高中物理第十九章原子核5核力与结合能学案新人教版选修3_5

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1、5　核力与结合能1．核力(1)核力：组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力。(2)核力的特点：①核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多。②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内。核力在大于0.8×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过1.5×10－15m，核力急剧下降几乎消失；核力在小于0.8×10－15m时，表现为斥力，因此核子不会融合在一起。③每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。(3)四种基本相互作用：自然界中存在四种相互作用，即万有引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互

2、作用。【例1】激光中子是由重原子核吸收光子后发射中子而产生的，光子的极限能量大约是10MeV。假定中子从原子核上向外移开距离10－13cm所受的力保持不变，则平均核力的数量级是(　　)A．10－3NB．10NC．103ND．无法计算解析：核力是一种很强的力，存在于相邻的核子之间，作用范围在1.5×10－15m之内，由题意知：·d＝W＝E，则＝N＝1.6×103N，故C正确。答案：C谈重点几种相互作用①核力与核子是否带电无关，质子与质子间，质子与中子间，中子与中子间都可有核力。核力属强相互作用，是短程力。②万有引力相互作用存在于有质量的两物体之间，电磁相互作用存在于两个带电荷的物体之间，

3、它们都是长程力，但相同距离上电磁力比万有引力强1035倍。③原子核内部还存在一种弱力，弱力是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子发生转变的原因，弱力是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度比电磁力更小。2．质子、中子的比例与原子核的稳定性(1)核子比例关系：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。如图所示。稳定核的质子数与中子数的关系(2)形成原因：①这与核力与电磁力的不同特点有关：原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子集聚在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了。这时

4、，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，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。②核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。由于核力的作用范围是有限的，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。【例2】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，以及核力的饱和性，如果不断地增大原子核，形成的核也一定是不稳定的解析：自然界中较轻的原子核

5、，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，越重的元素，两者相差越多，故D项正确。答案：D3.比结合能与原子核的稳定性(1)结合能由于核子间存在着巨大的核力作用，所以原子核是一个坚固的集体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量。一个氘核被拆成一个中子和一个质子时，需要能量等于或大于2.2MeV的γ光子照射。核反应方程为γ＋H→H＋n。相反的过程，当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2.2MeV的能量。这个能量以γ光子的形式辐射出去。核反应方程为H＋n→H＋γ。由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸

6、收同样多的能量。核反应放出或吸收的能量称为结合能。(2)比结合能与原子核稳定性的关系①比结合能：原子核的结合能与核子数之比。②比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定。③核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核，比结合能较大，表示这些原子核较稳定。④当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能。【例3】下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的有(　　)A．核子结合成

7、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；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能越大的原子核，其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能比重核反而小，B、C