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1、5核力与结合能记一记核力与结合能知识体系1种力核力2类原子核较轻原子核、较重原子核2种能量结合能、比结合能1个方程质能方程 辨一辨1.每个核子只跟邻近的核子才能发生核力作用()2原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡()3核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大()4弱相互作用的力程比电磁力更短()5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()想一想1.核子之间都有相互作用的核力，说明核力与电荷有什么关系？质子之间除了核力外还有什么作用力？提示：说明核力与电荷无关质子之间除了核力外还有库仑力2在核反应过程中遵循什么规律？核反应过程中质量守恒吗？提示：在核反应过程中遵循质量
2、数守恒、电荷数守恒核反应过程中质量不守恒，会发生质量亏损3如图所示为原子核的比结合能示意图(1)比结合能最小的是什么原子核？说明什么问题？(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上有什么变化规律？提示：(1)是氘原子核，说明氘原子核不稳定(2)随着质量数的增加，比结合能曲线整体上先增大再减小，中等大小核的比结合能最大最稳定思考感悟：练一练1.2019河北联考(多选)对于核力，以下说法正确的是 ()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0.81015 m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0.81015 m时，核力
3、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1.51015 m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0.81015 m时，表现为吸引力，且随距离增大而减小，在距离小于0.81015 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起，所以，选项C正确；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，故选项D错误答案：BC2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
4、合过程一定要释放能量解析：由Emc2可知，释放能量时生成物比反应物质量小，反之则大根据题图可知，D、E结合成F，核子数不变，质量减少，释放能量，A选项正确答案：A3如果要把O分成8个质子和8个中子，要给它多少能量？要把它分成4个He，要给它多少能量？(已知O的核子比结合能是7.98 MeV，He的核子比结合能是7.07 MeV)解析：将O分成8个质子和8个中子所提供的能量为O的结合能，即为其核子数与比结合能的乘积需提供的能量为E167.98 MeV127.68 MeV.O的结合能为E0127.68 MeV.4个He的总的结合能为EHe447.07 MeV113.12 MeV.将O分成4个He需
5、提供的能量为EE0EHe127.68 MeV113.12 MeV14.56 MeV.答案：127.68 MeV14.56 MeV要点一 核力的性质与原子核的稳定性1.2019四川绵阳检测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，中子数比质子数多C原子核都是非常稳定的D两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力解析：原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数大的重原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、C错误，B正确核力是短程力，作用范围在1.51015 m内，超过此范围，核力急剧减
6、小，会小于库仑力，D错误答案：B2(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核力是一种短程力解析：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1.51015 m之内，原子核半径的数量级为1015 m，所以核力只存在于相邻的核子之间，质子间、中子间、质子和中子间都可以有核力作用，核力是原子核能稳定存在的原因，故C、D正确答案：CD3下列说法正确的是()A质子数与中子数相等的原子核最稳定B若两个核子间的距离为1.21015 m，则它们间的核力表现为
7、引力C两个核子间的核力一定为引力D两个质子间的核力与库仑力一定是一对平衡力解析：中等质量的原子核最稳定，但这些原子核内的质子数和中子数不一定相等，A错误；两个核子间的距离0.81015 mr1.51015 m时表现为引力，r0.81015 m时表现为斥力，B正确，C错误一个质子可以受到多个质子对它的库仑力作用，而核力只发生在相邻的核子间，两个质子间的核力与库仑力不一定形成平衡力，D错误答案：B要点二 结合能与比结合能4.2019贵州检测下面关于结合能和比结合能的说法正确的是()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
8、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，其结合能不一定越大，例如中等质量原子核的比结合能比重核的比结合能大，但由于核子数比重核少，其结合能反而比重核的结合能小，B、C两项错误；中等质量原子核的比结合能比轻核的比结合能大，它的原子核内的核子数又比轻核内的核子数多，因此它的结合能也比轻核的结合能大，D选项正确答案：D5(多选)铁核的比结合能比铀核的比结合能大，下列关于它们的说法正确的是()A铁核的结合能大于铀
9、核的结合能B铁核比铀核稳定C铀核发生核反应变成铁核的过程中要放出能量D铀核发生核反应变成铁核的过程中质量要亏损解析：铁核的比结合能较大，则它稳定些，铀核的比结合能较小，变成铁核会放出核能，出现质量亏损，B、C、D正确答案：BCD6(多选)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Emc2，下列说法中正确的是()AEmc2表明物体具有的能量与其质量成正比B根据Emc2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DEmc2中的E是发生核反应时释放的核能解析：Emc2表明物体具有的能量与其质量成
10、正比，其中E不能理解为发生核反应时释放的核能，选项A正确，D错误；根据Emc2可以计算核反应中释放的核能，选项B正确；一个中子和一个质子结合成氘核时发生聚变反应，会有质量亏损，亏损的质量以能量的形式释放出来，即释放出核能，选项C正确答案：ABC要点三 质量亏损和质能方程7.2019云南模拟下列说法正确的是()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Emc2可知，能量与质量之间存在着正比关系C核反应中的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D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解析：Emc2说明能量与质量之间存在着正
11、比关系，但并不说明能量和质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，B项正确；核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是由静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变成能量，故C项错误；在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应中只是一部分静质量变成动质量，故D错误答案：B8镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn，已知镭核Ra质量为226.025 4 u，氡核Rn质量为222.016 3 u，放出粒子的质量为4.002 6 u，已知1 u的质量对应931.5 MeV的能量(1)写出核反应方程；(2)求镭核衰变放出的能量；(3)若镭核衰变前静止，且衰
12、变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能解析：(1)核反应(衰变)方程为RaRnHe.(2)镭核衰变放出的能量为E(226.025 44.002 6222.016 3)931.5 MeV6.05 MeV.(3)镭核衰变时动量守恒，则由动量守恒定律可得mRnvRnmv0又根据衰变放出的能量转变为氡核和粒子的动能，则EmRnvmv联立以上两式可得EmvE6.05 MeV5.94 MeV.则放出粒子的动能为5.94 MeV.答案：(1)RaRnHe(2)6.05 MeV(3)5.94 MeV基础达标1.2019广州测试科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用我们知道分子之间也存在
13、相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于()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1010 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1015 m和1018 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用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答案：B22019济宁检测大科学工程“人造太阳”主要是将核反应HHHen中释放的能量用来发电，已知H的质量为2. 013 6 u，He的质量为3.015
14、0 u，n的质量为1.008 7 u,1 u931 MeV/c2.该核反应中释放的核能约为()A3.7 MeV B3.3 MeVC. 2.7 MeV D0.93 MeV解析：该核反应的质量亏损为m22.013 6 u(3.015 0 u1.008 7 u)0.003 5 u，可知该核反应中释放的核能为E0.003 5931 MeV3.3 MeV，选项B正确答案：B3(多选)不同原子核的比结合能是不同的，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，由此，可以确定，下列核反应能释放大量核能的是()A中等质量的原子核结合成质量较大的重核B质量较大的重核分裂成中等质量的原子核C中等质量的原子核分裂成质量较小的轻核D质量较小的轻核结合成中等质量的原子核解析：两个中等质量的原子核结合成重核的过程，核子的比结合能减少，整个过程将要吸收能量，故A选项错误；质量较大的重核分裂成中等质量的原子核，是上述过程的逆过程，显然是放出能量的，B项正确；根据同样的方法可知，C选项错误，D选项正确答案：BD4(多选)对公式Emc2的理解正确的是()A如果物体的能量
