高中物理19.5核力与结合能-名师公开课省级获奖课件(人教版选修3-5).ppt

1、1.1.有的同学认为：有的同学认为：“原子核内质子间的库仑斥力，与质子、原子核内质子间的库仑斥力，与质子、中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态”，这种说，这种说法正确吗？法正确吗？提示提示: :不正确不正确. .质子之间的库仑斥力的大小与万有引力的大质子之间的库仑斥力的大小与万有引力的大小相差小相差10103636倍，两者相差悬殊，不可能平衡倍，两者相差悬殊，不可能平衡. .在原子核内一在原子核内一定还存在第三个相互作用力来克服较强的库仑斥力定还存在第三个相互作用力来克服较强的库仑斥力. .2.2.试分析为什么核力具有饱和性？试分析为什么核力具有饱和

2、性？提示提示: :由于核力是短程力，只在相邻核子间存在，而核子周由于核力是短程力，只在相邻核子间存在，而核子周围的空间是有限的，一个核子周围只能有有限个核子，不围的空间是有限的，一个核子周围只能有有限个核子，不能是无限个，所以核力具有饱和性能是无限个，所以核力具有饱和性. .3.3.四种基本相互作用各有什么特点四种基本相互作用各有什么特点? ?提示提示: :(1)(1)强相互作用强相互作用( (强力强力) )：在原子核内，强力将核子束：在原子核内，强力将核子束缚在一起缚在一起短程力短程力. .(2)(2)弱相互作用弱相互作用( (弱力弱力) )：弱相互作用是引起原子核：弱相互作用是引起原子核衰

3、变的衰变的原因原因短程力短程力. .(3)(3)电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱电磁相互作用：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体液体和固体长程力长程力. .(4)(4)引力相互作用：引力主要在宏观和微观尺度上引力相互作用：引力主要在宏观和微观尺度上“独领风独领风骚骚”，是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决，是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状定着宇宙的现状长程力长程力核力的变化与弹簧弹力的变化类似核力的变化与弹簧弹力的变化类似, ,压缩时排

4、斥压缩时排斥, ,拉伸时吸拉伸时吸引引. .但核力要比弹簧弹力更敏感，因为核力是短程力但核力要比弹簧弹力更敏感，因为核力是短程力, ,核子的半核子的半径约为径约为0.80.81010-15-15m,m,核力在大于核力在大于0.80.81010-15-15m m时，表现为吸引时，表现为吸引力力, ,且随距离的增大而减小且随距离的增大而减小, ,超过超过1.51.51010-15-15m m时时, ,核力急剧下核力急剧下降几乎消失降几乎消失; ;而在距离小于而在距离小于0.80.81010-15-15m m时时, ,核力表现为斥力核力表现为斥力. .典例典例1 1 关于核力，下列说法中正确的是关于

5、核力，下列说法中正确的是( )( )A A核力是一种特殊的万有引力，存在于原子核内所有的核核力是一种特殊的万有引力，存在于原子核内所有的核子间子间B B原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用原子核内只有相邻的两个核子间才有核力作用C C核力是原子核能稳定存在而核力是原子核能稳定存在而“不分崩离析不分崩离析”的原因的原因D D核力是一种短程强相互作用力，其作用的范围仅在核力是一种短程强相互作用力，其作用的范围仅在1.51.51010-15-15m m内内解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：(1)(1)核力存在于相邻的核子之间核力存在于相邻的核子之间(2)(2)核力是短程力核力是短程

6、力(3)(3)核力比库仑斥力大得多核力比库仑斥力大得多【规范解答】【规范解答】选选B B、C C、D.D.核力是仅存在于相邻核子间的短核力是仅存在于相邻核子间的短程强相互作用力，而万有引力在任何有质量的物体间都存程强相互作用力，而万有引力在任何有质量的物体间都存在，且远小于核力，在，且远小于核力，A A错，错，B B、D D对；因为有了强大的核力克对；因为有了强大的核力克服了原子核内质子间的库仑力才使原子核稳定存在，服了原子核内质子间的库仑力才使原子核稳定存在，C C对对. . 【变式备选变式备选】关于核力的特点下列说法正确的是关于核力的特点下列说法正确的是( )( )A A核力是一种强相互作

