【知识点梳理】
1、核力——核子间相互作用的力叫核力。核力是强力、短程力(小于0.8×10-15m为斥力,大于0.8×10-15m为引力,超过1.5×10-15m几乎消失),只跟邻近的核子发生作用。
2、自然界四种作用力——万有引力、电磁力、核力(强力)、弱力(弱力是引起Β衷变(即引起中子向质子转变)的原因)。
2、重原子核里,中子要比质子数量多,原因是因为核力是短程力,原子核变大后,有些核间距离变大,核力和库仑力都减小,核力减小更快,质子间的库仑力(斥力)比核力(引力)大,导致质子离散,于是增加中子(即只增加核力)来维持力的平衡。
3、结合能——把原子里的核子分开需要能量,这就是原子核的结合能。原子核的结合能与原子的核子数的比值叫比结合能。
4、质量亏损与质能方程:原子核的结合能可通过质能方程(质量亏损)来求,原理是应用爱恩斯坦质能方程E=mc2来求,方法是用原子核总质量减去构成原子核的所有质子与中子质量之和,得出质量亏损△m,然后代入质能方程△E=△mc2,得出结合能。核物理里,能量一般用电子伏(eV)作单位,1eV=1.60×10-19 J
5、中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大),因此采用重核裂变或轻核聚变的方法可以释放原子能。
【同步习题】
1、下列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,不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在
【答案】D
【解析】原子核中质子数和中子数不一定相等,特别是在原子序数越大的原子核中,中子数比质子数多,且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定,故A、B、C错.又由于核力是短程力及其饱和性的特点,可知原子核不可能无节制地增大,故D正确
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.核力可使较多的质子组成原子核
C.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
【答案】D
【解析】由于原子核带正电,不存在只有中子的原子核,但核力也不能把较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;自然界中存在一个质子的原子核11H,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,维系原子核的稳定,故D正确
3、(多选)关于核力,下列说法中正确的是( )
A.核力是一种特殊的万有引力
B.原子核内只有质子和质子间有核力作用,而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用
C.核力是原子核稳定存在的原因
D.核力是一种短程强力作用
【答案】CD
【解析】核力与万有引力、库仑力的性质不同,核力是短程力,作用范围在1.5×10-15 m,原子核的半径数量级在10-15 m,所以核力只存在于相邻的核子之间,核力是原子核稳定存在的原因,故选C、D
4、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】核子结合成原子核是放出能量,原子核拆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
5、(多选)对结合能、比结合能的认识,下列说法正确的是( )
A.自然界中一切原子核均具有结合能
B.自由核子结合为原子核时,可能吸收能量
C.结合能越大的原子核越稳定
D.比结合能越大的原子核越稳定
【答案】AD
【解析】由自由核子结合成原子核的过程中,释放出能量,反之,将原子核分开变为自由核子需要赋予相应的能量,该能量即为结合能,故A正确,B错误;核子较多的原子核的结合能大,但它的比结合能不一定大,比结合能的大小反映了原子核的稳定性,故C错误,D正确
6、(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()的结合能小于铅原子核()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,放出能量,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;比结合能也叫平均结合能,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
7、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】
8、一个α粒子轰击硼( )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】