3)邻近2．万有引力电磁力强相互作用弱相互作用3．轻重4．(1)吸收 放出 结合能 (2)核子数 越牢固(3)①质量亏损 ②mc 2 ③Δmc 2课堂探究练1．BC [核力是强相互作用，故A 错误，B 正确．核力的作用范围是1.5×10－15m 以内，为短程力且大于0.8×10－15 m 时表现为引力，小于0.8×10－15m 时表现为斥力，故C 正确．目前对核力的了解还不够，对小于0.8×10－15m 时核力的变化规律还不清楚，故D 错误．]2．C [核力是短程力，由于核力很强大，所以将核子拆开需要大量的能量克服核力做功；若核子结合成原子核，则放出大量的能量，所以选项C 正确．核力是强相互作用力，是与库仑力和电磁力不同的另一种性质的力．]3．D [核子结合成原子核是放出能量，原子核分解成核子是吸收能量，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，其结合能比重核反而小，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．]4．D [由质量数守恒及电荷数守恒定律可得X 为10n (中子)，再据质能方程可得核反应放出的能量为反应前后质量亏损与c 2的乘积，故D 项正确．]5．B [根据爱因斯坦质能方程可知，物体具有的能量与质量有简单的正比关系．物体质量增大，能量也增大，认为能量与质量可以相互转化的观点是错误的，故A 、C 错，B 对；在核反应中系统的总能量是守恒的，故D 错．质能方程中反映的是能量与质量的对应关系，但不能理解为能量转化为质量，也不能认为质量转化为能量．]6．D [此核反应中的质量亏损为Δm ＝m 1＋m 2－m 3，由质能方程得，此反应释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，故D 正确．]7.115B ＋42He →146C ＋11H 1.3×10－30解析 核反应方程由质量数守恒与电荷数守恒可知：115B ＋42He →146C ＋11H由爱因斯坦的质能方程可得ΔE ＝Δmc 2，反应过程中的质量亏损Δm ＝ΔEc2＝0.75×106×1.6×10－19(3.0×108)2kg ＝1.3×10－30kg . 8．8.7×10－13解析 因为Δm ＝m U －m Th －m α＝3.853 131×10－25 kg －3.786 567×10－25 kg －6.646 72×10－27 kg ＝9.7×10－30kg故ΔE ＝Δmc 2＝9.68×10－30×(3×108)2 J ＝8.7×10－13J 课后巩固练1．D [核子间的核力最大，万有引力最小，D 正确．] 2．CD [由核力的特点知只有C 、D 正确．]3．D [自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多．因此选项D 正确．]4．A [考查原子物理中核反应的各种守恒规律及对质能方程的理解．由质量数守恒知，C 错；由能量守恒知，D 错；核反应中放出的是γ射线，B 错．]5．D [E ＝mc 2中c 为光速，所以物体具有的能量E 与其质量成正比，A 正确；ΔE ＝Δmc 2可以计算核反应中释放的核能，B 正确；一个中子和一个质子结合成氘核，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损，C 正确；E ＝mc 2中，E 是指物体所具有的能量，ΔE ＝Δmc 2中，ΔE 是核反应中发生质量亏损释放的核能，D 错误．]6．D [由电荷数守恒知，X 的质子数为0，由质量数守恒知，X 的质量数为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 ，释放的核能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 c2，故选项D 正确．]7．B [根据该反应过程中质量数守恒、电荷数守恒可知核反应方程为：11H ＋10n →21H ＋γ，故选项A 错误；聚变过程中辐射出γ光子，质量亏损Δm ＝m 1＋m 2－m 3，故选项B 正确；由质能方程知，辐射出的γ光子的能量E ＝(m 1＋m 2－m 3)c 2，故选项C 错误；由E ＝hc λ知，γ光子的波长λ＝h(m 1＋m 2－m 3)c ，故选项D 错误．]8．(1)11H ＋73X →42He ＋42He 或11H ＋73Li →42He ＋42He(2)3.1×10－29kg解析 (1)11H ＋73X →42He ＋42He 或11H ＋73Li →42He ＋42He(2)Δmc 2＝E 末－E 初Δm ＝E 末－E 初c 2＝(2×8.9－0.5)×1.6×10－13(3×108)2kg ≈3.1×10－29kg9．3.7×10－1310．吸能反应 1.2 MeV解析 反应前总质量m N ＋m He ＝18.011 40 u 反应后总质量m O ＋m H ＝18.012 69 u质量增加，为吸能反应，所吸收的能量为 ΔE ＝Δmc 2＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV ＝1.2 MeV .11．2.68×107 eV 或(2.67×107eV 也对) 解析 根据爱因斯坦质能方程：ΔE ＝Δmc 2.只要求出质量亏损就可以求出释放的能量． 解法一 核反应前的质量是4m p ＋2m e ，核反应后的质量是m α，质量亏损为 Δm ＝(4m p ＋2m e )－m α＝0.028 71 u释放的能量为ΔE ＝Δmc 2＝0.028 71×1.66×10－27×(3×108)21.60×10－19eV ＝2.68×107eV解法二 释放的能量为ΔE ＝0.028 71×931.5 MeV ＝26.7 MeV ＝2.67×107eV12．(1)73Li ＋11H →242He (2)3.1×10－29kg(3)2.79×10－12J解析 (1)这一过程的核反应方程为： 73Li ＋11H →242He(2)质量亏损Δm ＝m Li ＋m H －2m α＝11.650 6×10－27 kg ＋1.673 6×10－27 kg －2×6.646 6×10－27 kg ＝3.1×10－29kg(3)释放核能ΔE ＝Δmc 2＝3.1×10－29×(3×108)2 J ＝2.79×10－12J。