7、用核力是一种强相互作用B B核力是一种长程力，任意两个核子间都存在核力核力是一种长程力，任意两个核子间都存在核力C C核力只发生在质子之间，或质子和中子间，中子间不存核力只发生在质子之间，或质子和中子间，中子间不存在核力在核力D D核力具有饱和性核力具有饱和性【解析解析】选选A A、D.D.核力是一种强相互作用核力是一种强相互作用,A,A对对; ;但是核力是但是核力是一种短程力一种短程力, ,仅仅存在于相邻的核子之间仅仅存在于相邻的核子之间, ,相邻的核子可以相邻的核子可以是质子和质子是质子和质子, ,也可以是质子和中子也可以是质子和中子, ,还可以是中子和中子还可以是中子和中子, ,因此因此

8、B B、C C错误错误,D,D正确正确. .1.1.尝试分析质子和中子的比例关系尝试分析质子和中子的比例关系. .提示提示: :(1)(1)在在1.51.51010-15-15m m范围内范围内, ,核力起决定作用核力起决定作用, ,在这个范在这个范围之外围之外, ,库仑力起主要作用库仑力起主要作用. .(2)(2)随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和库仑力都随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和库仑力都会减小，但核力减小得更快会减小，但核力减小得更快. .所以当原子核增大到一定程度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时，相距较远的质子间的核力不足

9、以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了；这时力，这个原子核就不稳定了；这时, ,不再成对地增加质子和不再成对地增加质子和中子中子, ,而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳相互吸引的核力，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定的重原子核中子数要比质子数多. .2.2.什么样的原子核比结合能最大？什么样的原子核比结合能最大？提示提示: :中等大小的核的比结合能最大中等大小的核的比结合能最大( (平均每个核子的质量平均每个核子的质量亏损最大亏损最大) )，这些核

10、最稳定，这些核最稳定. .另一方面如果使较重的核分裂另一方面如果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，成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用. .3.3.核子结合成原子核时核子结合成原子核时, ,质量减少质量减少, ,说明在核反应过程中质说明在核反应过程中质量不守恒，这种说法正确吗量不守恒，这种说法正确吗? ?提示提示: :这种认识是错误的这种认识是错误的. .在核反应中仍遵守质量守恒和能在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒量守恒, ,所谓的质量亏损并不是这部分质

11、量消失或质量变为所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量变为能量能量. .物体的质量应包括静止质量和运动质量物体的质量应包括静止质量和运动质量, ,质量亏损是质量亏损是静止质量的减少静止质量的减少, ,减少的静止质量转化为和辐射能量相联系减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量的运动质量. .4.4.由公式由公式E Emcmc2 2可知，质量和能量是一回事，这种认识对可知，质量和能量是一回事，这种认识对吗？吗？提示提示: :不对，质量不是能量，能量也不是质量，质量不能转不对，质量不是能量，能量也不是质量，质量不能转化为能量，能量也不能转化为质量，质量只是物体具有能化为能量，能量也不能转化

12、为质量，质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度量多少及能量转变多少的一种量度. .5.5.根据质量亏损怎样计算结合能根据质量亏损怎样计算结合能? ?提示提示: :根据质量亏损计算根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损m.m.根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程E=mcE=mc2 2计算核能，其中计算核能，其中mm的的单位是千克，单位是千克，EE的单位是焦耳的单位是焦耳. .6.6.利用原子质量单位利用原子质量单位u u和电子伏特怎样计算结合能和电子伏特怎样计算结合能? ?提示提示: :利用原子质量单位利用原

13、子质量单位u u和电子伏特计算和电子伏特计算明确原子质量单位明确原子质量单位u u和电子伏特间的关系：和电子伏特间的关系：1u=1.660 61u=1.660 61010-27-27 kg,1 eV=1.602 178 kg,1 eV=1.602 1781010-19-19J.J.由由E=mcE=mc2 2得：得：根据根据1 1原子质量单位原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 MeV931.5 MeV能量，用核子结能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,931.5 MeV,即即E=mE=m931.5 MeV.9

14、31.5 MeV.其中其中mm的单位是的单位是u,Eu,E的单位是的单位是MeV.MeV.2278191.660 6 102.998 10EeV931.5 MeV1.602 178 10 计算核能的方法计算核能的方法核能计算常用的方法是核能计算常用的方法是: :根据质量亏损和利用原子质量单位根据质量亏损和利用原子质量单位u u和电子伏特计算和电子伏特计算, ,除了这两种外除了这两种外, ,还有以下两种也会经常用还有以下两种也会经常用到到, ,(1)(1)根据能量守恒和动量守恒来计算核能根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统参与核反应的粒子所组成的系统, ,在核反应过程中的

