（浙江專版）2018年高中物理 第十九章 原子核 第5節(jié) 核力與結(jié)合能學(xué)案 新人教版選修3-5

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1、 第5節(jié) 核力與結(jié)合能 核力 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．核力定義 原子核內(nèi)相鄰核子之間的相互作用力。 2．特點(diǎn) (1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。 (2)核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15_m之內(nèi)。 (3)核力的飽和性：每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．核力只有在近距離才體現(xiàn)出來(lái)，所以是一種弱相互作用力。(×) 2．核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．核力是四種基本相互作用之一。四種基本相互作用即萬(wàn)有引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力(核力)

2、、弱相互作用力。 2．核力是短程力，在大于0.8×10－15 m小于1.5×10－15 m的范圍內(nèi)表現(xiàn)為吸引力，在小于0.8×10－15 m時(shí)表現(xiàn)為斥力。 3．四種基本相互作用 [試身手] 1．對(duì)核力的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．任何物體之間均存在核力 B．核力廣泛存在于自然界中的核子之間 C．核力只存在于質(zhì)子之間 D．核力只發(fā)生在相距小于1.5×10－15 m的核子之間，大于0.8×10－15 m為吸引力，而小于0.8×10－15 m為斥力 解析：選D　由核力的特點(diǎn)可知，只有相距小于1.5×10－15 m的核子之間存在核力，核力發(fā)生在鄰近的核子之間，由此知D正確

3、，A、B、C錯(cuò)誤。 原子核中質(zhì)子與中子的比例 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．較輕原子核 質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)大致相等。 2．較重原子核 中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核兩者相差越多。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．在原子核中中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)大致相等。(×) 2．原子核越輕，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)差別越小。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．核子比例關(guān)系 較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多。 2．形成原因 (1)若質(zhì)子與中子成對(duì)地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減

4、小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。 (2)若只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 (3)由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。 [試身手] 2．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定不相等 B．核子間距離增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得慢 C．穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子

5、數(shù)多 D．質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相等時(shí)，也可以形成穩(wěn)定的重原子核 解析：選C　穩(wěn)定的較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，A、D錯(cuò)，C對(duì)；核子間距離增加，核力與電磁力都減小，核力減小得快，B錯(cuò)。 結(jié)合能與質(zhì)能方程 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．結(jié)合能 原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開(kāi)，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。 2．比結(jié)合能 原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。中等大小的核的比結(jié)合能最大，最穩(wěn)定。 3．質(zhì)能方程 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2。 4．質(zhì)量虧損 原子核的質(zhì)量小于組成它

6、的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量和能量可以相互轉(zhuǎn)化。(×) 2．質(zhì)量虧損就是反應(yīng)前后質(zhì)量不守恒。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．比結(jié)合能與原子核穩(wěn)定的關(guān)系 (1)比結(jié)合能的大小能夠反映原子核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開(kāi)，表示該原子核就越穩(wěn)定。 (2)核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，表示原子核不太穩(wěn)定；中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示原子核較穩(wěn)定。 (3)當(dāng)比結(jié)合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可能釋放核能。例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分

7、裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能。 2．對(duì)質(zhì)量虧損的理解 (1)在核反應(yīng)中仍遵守質(zhì)量守恒和能量守恒，所謂的質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰俊Ｎ矬w的質(zhì)量應(yīng)包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量相聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。 (2)質(zhì)量虧損也不是核子個(gè)數(shù)的減少，核反應(yīng)中核子個(gè)數(shù)是不變的。 3．對(duì)質(zhì)能方程的理解 愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映了質(zhì)量虧損與釋放能量間的數(shù)量關(guān)系ΔE＝Δmc2，或物體的質(zhì)量與其總能量的數(shù)量關(guān)系E＝mc2，此方程揭示了質(zhì)量和能量是不可分割的，一定質(zhì)量的物體所具有的總能