第十九章原子核第5节核力与结合能【公开课教学PPT课件】高中物理
反应前质量/kg
mn
1.6749×10－27
mp
1.6726×10－27
总质量 3.3475 ×10－27
反应后质量/kg
m氘 总质量
3.3436×10－27 3.3436×10－27
Δm=(mn+mp-mD)=0.0039 ×10－27kg
新课内容
五、爱因斯坦的质能方程
1.爱因斯坦质能方程：E=mc2
距离，当然距离越远，力就越小
3.强相爱互作因用斯：作坦用为范围此在做原子了核大内，半强生力将的核努子束力缚，在一但起。
4.弱相没互作有用成：弱功相。互作（用电是引弱起统原子一核模β衰型变）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。
A、 (m1 m2 m3 )c 2
B、 (m1 m2 m4 )c 2
C、(m1 m2 m3 m4 )c 2 D、 (m3 m4 m1 m2 )c2
2 1
H
13H
24He
01n
巩固练习
8.
238 92
U（原子量为232.0372u）衰变为 23940Th（原子量为
（1）12特H点：( 轻氘核的核质） 子数和中子数大致相等； （2）42 原H因e分(析氦：核 对轻） 核而言，核子数量相对较小，核
子间距处于核力作用范围之内，由于核力远大于电磁力，
即使16质2 C子和(中碳子成核对） 出现，强大的核力也可以将核子紧
紧地18束6 O缚在(原氧 子核核 的范） 围之内，形成稳定的原子核。
新课内容
一、核力及其特点
问题思考1：核力的特点有哪些？
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——教学资料参考参考范本——
2019-
2020学年度最新高中物理第十九章原子核第5节核力与结合能
课下作业新人教版选修3_5
______年______月______日
____________________部门
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1．科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用，我们知道分子
之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上属于( )
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
解析：分子力作用范围约在10－10 m数量级上，强相互作用和弱
相互作用都是短程力，作用范围在10－15 m和10－18 m之内，在这
个距离上分子力不存在。在这个范围内引力相互作用和电磁相互作用
都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，
因此分子力本质上属于电磁相互作用。故正确答案为B。
答案：B
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能
量变化，这是因为
( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在强大的核力
D．核子间存在着复杂磁力
解析：核反应中核能的变化是因为核子间存在着特别强大的核力，
不是因为万有引力，也不是因为库仑力或磁场力，这些力与核力相比
都很小，故仅C正确。
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答案：C
3．关于质能方程，下列说法正确的是( )
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下，质量可以转化为能
量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应增加
C．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系
D．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
解析：质量亏损说明亏损的质量以另外一种物质形式存在，故A
错；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、C正确。
答案：BC
4．如图1所示是描述原子核核子的平均质量与原
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A分解为原子核B、C可能吸收能量
图1
B．将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量
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
解析：因B、C核子平均质量小于A的核子平均质量，故A分解为
B、C时，出现质量亏损，放出核能，故A错；同理可得B、D错，C正
确。
4 / 7
答案：C
5．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD。现用光子
能量为E的γ射线照射静止的氘核使之分解，核反应方程γ＋D→p＋
n。若分解后中子、质子的动能可视为相等，且能量都以动能的形式存
在，则中子的动能是( )