15、动量和在核反应过程中的动量和能量是守恒的能量是守恒的, ,因此因此, ,利用动量和能量守恒可以计算出核能利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化的变化. .(2)(2)利用平均结合能来计算核能利用平均结合能来计算核能原子核的结合能原子核的结合能= =核子的平均结合能核子的平均结合能核子数核子数. .核反应中反核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差核的总结合能之差, ,就是此次核反应所释放就是此次核反应所释放( (或吸收或吸收) )的核能的核能. .典例典例2 2 一个静止的铀核一个静止的铀核 ( (原子质量为

16、原子质量为232.037 2 u)232.037 2 u)放出放出一个一个粒子粒子( (原子质量为原子质量为4.002 6 u)4.002 6 u)后衰变成钍核后衰变成钍核 ( (原子质量为原子质量为228.028 7 u).(228.028 7 u).(已知：原子质量单位已知：原子质量单位1u=1.671u=1.671010-27-27 kg kg，1 u1 u相当于相当于931 MeV)931 MeV)(1)(1)写出核衰变反应方程；写出核衰变反应方程；(2)(2)算出该核衰变反应中释放出的核能；算出该核衰变反应中释放出的核能；(3)(3)假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和假设反应中释

17、放出的核能全部转化为钍核和粒子的动粒子的动能，则钍核获得的动能有多大？能，则钍核获得的动能有多大？23292U22890Th(1)(1)书写核反应方程时一定要遵循两个守恒书写核反应方程时一定要遵循两个守恒, ,即质量数和电即质量数和电荷数守恒荷数守恒. .(2)(2)核衰变反应中释放出的核能是由质量亏损造成的核衰变反应中释放出的核能是由质量亏损造成的, ,其计其计算得根据爱因斯坦质能方程来计算算得根据爱因斯坦质能方程来计算. .(3)(3)参与核反应的粒子组成的系统参与核反应的粒子组成的系统, ,在核反应中满足动量守在核反应中满足动量守恒和能量守恒定律恒和能量守恒定律, ,开始时系统动量为零开

18、始时系统动量为零, ,反应后生成两种反应后生成两种粒子粒子, ,便可以得到核反应后两粒子的动量大小相等便可以得到核反应后两粒子的动量大小相等, ,方向相方向相反反. .由同一种状态下粒子的动量与动能的关系可知由同一种状态下粒子的动量与动能的关系可知, ,动能之动能之比等于质量的反比比等于质量的反比, ,得出两动能关系得出两动能关系. .【规范解答规范解答】(1) (1) (2)(2)质量亏损质量亏损m=232.037 2u-4.002 6u-228.028 7u=0.005 9um=232.037 2u-4.002 6u-228.028 7u=0.005 9uE=mcE=mc2 2=0.005

19、 9u=0.005 9u931 MeV=5.49 MeV931 MeV=5.49 MeV(3)(3)系统动量守恒，钍核和系统动量守恒，钍核和粒子的动量大小相等，即粒子的动量大小相等，即232228492902UThHeE EkThkTh+E+Ekk=E =E 联立以上各式得到联立以上各式得到钍核获得的动能为钍核获得的动能为: :答案答案: :(1)(1)(2)5.49 MeV (3)0.09 MeV(2)5.49 MeV (3)0.09 MeVkThThm4.002 6EEE0.09 MeVmm4.002 6228.028 7232228492902UThHe 【变式备选变式备选】为了纪念爱因

20、斯坦对物理学的巨大贡献，为了纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将联合国将20052005年定为年定为“国际物理年国际物理年”，对于爱因斯坦提出，对于爱因斯坦提出的质能方程的质能方程E=mcE=mc2 2，下列说法中正确的是，下列说法中正确的是( )( )A.A.物体获得一定的能量，质量也相应地增加一定值物体获得一定的能量，质量也相应地增加一定值B.B.物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是物体一定有质量，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某种特殊条件下的数量关系C.C.根据根据E=mcE=mc2 2，可知质量减少能量就会增加，在一定条，可知质量减少能量就会增