8、量是一定的，等于光速的平方與其質(zhì)量的乘積，這里所說(shuō)的總能量不是單指物體的動(dòng)能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量之和，物體質(zhì)量增加，則總能量增加，質(zhì)量減小，總能量隨之減小，二者在數(shù)值上存在著簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。 4．核能的計(jì)算 (1)利用質(zhì)能方程計(jì)算核能： ①根據(jù)核反應(yīng)方程，計(jì)算核反應(yīng)前與核反應(yīng)后的質(zhì)量虧損Δm； ②根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2計(jì)算核能。 質(zhì)能方程ΔE＝Δmc2中，Δm的單位用“kg”，c的單位用“m/s”，則ΔE的單位為“J”；若Δm的單位用“u”，則可直接利用ΔE＝Δm(u)×931.5 MeV計(jì)算，此時(shí)ΔE的單位為“MeV”，即1 u＝1.660

9、6×10－27 kg，相當(dāng)于931.5 MeV，這個(gè)結(jié)論可在計(jì)算中直接應(yīng)用。 (2)根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律計(jì)算核能： 參與核反應(yīng)的粒子所組成的系統(tǒng)，在核反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)量和能量是守恒的，因此，在題給條件中沒(méi)有涉及質(zhì)量虧損，或者核反應(yīng)所釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為生成的新粒子的動(dòng)能而無(wú)光子輻射的情況下，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可以計(jì)算出釋放的核能。 (3)應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能： 若要計(jì)算具有宏觀質(zhì)量的物質(zhì)中所有原子核都發(fā)生核反應(yīng)所放出的總能量，應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)計(jì)算核能較為簡(jiǎn)便。 ①根據(jù)物質(zhì)的質(zhì)量m和摩爾質(zhì)量M，由n＝求出物質(zhì)的量，并求出原子核的個(gè)數(shù)N＝NAn＝NA； ②由題

10、設(shè)條件求出一個(gè)原子核與另一個(gè)原子核反應(yīng)放出的能量E0(或直接從題目中找出E0)； ③根據(jù)E＝NE0求出釋放的總能量。 [試身手] 3．關(guān)于原子核能，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．使原子核分解為核子時(shí)放出的能量 B．核子結(jié)合成原子核時(shí)需要供給的能量 C．核子結(jié)合成原子核時(shí)吸收的能量或原子核分解成核子時(shí)放出的能量 D．核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量或原子核分解成核子時(shí)吸收的能量 解析：選D　由比結(jié)合能曲線知核子結(jié)合成較大原子核時(shí)，比結(jié)合能增加，要發(fā)生質(zhì)量虧損放出能量，反之吸收能量。故只有D對(duì)。 對(duì)質(zhì)量虧損和質(zhì)能方程的理解 [典例1]　下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．

11、愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程反映的物體質(zhì)量就是能量，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化 B．由E＝mc2可知，能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，可以用物體的質(zhì)量作為它所蘊(yùn)含能量的量度 C．核反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)的“質(zhì)量虧損”是消失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成的 D．因在核反應(yīng)中產(chǎn)生能量，有質(zhì)量的轉(zhuǎn)化，所以系統(tǒng)只有質(zhì)量數(shù)守恒，系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量并不守恒 [解析]選B　E＝mc2說(shuō)明能量與質(zhì)量之間存在著聯(lián)系，即能量與質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系，并不是說(shuō)明能量與質(zhì)量之間存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；核反應(yīng)中的“質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量消失，實(shí)際上是從靜止的質(zhì)量變成運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，并不是質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；在核反應(yīng)中，質(zhì)量守恒，能量也守恒

12、，在核反應(yīng)前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，在核反應(yīng)前后只是物質(zhì)由靜質(zhì)量變?yōu)閯?dòng)質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。 核反應(yīng)中質(zhì)量和能量實(shí)際上并不能相互轉(zhuǎn)化，只是質(zhì)量和能量具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，而系統(tǒng)的總能量和總質(zhì)量還是守恒的。 核能的計(jì)算 [典例2]　鐳核Ra發(fā)生衰變放出一個(gè)粒子變?yōu)殡焙薘n。已知鐳核226質(zhì)量為226.025 4 u，氡核222質(zhì)量為222.016 3 u，放出粒子質(zhì)量為4.002 6 u。 (1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程； (2)求鐳核衰變放出的能量。 [思路點(diǎn)撥]　根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒書(shū)寫(xiě)核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量虧損計(jì)算核能。 [解析]　(1)核反應(yīng)(衰變)方程為： Ra―→R