A. B.
2
C. D.
2
解析：核反应因质量亏损释放的核能为ΔE＝(mD－mp－mn)c2，再
加上原光子的能量也转化成动能，又两个粒子动能相等，所以有Ek＝，
选项C正确。
答案：C
6．已知氮核的质量为14.007 53 u，氧核的质量为17.004 54 u，
氦核的质量为4.003 87 u，质子的质量为1.008 15 u，则核反应N＋
He→O＋H是________(填“释能”或“吸能”)反应，能量变化了
________ MeV(1 u＝931.5 MeV)。
解析：反应前总质量mN＋mHe＝18.011 40 u
反应后总质量mO＋mH＝18.012 69 u
质量增加，为吸能反应，所吸收的能量为ΔE＝Δmc2
＝(18.012 69－18.011 40)×931.5 MeV＝1.2 MeV。
答案：吸能 1.2
7．已知氘核的质量mD＝3.344 6×1027 kg，如果用γ光子照射
氘核使其分为一个质子和中子，质子质量mp＝1.672 6×10－27 kg，
中子质量mn＝1.674 9×10－27 kg，则入射光子的频率为________Hz。
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解析：氘核分为质子和中子，增加的质量
Δm＝mp＋mn－mD
＝(1.672 6＋1.674 9－3.344 6)×10－27 kg
＝0.002 9×10－27 kg
吸收γ光子能量
E＝Δmc2
＝0.002 9×10－27×(3×108)2 J＝2.61×10－13 J
由公式E＝hν知，入射光子的频率
ν
＝＝ Hz＝3.94×1020 Hz。
答案：3.94×1020
8．“原子质量单位”是原子物理中常用的一个特殊单位，符号为
u,1 u＝1.660 6×10－27 kg。已知12C原子的质量是12.000 000 u，
一个12C原子可以看做是由6个氢原子(每个氢原子的质量是1.007
825 u)和6个中子组成(每个中子的质量是1.008 665 u)，则C原子核
的结合能为________ J(保留三位有效数字)。
解析：在计算碳核的质量亏损时，因为与电子的能量有关的部分
在相减过程中能消去。
6个中子的总质量
6mn＝6×1.008 665 u＝6.051 990 u
6个氢原子的总质量6mH＝6×1.007 825 u＝6.046 950 u
中子和氢原子的质量和6mn＋6mH＝12.098 940 u
12C原子核的质量mC＝12.000 000 u
质量亏损Δm＝6mn＋6mH－mC＝0.098 940 u＝1.643×10－28 kg
12C原子核的结合能ΔE＝Δmc2＝1.643×10－28×(3×108)2 J＝1.48×10－11 J
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答案：1.48×10－11
9．已知Po原子核的质量为209.982 87 u，Pb原子核的质量为
205.974 46 u，He原子核的质量为4.002 60 u，静止的核在α衰变
中放出α粒子后变成Pb，求：
(1)在衰变过程中释放的能量。
(2)α粒子从Po核中射出时的动能。
(3)反冲核的动能(已知1 u相当于931.5 MeV，且核反应释放的能
量只转化为动能)。
解析：(1)衰变方程Po―→Pb＋He。
衰变过程中质量亏损为：
Δm＝209.982 87 u－205.974 46 u－4.002 60 u
＝0.005 81 u。
释放的能量为：
ΔE＝Δmc2＝Δm×931.5MeV＝0.005 81×931.5 MeV＝5.412 MeV。
(2)由衰变前后动量守恒，
得pα－pPb＝0。则
EkαEkPb＝＝＝＝206
4
故4Ekα＝206EkPb①
又因核反应释放的能量只转化为两者的动能，故：
Ekα＋EkPb＝ΔE＝5.412 MeV②
由①②得α粒子从钋核中射出时的动能
Ekα＝5.309 MeV
(3)反冲核的动能Ekpb＝0.103 MeV。
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答案：(1)5.412 MeV (2)5.309 MeV (3)0.103 MeV