21、加，在一定条件下质量转化为能量件下质量转化为能量D.D.根据根据E=mcE=mc2 2可以计算核反应中释放的核能可以计算核反应中释放的核能【自主解答自主解答】选选A A、D.D.根据质能方程根据质能方程E=mcE=mc2 2可知某一定量的可知某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应地增加一定值，即能量增加某一定值时，它的质量也相应地增加一定值，这种关系任何条件下都成立，故这种关系任何条件下都成立，故A A对对B B错错. .根据根据E=mcE=mc2 2可可以计算核反应中释放的能量，释

22、放的能量并非由质量转化以计算核反应中释放的能量，释放的能量并非由质量转化而来，故而来，故C C错错D D对对. .1.1. 的核由的核由6 6个质子与个质子与6 6个中子组成，两个质子之间存在着个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的排列顺序万有引力、库仑力和核力，则三种力从大到小的排列顺序是是( )( )A A核力、万有引力、库仑力核力、万有引力、库仑力 B B万有引力、库仑力、核力万有引力、库仑力、核力C C库仑力、核力、万有引力库仑力、核力、万有引力 D D核力、库仑力、万有引力核力、库仑力、万有引力【解析解析】选选D.D.核力是强相互作用力，是它将核子束

23、缚在原核力是强相互作用力，是它将核子束缚在原子核内子核内; ;库仑力如果大于核力库仑力如果大于核力, ,原子核内质子就不能存在于原子核内质子就不能存在于这么小的范围内这么小的范围内; ;万有引力最弱，研究核子间相互作用时万万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略有引力可以忽略; ;所以所以A A、B B、C C错错, ,选选D.D.126C2.2.关于原子核中质子和中子的说法，正确的是关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )( )A.A.原子核中质子数和中子数一定相等原子核中质子数和中子数一定相等B.B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多稳定的重原子核里，质子数比中子数多C.C.

24、原子核都是非常稳定的原子核都是非常稳定的D.D.由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在能无节制地增大原子核而仍稳定存在【解析解析】选选D.D.原子核中质子数和中子数不一定相等，特别原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原是在原子序数越大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故子序数大的和小的都没有中等质量原子核稳定，故A A、B B、C C错错. .又由于核力是短程力及饱和性的特点，使原子核不可能又由于核力是短程力及饱和

25、性的特点，使原子核不可能无节制地增大，故无节制地增大，故D D正确正确. .3.3.下面是一核反应方程下面是一核反应方程 用用c c表示光速，表示光速，则则( )( )A.XA.X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c c2 2B.XB.X是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘以是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘以c c2 2C.XC.X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘以去氦核与质子的质量和，再乘以c c2 2D.XD.X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚

26、核的质量和减是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以去氦核与中子的质量和，再乘以c c2 2234112HHHeX，【解析解析】选选D.D.在核反应中，质量数和电荷数都守恒，可知在核反应中，质量数和电荷数都守恒，可知核反应方程中的核反应方程中的X X为中子，为中子，A A、C C错误错误; ;根据爱因斯坦质能方根据爱因斯坦质能方程程E=mcE=mc2 2知，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量知，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以和减去氦核与中子的质量和，再乘以c c2 2，故，故B B错错, ,答案为答案为D.D.4.4.

27、关于质能方程，下列说法正确的是关于质能方程，下列说法正确的是( )( )A A能量可以转化为质量能量可以转化为质量B B质量可以转化为能量质量可以转化为能量C C物质的核能可以用物质的核能可以用mcmc2 2表示表示D D当物体向外释放出能量时，其质量必定减小，且减小的当物体向外释放出能量时，其质量必定减小，且减小的质量质量mm与释放的能量与释放的能量EE，满足，满足E=mcE=mc2 2【解析解析】选选D.D.质量和能量是两个不同的物理量，两者并不质量和能量是两个不同的物理量，两者并不能相互转化，当物体向外释放出能量时，其质量必定减小，能相互转化，当物体向外释放出能量时，其质量必定减小，且减

28、小的质量且减小的质量mm与释放的能量与释放的能量EE，满足，满足E=mcE=mc2 2，这并，这并不是说减少的质量转化成了能量，释放的能量是由核力做不是说减少的质量转化成了能量，释放的能量是由核力做功引起的，爱因斯坦质能方程功引起的，爱因斯坦质能方程E=mcE=mc2 2只是说明了质量和能量只是说明了质量和能量之间在数量上成正比关系，并不表示两者可以相互转化，之间在数量上成正比关系，并不表示两者可以相互转化，A A、B B错，错，D D对；爱因斯坦质能方程对；爱因斯坦质能方程E=mcE=mc2 2中的能量，指的是包含中的能量，指的是包含核能在内的物体的总能量，核能在内的物体的总能量，C C错错