13、n＋He。 (2)鐳核衰變放出的能量為： ΔE＝Δm·c2 ＝(226.025 4－4.002 6－222.016 3)×931.5 MeV ≈6.05 MeV。 [答案]　(1)Ra―→Rn＋He　(2)6.05 MeV 根據(jù)ΔE＝Δmc2進(jìn)行的計(jì)算一般有兩種方法： (1)Δm的單位用kg，c＝3×108 m/s，此時(shí)能量ΔE的單位為焦耳。 (2)Δm的單位用u，此時(shí)ΔE＝Δm×931.5 MeV [課堂對(duì)點(diǎn)鞏固] 1．(多選)以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用 B．在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多 C．核力不可能表現(xiàn)

14、為斥力 D．原子核越大，它的結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合越牢固 解析：選AB　核力是短程力，屬于強(qiáng)相互作用，每個(gè)核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用，核力在大于0.8×10－15 m時(shí)表現(xiàn)為引力，而在距離小于0.8×10－15 m時(shí)表現(xiàn)為斥力，所以A、B正確，C錯(cuò)誤；原子核越大，它的結(jié)合能越大，但平均結(jié)合能不一定大，原子核中的核子結(jié)合也不一定牢固，D錯(cuò)誤。 2．(多選)對(duì)核子結(jié)合成原子核的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．原子核內(nèi)的核子間均存在核力 B．原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫(kù)侖力 C．當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用的范圍而結(jié)合為原子核時(shí)，其間“勢(shì)能”一定減小 D．對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原

15、子核，其中的中子起到增加核力、維系原子核穩(wěn)定的作用 解析：選CD　由于核力為短程力，只會(huì)發(fā)生在相鄰核子之間，由此知A、B錯(cuò)誤；當(dāng)n個(gè)核子靠近到核力作用范圍內(nèi)，而距離大于0.8×10－15 m時(shí)，核力表現(xiàn)為引力，在此過(guò)程核力必做正功，其間勢(shì)能必定減小，形成原子核后距離一般不小于0.8×10－15 m，故C正確；對(duì)質(zhì)子數(shù)較多的原子核，由于只有相鄰的質(zhì)子間才有核力，但各個(gè)質(zhì)子間均有很強(qiáng)的庫(kù)侖斥力，隨著質(zhì)子數(shù)的增加，其庫(kù)侖斥力增加，對(duì)于穩(wěn)定的原子核，必須存在較多的中子才能維系二者的平衡，故D正確。 3．(多選)對(duì)公式ΔE＝Δmc2的正確理解是(　　) A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定

16、相應(yīng)減少Δm B．如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量也一定相應(yīng)增加Δmc2 C．Δm是某原子核在衰變過(guò)程中增加的質(zhì)量 D．在把核子結(jié)合成原子核時(shí)，若放出的能量是ΔE，則這些核子的質(zhì)量和與組成原子核的質(zhì)量之差就是Δm 解析：選ABD　一定質(zhì)量對(duì)應(yīng)于一定的能量，物體的能量減少了ΔE，它的質(zhì)量也一定相應(yīng)減少Δm，即發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)A、D正確；如果物體的質(zhì)量增加了Δm，它的能量一定相應(yīng)增加Δmc2，所以選項(xiàng)B正確；某原子核在衰變時(shí)，一定發(fā)生質(zhì)量虧損，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 4．歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5 MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的X，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 Me

17、V的He。(1 MeV＝1.6×10－13 J) (1)上述核反應(yīng)方程為_(kāi)____________________________________________________。 (2)質(zhì)量虧損為_(kāi)_________kg。 解析：(1)H＋X―→He＋He。 (2)Δmc2＝E末－E初， 所以Δm＝ ＝ kg ≈3.1×10－29 kg 答案：(1)H＋X→He＋He 或H＋Li→He＋He (2)3.1×10－29[課堂小結(jié)]- - - - - - - - - - - - - - - [課時(shí)跟蹤檢測(cè)十六] 一、單項(xiàng)選擇題 1．核子結(jié)合成原子核或原子核分解為

