5.3核力與結合能（原卷版）-2024年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第三冊）

5.3核力與結合能知識點一、核力與四種基本相互作用1．核力：原子核中的之間存在一種很強的相互作用，即存在一種，它使得核子緊密地結合在一起，形成穩(wěn)定的原子核．這種作用稱為2．強相互作用的特點(1)強相互作用是力，作用范圍只有約m.(2)距離增大時，強相互作用急劇超過10－15m，相互作用不存在．3．弱相互作用(1)弱相互作用是引起原子核衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因．(2)弱相互作用是力，其力程只有m.4．四種基本相互作用知識點二、結合能1．結合能原子核是憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要，這就是原子核的結合能．2．比結合能原子核的結合能與之比，叫作比結合能，也叫作結合能．比結合能越大，原子核中核子結合得越，原子核越的核的比結合能最大，最穩(wěn)定．結合能和比結合能結合能把原子核分成核子時吸收的能量或核子結合成原子核時放出的能量比結合能等于原子核的結合能與原子核中核子個數(shù)的比值，它反映了原子核的穩(wěn)定程度比結合能曲線不同原子核的比結合能隨質量數(shù)變化圖線如圖所示從圖中可看出，中等大小的核的比結合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等大小的核的比結合能要小知識點三、質量虧損1．質能方程物體的能量與它的質量的關系是：E＝.2．質量虧損原子核的質量組成它的核子的質量之和的現(xiàn)象．質量虧損1．質量虧損Δm的理解所謂質量虧損，并不是質量消失，而是減少的質量在核子結合成核的過程中以能量的形式輻射出去了．反過來，把原子核分裂成核子，總質量要增加，總能量也要增加，增加的能量要由外部供給．2．質能方程E＝mc2的理解(1)根據(jù)質能方程，物體的總能量與其質量成正比．物體質量增加，則總能量隨之增加；質量減少，總能量也隨之減少，這時質能方程也寫作ΔE＝Δmc2.(2)運用質能方程時應注意單位．一般情況下，公式中各量都應取國際單位制單位．但在微觀領域，用國際單位制單位往往比較麻煩，習慣上常用“原子質量單位”和“電子伏特”作為質量和能量的單位，1u對應931.5MeV能量．核能的計算方法1．根據(jù)質量虧損計算(1)根據(jù)核反應過程，計算核反應前和核反應后的質量虧損Δm.(2)根據(jù)愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能．①若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108m/s代入，計算得到的ΔE的單位為焦耳．②若Δm的單位是原子質量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5MeV計算，即用質量虧損的原子質量單位數(shù)乘以931.5MeV.(1u相當于931.5MeV)2．利用比結合能來計算核能原子核的結合能＝核子的比結合能×核子數(shù)，核反應中反應前系統(tǒng)內(nèi)所有原子核的總結合能與反應后生成的所有新核的總結合能之差，就是該核反應所釋放(或吸收)的核能．下列對核力的認識，正確的是（）A．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，比靜電力大得多 B．核力存在于質子和電子之間 C．核力是核子間相互吸引的力，是短程力 D．核力只存在于相鄰的核子之間，具有飽和性（2021春?虎丘區(qū)校級期中）原子核的比結合能隨質量數(shù)變化的圖像如圖，下列說法正確的是（）A．質量數(shù)越大的原子核，核子結合得越牢固 B．12H核比C．3689Kr核的結合能大于D．兩個12H核結合成一個靜止的钚核94239Pu自發(fā)衰變成一個鈾核92A．X是氦（He）原子，又叫α粒子 B．該反應質量增加 C．鈾核與X的動量大小之比為1：2 D．X與鈾核的動能之比為235：4（2023?廣東學業(yè)考試）由中科院等離子體物理研究所設計制造的EAST全超導非圓截面托卡馬克實驗裝置試用已經(jīng)成功，標志著我國站在了世界核聚變研究的前端。設可控熱核反應前氘核（12H）的質量為m1，氚核（13H）的質量為m2，反應后氦核（24He）的質量為mA．核反應放出的能量為（m1+m2﹣m3﹣m4）c2 B．上述核反應過程中原子核的比結合能減小 C．這種熱核反應釋放出氦核，是α衰變 D．這種裝置的核反應原理與我國大亞灣核電站所使用核裝置的原理相同（多選）下列關于核力與結合能的說法正確的是（）A．強相互作用和弱相互作用都是短程力 B．弱相互作用是引起原子核β衰變的原因 C．原子核的結合能與質子數(shù)之比，叫作比結合能 D．