5 核力与结合能一、核力与四种基本相互作用1.核力:原子核内_____之间的相互作用力。核子2.核力的特点:(1)核力是___________的一种表现,在原子核内,核力比库仑力大得多。(2)核力是短程力,作用范围在___________之内。在大于0.8×10-15m小于1.5×10-15m的范围内表现为吸引力,在小于0.8×10-15m时表现为斥力。(3)核力的饱和性:每个核子只跟___________发生核力作用。强相互作用1.5×10-15m邻近的核子3.四种基本相互作用:更短电磁力万有引力【判一判】(1)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的。 ( )(2)核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。 ( )(3)弱相互作用的力程比强力更短。 ( )提示:(1)×。原子核中的质子是靠强相互作用力聚在一起的。(2)√。核力是强相互作用力,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多。(3)√。弱相互作用的力程比强力更短,为10-18m。二、原子核中质子与中子的比例1.自然界中较轻的原子核,质子数与中子数大致_____。2.较重的原子核,中子数_____质子数,越重的元素,两者相差越多。相等大于【判一判】(1)在原子核的组成中,质子数等于中子数。 ( )(2)原子核大到一定程度,原子核就不稳定了。 ( )(3)在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来。( )提示:(1)×。在原子核的组成中,质子数与中子数大致相等,对于较重的原子核中子数大于质子数。(2)√。原子核大到一定程度,核力不足以平衡它们之间的库仑力,原子核就不稳定了。(3)√。在宇宙演化过程中,只有稳定的原子核长久地留了下来,不稳定的就瓦解了。三、结合能和质量亏损1.结合能和比结合能:(1)结合能:原子核是核子凭借核力结合在一起构成的,要把它们分开也需要_____,这就是原子核的结合能。(2)比结合能(平均结合能):原子核的结合能与_______之比称为比结合能。比结合能_____,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定,_________的核的比结合能最大、最稳定。能量核子数越大中等大小2.质量亏损:(1)爱因斯坦质能方程_____。(2)质量亏损:原子核的质量_____组成它的核子的质量之和的现象。(3)核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm,与它们在互相结合过程中放出的能量ΔE的关系是___________。E=mc2小于ΔE=Δm·c23.比结合能应用前景:(1)中等大小的核的比结合能_____,这些核最稳定。(2)使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等大小的核,都将_____新的结合能。最大释放【判一判】(1)组成原子核的核子越多,它的结合能就越高。 ( )(2)结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定。 ( )(3)质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。 ( )提示:(1)√。原子核凭核力结合在一起,组成原子核的核子越多,它的结合能就越高。(2)×。比结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定,而不是结合能。(3)√。质量亏损表明,的确存在着原子核的结合能。一、根据核力的性质解释原子核的稳定性思考探究:如图为3H和3He的原子核结构示意图。(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?(2)质子之间除了核力外还有什么作用力?提示:(1)说明核力与电荷无关。(2)质子之间除了核力外还有库仑力。【归纳总结】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10-15m数量级时起作用,距离大于0.8×10-15m时为引力,距离小于0.8×10-15m时为斥力,距离为10×10-15m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强的引力,而不是与核内所有核子发生作用。(4)核力具有电荷无关性。核力与核子电荷无关。2.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,越重的原子核,两者相差越多。(2)形成原因:①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。②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。③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。【特别提醒】(1)核力表现方面:核力并不只是引力,当距离小于0.8×10-15m时,表现为斥力,核子不会融合在一起。(2)原子核的质子数与中子数方面:较轻的原子核,质子数与中子数差不多,较重的原子核中子数大于质子数。【典例示范】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,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
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探究】(1)原子核内的质子数与中子数的分配比例是怎样的?提示:轻核中质子数与中子数大致相等,重核中中子数大于质子数。(2)原子核能否无节制地增大?提示:不能。由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,原子核内的核子越多,原子核越不稳定。【正确解答】选D。由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知,质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多,故A、B错误;原子核可以发生衰变,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。【过关训练】1.(2015·石家庄高二检测)关于核力的说法正确的是 ( )A.核力同万有引力没有区别,都是物体间的作用B.核力就是电磁力C.核力是短程力,作用范围在1.5×10-15m之内D.核力与电荷有关【解析】选C。核力是短程力,超过1.5×10-15m,核力急剧下降几乎消失,故选项C正确;核力与万有引力、电磁力不同,故选项A、B错误;核力与电荷无关,故选项D错误。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.核力可使非常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【解析】选D。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,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。【补偿训练】1.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1.2×10-15m,则它们间的核力表现为引力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】选B。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0.8×10-15m
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:对质能方程的理解【典例示范】(多选)关于质能方程,下列说法中正确的是( )A.质量减少,能量就会增加,在一定条件下质量转化为能量B.物体获得一定的能量,它的质量也相应地增加一定值C.物体一定有质量,但不一定有能量,所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D.某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的【正确解答】选B、D。质能方程E=mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的,能量增加某一定值时,它的质量也相应地增加一定值,并可根据ΔE=Δmc2进行计算,所以B、D正确。
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