18、核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化，這是因?yàn)?　　) A．原子核帶正電，電子帶負(fù)電，電荷間存在很大的庫(kù)侖力 B．核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬(wàn)有引力 C．核子間存在著強(qiáng)大的核力 D．核子間存在著復(fù)雜磁力 解析：選C　核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時(shí)，都有核力作用，故伴隨著巨大的能量變化，故選C。 2．原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c。當(dāng)質(zhì)量分別為m1 kg和m2 kg的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M kg的原子核時(shí)，釋放出的能量是(　　) A．(M－m1－m2)·c2 J B．(m1＋m2－M)×931.5 J C．(m

19、1＋m2－M)c2 J D．(m1＋m2－M)×931.5 MeV 解析：選C　在核能計(jì)算時(shí)，如果質(zhì)量單位是kg，則用ΔE＝Δmc2進(jìn)行計(jì)算，單位是J；若質(zhì)量單位是u，則利用ΔE＝Δm×931.5 MeV進(jìn)行計(jì)算，所以選項(xiàng)C正確。 3．科學(xué)研究表明，自然界存在四種基本相互作用。我們知道分子之間也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力實(shí)質(zhì)上屬于(　　) A．引力相互作用 B．電磁相互作用 C．強(qiáng)相互作用和弱相互作用的共同作用 D．四種基本相互作用的共同作用 解析：選B　分子作用范圍約在10－10 m數(shù)量級(jí)上，而強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范圍在10－15 m和10－18

20、m之間，故C錯(cuò)誤；在分子作用范圍內(nèi)，引力作用和電磁相互作用都存在，但由于電磁力遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力，引力相互作用可以忽略不計(jì)，因此分子力本質(zhì)上屬于電磁力。故B正確，A、D錯(cuò)誤。 4．對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的質(zhì)能方程E＝mc2，下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．E＝mc2表明物體具有的總能量與其質(zhì)量成正比 B．根據(jù)ΔE＝Δmc2可以計(jì)算核反應(yīng)中釋放的結(jié)合能 C．一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，釋放出能量，表明此過(guò)程中出現(xiàn)了質(zhì)量虧損 D．E＝mc2中的E是發(fā)生核反應(yīng)中釋放的能量 解析：選D　公式E＝mc2中的E表示物體具有的總能量，m表示物體的質(zhì)量，故選項(xiàng)A正確，D錯(cuò)誤；ΔE＝Δmc2表示的意義則

21、是當(dāng)物體的質(zhì)量變化Δm時(shí)，它的能量就會(huì)相應(yīng)的變化ΔE，故可以計(jì)算結(jié)合能，故選項(xiàng)B正確；核反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量虧損時(shí)，才能釋放核能，故選項(xiàng)C正確。 5．關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說(shuō)法，正確的是(　　) A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)一定相等 B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多 C．原子核都是非常穩(wěn)定的 D．由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，不可能無(wú)節(jié)制的增大原子核而仍穩(wěn)定存在 解析：選D　質(zhì)量越大的原子核內(nèi)中子數(shù)越多于質(zhì)子數(shù)，A、B錯(cuò)誤；放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核也會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；由核力作用特點(diǎn)可知，D正確。 二、多項(xiàng)選擇題 6．對(duì)于核力，以下哪些說(shuō)法是正確的(　　) A．

22、核力是弱相互作用，作用力很小 B．核力是強(qiáng)相互作用，是強(qiáng)力 C．核子之間的距離小于0.8×10－15 m時(shí)，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起 D．人們對(duì)核力的了解很清楚，特別是在核子之間的距離小于0.8×10－15 m時(shí)，核力的變化規(guī)律更清楚 解析：選BC　核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，它的作用范圍在 1.5×10－15 m之內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；核力在核子之間的距離大于0.8×10－15 m時(shí)，表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，在距離小于0.8×10－15 m時(shí)，表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起，選項(xiàng)C正確；人們對(duì)核力的了解還不是很清楚，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

