第5章 5．1核能来自何方.docx

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1、1 .知道核力的概念与特点.（重点）2 .理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损.（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、核自睐自何方合能I计算:E = L5. 1核能来自何方学习目标会计算核反应中的能量问题.（重点、难点）平均结合能核的定档先填空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：核力是强相互作用力,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,作用距离只有1（P15 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，超过了作用距离，核力会迅速减小到零.再

2、判断1 .原子核内的质子间均存在核力和库仑力.（X）2 .原子核中粒子所受的万有引力和电磁力可以达到平衡.（X）3 .核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大.（X）后思考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.核心点击1.核力的性质(1)核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现.(2)核力是短程力.约在10一15 数量级时起作用，距离大于0.8 X IO/时 为引力，距离小于0.8Xl(i5 时为斥力，距离为IoXl(FI5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

3、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.2.四种相互作用第一种相互作用是万有引力，与核力相比，在核力作用的范围内万有引力约 为其核力的自，第二种是电磁力，与核力相比，在核力作用的范围内，电磁力 约为其核力的专，第三种是原子核内存在的强相互作用的核力，第四种是原子 核内存在的弱相互作用力.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

4、原子核，两者相差越多.(2)形成原因：若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增 大，核力和电磁力都会减小，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不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳 定了.若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力, 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，若再增大原子核，一 些核子间的距离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，下列说法正确的是（）A .任何物体之

5、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1.5Xl（i5 的核子之间，大于0.8Xl（i5 为吸引 力，而小于0.8 XioFni为斥力【解析】由核力的特点知道，只有相距1.5X ICT 的核子之间存在核力， 核力发生在核子之间，核力是强相互作用，故D正确.【答案】D2 .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

6、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Ih, 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.【答案】D3 .（多选）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

7、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)核力是强相互作用力，只存在于相邻核子之间.核力的存在与核子是否带电及电性无关.原子核的稳定性与核力和库仑力的大小关系有关.IZ知识点Q先填空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

8、系.如果物体 质量增加(或减少)了 A加，物体的能量相应会增加(或减少)它们的关系是A石 = Amc2,式中。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AE=A加，计算核能时， 可以先计算质量亏损A和，再代入质能方程求出核能.再判断1 .原子核的核子数越多，平均结合能越大.(X)2 .质量亏损是因为这部分质量转化为能量.(义)3 .平均结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定.(J)后思考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.在核反应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

9、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.核心点击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牢固，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密切的联 系，其关系是EI=加(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；

10、质量减少，总能量也随之 减少，这时质能方程也写为AE=A加/3 .核能的计算方法(1)根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损A利根据爱因斯坦质能方程AE=A加/计算核能.其中A加的单位是千克，AE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,即石=A加X931.5 MeV.其中A加 的单位是u, A5的单位是MeV.4 .下列关于平均结合能的说法正确的是()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

11、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牢固，原子核越 稳定，故D正确.【答案】D5 .(多选)关于爱因斯坦质能方程，下列说法正确的是()A.5=加，中的JE是物体以光速。运动的动能B.5=加，是物体各种形式能的总和C.由A5=A加/知，在核反应中亏损的质量A加转化成能量A石放出D.由AEI=A加c2知，在核反应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石=根，表明，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.A5=A加，表明，在核反应

12、中亏损的质量 A加将产生A石=AmH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A加相对应的能量为A根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,已知碳原子的质量为12.000 O u,氨原子 的质量为 4.002 6 u.(IU=I.66X1027 kg)(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少MeV?【解析】31He-%C + A石(2)m=34.002 6 u 12.000 O u=0.007 8 um=0.007 81.661027 kg=1.294 8 IO-29 kgE=mc2 1.165 1012 J.1.1651012A(3)E= 1 in-i9 eV7.28106 eV=7.28 MeV.l.oX IU【答案】(l)3ie-%C+A5(2)1.165 1(P12 j(3)7.28 MeV核能的两种单位换算技巧(1)若以kg为质量亏损m的单位，则计算时应用公式E=mc2. (2)若以原子单位“u”为质量亏损单位，则AE=A加义931.5 MeV.两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV= 1X 1061.61019 J=1.61013 J.