29、. . 5.5.中子和质子结合成氘核时，质量亏损为中子和质子结合成氘核时，质量亏损为mm，相应的能量，相应的能量E=mcE=mc2 2=2.2 MeV=2.2 MeV是氘核的结合能是氘核的结合能. .下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.用能量小于用能量小于2.2 MeV2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核不能分的光子照射静止氘核时，氘核不能分解为一个质子和一个中子解为一个质子和一个中子B.B.用能量等于用能量等于2.2 MeV2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零解为一个质子和一个中子，它们的

30、动能之和为零C.C.用能量大于用能量大于2.2 MeV2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零D.D.用能量大于用能量大于2.2 MeV2.2 MeV的光子照射静止氘核时，氘核可能分的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零【解析解析】选选A A、D.D.静止的氘核只有吸收的光子能量大于其结静止的氘核只有吸收的光子能量大于其结合能时，才能分解为一个质子和一个中子，故合能时，才能分解为一个质子和一个

31、中子，故A A项正确，项正确，B B项错误；根据能量守恒定律，光子能量大于氘核结合能，项错误；根据能量守恒定律，光子能量大于氘核结合能，则多余的能量以核子动能形式呈现，故则多余的能量以核子动能形式呈现，故C C项错，项错，D D项正确项正确. . 一、选择题一、选择题( (本题共本题共6 6小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共3030分分) )1.1.关于核力的说法正确的是关于核力的说法正确的是( )( )A.A.核力同万有引力没有区别核力同万有引力没有区别, ,都是物体间的作用力都是物体间的作用力B.B.核力就是电磁力核力就是电磁力C.C.核力是短程力核力是短程力, ,作用范围在作用范

32、围在1.51.51010-15-15m m之内之内D.D.核力与核子是否带有电荷有关核力与核子是否带有电荷有关【解析解析】选选C.C.核力与万有引力、电磁力不同，故核力与万有引力、电磁力不同，故A A、B B错错; ;核核力是短程力力是短程力, ,超过超过1.51.51010-15-15m,m,核力急剧下降核力急剧下降, ,几乎消失几乎消失, ,故故C C对对; ;核力与电荷无关核力与电荷无关,D,D错错. .2.2.一个铍原子核一个铍原子核( )( )从最靠近核的从最靠近核的K K层电子轨道上俘获一层电子轨道上俘获一个电子后发生衰变，生成一个锂核个电子后发生衰变，生成一个锂核( )( )并放

33、出一个不带电并放出一个不带电的质量接近于零的中微子的质量接近于零的中微子e e( (质量不计质量不计) )，人们把这种衰变，人们把这种衰变叫铍核的叫铍核的E Ec c衰变衰变. .核反应方程为：核反应方程为：已知一个铍原子核质量为已知一个铍原子核质量为m m1 1，一个锂原子核的质量为，一个锂原子核的质量为m m2 2，一，一个电子质量为个电子质量为m me e，光速为，光速为c c，则一个铍原子核发生上述核反，则一个铍原子核发生上述核反应释放的能量是应释放的能量是( )( )A.(mA.(m1 1-m-m2 2)c)c2 2 B.(m B.(m1 1+m+me e+m+m2 2)c)c2 2

34、C.(mC.(m1 1+m+me e-m-m2 2)c)c2 2 D.(m D.(m2 2-m-m1 1-m-me e)c)c2 274Be73Li707413eBeeLi ，【解析解析】选选C.C.铍原子核发生上述核反应的质量亏损铍原子核发生上述核反应的质量亏损m=mm=m1 1+m+me e-m-m2 2，由爱因斯坦质能方程可知，此反应释放的能，由爱因斯坦质能方程可知，此反应释放的能量为量为mcmc2 2，即，即(m(m1 1+m+me e-m-m2 2)c)c2 2，故，故C C对对. .3.3.核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随