23、7．一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核時(shí)，產(chǎn)生γ光子，由此可見(jiàn)(　　) A．氘核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 B．氘核的質(zhì)量小于質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和 C．核子結(jié)合成原子核時(shí)會(huì)釋放核能 D．原子核分解成核子時(shí)會(huì)釋放核能 解析：選BC　由于結(jié)合成氘核時(shí)產(chǎn)生γ光子，即產(chǎn)生能量，故反應(yīng)中有質(zhì)量虧損，B對(duì)，A錯(cuò)；質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，該反應(yīng)為核子結(jié)合成原子核的反應(yīng)，故C對(duì)，D錯(cuò)。 8．中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)，質(zhì)量虧損為Δm，相應(yīng)的能量ΔE＝Δmc2＝2.2 MeV是氘核的結(jié)合能。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．用能量小于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核不能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子 B．用

24、能量等于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零 C．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和為零 D．用能量大于2.2 MeV的光子照射靜止氘核時(shí)，氘核可能分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子，它們的動(dòng)能之和不為零 解析：選AD　中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)放出的能量為2.2 MeV，所以要使氘核分解為中子和質(zhì)子至少也需要2.2 MeV的能量，所以A正確；因?yàn)閯?dòng)能為標(biāo)量，氘核分解為中子和質(zhì)子時(shí)，二者不可能都是靜止的，所以動(dòng)能之和不為零，這一部分動(dòng)能來(lái)自于光子的能量，所以B、C錯(cuò)誤，D正確。 9．在某些

25、恒星內(nèi)，3個(gè)α粒子結(jié)合成1個(gè)6C原子的質(zhì)量是12.000 0 u，He原子的質(zhì)量是4.002 6 u。已知1 u＝1.66×10－27 kg，則(　　) A．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是0.007 8 u B．反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損是1.29×10－29 kg C．反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量是7.26 MeV D．反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量是1.16×10－19 J 解析：選ABC　由題意可得核反應(yīng)方程為3He→6C＋ΔE。則核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm＝(3×4.002 6－12.000 0)u≈1.29×10－29 kg，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝1.29×10－29×(3×108)2 J＝1.161

26、×10－12 J≈7.26 MeV。故正確選項(xiàng)為A、B、C。 三、非選擇題 10．如果要把8O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子，要給它多少能量？要把它分成4個(gè)He，要給它多少能量？(已知8O的核子比結(jié)合能是7.98 MeV，He的核子比結(jié)合能是7.07 MeV) 解析：將8O分成8個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子所提供的能量為8O的結(jié)合能，即為其核子數(shù)與比結(jié)合能的乘積。需提供的能量為ΔE＝16×7.98 MeV＝127.68 MeV。 8O的結(jié)合能為EO＝127.68 MeV。 4個(gè)He的總的結(jié)合能為 EHe＝4×4×7.07 MeV ＝113.12 MeV。 將8O分成4個(gè)He需提供的能量為 ΔE′

27、＝EO－EHe＝127.68 MeV－113.12 MeV ＝14.56 MeV?！? 答案：127.68 MeV　14.56 MeV 11．一個(gè)靜止的鈾核 U(原子質(zhì)量為232.037 2 u)放出一個(gè)α粒子(原子質(zhì)量為4.002 6 u)后衰變成釷核 Th(原子質(zhì)量為228.028 7 u)。(已知原子質(zhì)量單位1 u＝1.67×10－27 kg,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量) (1)寫(xiě)出鈾核的衰變反應(yīng)方程。 (2)算出該衰變反應(yīng)中釋放出的核能。 (3)若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動(dòng)能，則α粒子的動(dòng)能為多少？ 解析：(1)U―→Th＋He。 (2)質(zhì)量虧損Δm＝mU－mα－mTh＝0.005 9 u ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV≈5.50 MeV。 (3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，釷核和α粒子的動(dòng)量大小相等，即 pTh＋(－pα)＝0，pTh＝pα， EkTh＝，Ekα＝， EkTh＋Ekα＝ΔE， 所以α粒子獲得的動(dòng)能 Ekα＝·ΔE ＝×5.50 MeV ≈5.41 MeV。 答案：(1)U―→Th＋He (2)5.50 MeV　(3)5.41 MeV 11