結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩(wěn)定（多選）（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級模擬）中國自主三代核電“華龍一號”示范工程第2臺機組福清核電6號機組于2022年3月25日投入商業(yè)運行，至此“華龍一號“示范工程全面建成投運?！叭A龍一號”利用鈾核裂變釋放能量，原子核的平均結合能與質量數(shù)之間的關系圖線如圖所示，兩臺機組每年總發(fā)電量約200億千瓦?時。下列說法正確的是（）A．鈾核裂變的一個重要核反應方程是92235U→56144Ba+B．“華龍一號”兩臺機組發(fā)電一年需消耗核約為0.8kg C．24He核的平均核子質量小于D．三個中子和三個質子結合成3（2023春?秦淮區(qū)校級期中）在火星上太陽能電池板發(fā)電能力有限，因此科學家們用放射性材料—PuO2作為發(fā)電能源為火星車供電（PuO2中的Pu是94238Pu）。已知94238Pu衰變后變?yōu)殁櫤耍ǚ枮閁）和α粒子。若靜止的94238Pu在勻強磁場中發(fā)生衰變，α粒子的動能為E，（1）寫出衰變方程；（2）94（3）從開始衰變到9224U和氮原子核由兩個質子與兩個中子組成，這兩個質子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是（）A．核力、庫侖力、萬有引力 B．萬有引力、庫侖力、核力 C．庫侖力、核力、萬有引力 D．核力、萬有引力、庫侖力下面關于結合能和平均結合能的說法中，正確的有（）A．核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能 B．平均結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也一定越大 C．重核與中等質量原子核相比較，重核的結合能和平均結合能都大 D．中等質量原子核的結合能和平均結合能均比輕核的要大一個中子與某原子核發(fā)生核反應，生成一個氘核，該反應放出的能量為Q，則氘核的比結合能為（）A．Q2 B．Q C．Q3對公式ΔE＝Δmc2，下列說法中正確的是（）A．能量可以轉化為質量 B．質量可以轉化為能量 C．能量的轉化與質量的轉化是成比例的 D．發(fā)生核反應時，反應前的總質量大于反應后的總質量，這個反應必須吸收能量才能發(fā)生下列關于核力、原子核的結合能、比結合能的說法正確的是（）A．維系原子核穩(wěn)定的力是核力，核力就是表現(xiàn)為相鄰核子間的相互吸引力 B．核力是強相互作用的一種表現(xiàn)，原子核尺度內(nèi)，核力比庫侖力小 C．比結合能小的原子核分解成比結合能大的原子核時會釋放核能 D．自由核子組成原子核時，其質量虧損所對應的能量大于該原子核的結合能88226RaA．該衰變是β衰變 B．Y粒子是2C．Y粒子的穿透能力很強 D．20個88（2022?源匯區(qū)模擬）原子核的比結合能與原子序數(shù)的關系圖所示，大多數(shù)恒星內(nèi)部溫度非常高，可進行輕核聚變，核反應方程為A+B→C．但對于金、鉑等重金屬產(chǎn)生，目前科學界有一種理論認為，兩顆中子星合成過程中會釋放巨大的能量，在能量的作用下能夠合成金、鉑等重金屬，其核反應為D+E→F，下列說法正確的是（）A．重核F裂變成D和E的過程中，會產(chǎn)生質量虧損 B．較輕的核A和B聚合成C的過程中核子平均質量變大 C．較重的核D和E聚合成F的過程中，會釋放較大能量 D．A和B聚合成C的過程中，C的結合能小于A和B的結合能之和（2023春?寶雞期末）用中子轟擊靜止的鋰核，核反應方程為01n+36Li→24He+X+γ，已知光子的頻率為ν，鋰核的比結合能為EA．X核為12B．γ光子的動量p=?cC．釋放的核能ΔE＝（4E2+3E3）﹣6E1+hν D．質量虧損Δm=如圖所示是描述原子核核子的平均質量m與原子序數(shù)Z的關系曲線，由圖可知下列說法正確的是（）A．原子核A比原子核F的比結合能大 B．原子核D比原子核F更穩(wěn)定 C．由原子核A分裂出原子核B、C的過程一定釋放能量 D．由原子核D、E結合出原子核F的過程一定吸收能量一個靜止的原子核baX經(jīng)α衰變放出一個α粒子并生成一個新核，α粒子的動能為E設衰變時產(chǎn)生的能量全部變成A．E0c2 C．(a?4)E0c（多選）下列說法正確的是（）A．光在真空中運動的速度在任何慣性系中測得的數(shù)值都是相同的 B．愛因斯坦質能方程E＝mc2中的m是物體靜止時的質量 C．愛因斯坦指出：對不同的慣性系，物理規(guī)律是不一樣的 D．空中繞地球運行的衛(wèi)星的質量比靜止在地面上時大得多（多選）（2022春?榆陽區(qū)校級期中）下列說法正確的是（）A．如果物體的能量減少了ΔE，它的質量也一定相應減少Δm B．如果物體的質量增加了Δm，它的能量也一定相應增加Δmc2 C．Δm是某原子核在衰變過程中增加