35、着巨大的能量变化，这是因为大的能量变化，这是因为( )( )A.A.原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力B.B.核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力C.C.核子间存在着强大的核力核子间存在着强大的核力D.D.核子间存在着复杂的磁力核子间存在着复杂的磁力【解析解析】选选C.C.核子结合成原子核，核力做正功，要失去能核子结合成原子核，核力做正功，要失去能量，原子核分解成核子要克服核力做功，需要能量，因核量，原子核分解成核子要克服核力做功，需要能量，因核力很大，故伴随着巨大的能量变化，库仑力、

36、万有引力、力很大，故伴随着巨大的能量变化，库仑力、万有引力、磁力都没有这么强，不可能产生这么大的能量变化，故磁力都没有这么强，不可能产生这么大的能量变化，故A A、B B、D D错，错，C C对对. .4.(20104.(2010四川高考四川高考) )下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A A粒子大角度散射表明粒子大角度散射表明粒子很难进入原子内部粒子很难进入原子内部B B氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射C C因为核反应过程中有质量亏损，所以其质量数不守恒因为核反应过程中有质量亏损，所以其质量数不守恒D D射线是一种波长很短的

37、电磁波射线是一种波长很短的电磁波【解析解析】选选D.D.在在粒子的散射现象中，大多数粒子的散射现象中，大多数粒子不发粒子不发生偏转，说明生偏转，说明粒子进入了原子内部，粒子进入了原子内部，A A错误错误; ;任何光只有任何光只有从光密介质进入光疏介质时才能发生全反射，从光密介质进入光疏介质时才能发生全反射，B B错误错误; ;裂变裂变有质量亏损是因为核子的平均密度变化引起的，但是核子有质量亏损是因为核子的平均密度变化引起的，但是核子的总数并未改变，的总数并未改变，C C错误错误;射线是频率很高、波长很短的射线是频率很高、波长很短的电磁波，电磁波，D D正确正确. .5 5由图可得出的结论是由图

38、可得出的结论是( )( )A.A.质子和中子的质量之和小于氘核的质量质子和中子的质量之和小于氘核的质量B.B.质子和中子的质量之和等于氘核的质量质子和中子的质量之和等于氘核的质量C.C.氘核分解为质子和中子时要吸收能量氘核分解为质子和中子时要吸收能量D.D.质子和中子结合成氘核时要吸收能量质子和中子结合成氘核时要吸收能量【解析解析】选选C.C.氘核吸收了氘核吸收了光子后，能量增加分裂成了一光子后，能量增加分裂成了一个中子和一个质子，故个中子和一个质子，故C C对，对，D D错；根据能量守恒和爱因斯错；根据能量守恒和爱因斯坦质能方程可知，能量增加对应的质量也增加，故质子和坦质能方程可知，能量增加

39、对应的质量也增加，故质子和中子的质量之和大于氘核的质量，中子的质量之和大于氘核的质量，A A、B B错错. .6.6.用质子轰击锂核用质子轰击锂核( )( )生成两个生成两个粒子，以此进行验证爱粒子，以此进行验证爱因斯坦质能方程的实验因斯坦质能方程的实验. .已知质子的初动能是已知质子的初动能是0.6 MeV0.6 MeV，质，质子、子、粒子和锂核的质量分别是粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u1.007 3 u、4.001 5 u4.001 5 u和和7.016 0 u.7.016 0 u.已知已知1 u1 u相当于相当于931.5 MeV931.5 MeV，则下列叙述中正确，则下列叙述

40、中正确的是的是( )( )A.A.此反应过程质量减少此反应过程质量减少0.010 3 u0.010 3 uB.B.生成的两个生成的两个粒子的动能之和是粒子的动能之和是18.3 MeV18.3 MeV，与实验相符，与实验相符C.C.核反应中释放的能量是核反应中释放的能量是18.9 MeV18.9 MeV，与实验相符，与实验相符D.D.若生成的两个若生成的两个粒子的动能之和是粒子的动能之和是19.5 MeV19.5 MeV，与实验相，与实验相符符73Li【解析解析】选选C C、D.D.核反应前的质量为核反应前的质量为1.007 3 u+7.016 0 u=8.023 3 u1.007 3 u+7.

41、016 0 u=8.023 3 u核反应后的质量为核反应后的质量为:2:24.001 5 u=8.003 0 u4.001 5 u=8.003 0 u此反应过程中质量减少了此反应过程中质量减少了0.020 3 u0.020 3 u，故，故A A错错; ;根据质能方程根据质能方程E=mE=m931.5 MeV=18.9 MeV931.5 MeV=18.9 MeV，故核反应释放的核能为故核反应释放的核能为18.9 MeV18.9 MeV，C C正确；正确；由反应过程中能量守恒知反应后两个由反应过程中能量守恒知反应后两个粒子的总动能粒子的总动能E E总总=18.9 MeV+0.6 MeV=19.5

42、MeV=18.9 MeV+0.6 MeV=19.5 MeV，故，故B B错，错，D D对对. .二、非选择题二、非选择题( (本题共本题共 2 2 小题，共小题，共 20 20 分，要有必要的文分，要有必要的文字叙述字叙述) )7 7(10(10分分)(2011)(2011黄山高二检测黄山高二检测) )在正负电子在正负电子“湮灭湮灭”的实的实验中，产生的两个光子的总能量为多少？验中，产生的两个光子的总能量为多少？( (已知已知m me e=0.000 549u)=0.000 549u)【解析解析】反应前，正负电子的总质量为反应前，正负电子的总质量为5.495.491010-4-42u=10.9

43、82u=10.981010-4-4u u反应后生成物是两个光子，它们的质量为零反应后生成物是两个光子，它们的质量为零则质量亏损为则质量亏损为m=10.98m=10.981010-4-4u u相应放出的光子的能量相应放出的光子的能量E=10.98E=10.981010-4-4931.5=1.02(MeV)931.5=1.02(MeV)核反应方程核反应方程答案答案: :1.02 MeV1.02 MeV0011ee2 . 8.(108.(10分分) )钚的放射性同位素钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态静止时衰变为铀核激发态 和和粒子，而铀核激发态粒子，而铀核激发态 立即衰变为铀核立即衰变为铀核

44、并放出能量为并放出能量为0.097 MeV0.097 MeV的的光子光子. .已知：已知：和和粒子的质量分别为粒子的质量分别为m mPuPu=239.052 1 u=239.052 1 u、m mU U=235.0439 u=235.0439 u和和m m=4.002 6 u 1 u=931.5 MeV/c=4.002 6 u 1 u=931.5 MeV/c2 2(1)(1)写出衰变方程；写出衰变方程；(2)(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能粒子的动能. .23994Pu235*92U235*92U23592U，2392359492PuU、【解

45、析解析】(1)(1)衰变方程为衰变方程为: : 或合起来有或合起来有: : (2)(2)上述衰变过程的质量亏损为上述衰变过程的质量亏损为m=mm=mPuPu-m-mU U-m-m 放出的能量为放出的能量为:E=c:E=c2 2m m 该能是铀核该能是铀核 的动能的动能E EU U、粒子的动能粒子的动能E E和和光子的光子的能量能量E E之和之和, ,即即:E=E:E=EU U+E+E+E+E 239235*9492PuU2352359292UU 2392359492PuU 23592U由式得由式得:E:EU U+E+E=(m=(mPuPu-m-mU U-m-m)c)c2 2-E-E 设衰变后的

46、铀核和设衰变后的铀核和粒子的速度分别为粒子的速度分别为v vU U和和v v，则由动量，则由动量守恒得守恒得m mU Uv vU U=m=mv v 又由动能的定义知又由动能的定义知: : 由式得由式得: : 由式得由式得: :代入数据得代入数据得:E:E=5.034 MeV=5.034 MeV答案答案: :(1) (2)E(1) (2)E=5.034 MeV=5.034 MeV22UUU11Em v ,Em v22UUEmEm2UPuUUmEmmmcEmm2392359492PuU 【规律方法规律方法】利用动量守恒和能量守恒求解核能问利用动量守恒和能量守恒求解核能问题的方法题的方法参与核反应的

47、粒子组成的系统参与核反应的粒子组成的系统, ,在核反应中满足动量守恒定在核反应中满足动量守恒定律律, ,若开始时系统动量为零若开始时系统动量为零, ,反应后生成两种粒子反应后生成两种粒子, ,便可以得便可以得到核反应后两粒子的动量大小相等到核反应后两粒子的动量大小相等, ,方向相反的结论方向相反的结论. .那么那么由同一种状态下粒子的动量与动能的关系可知由同一种状态下粒子的动量与动能的关系可知, ,动能之比等动能之比等于质量的反比于质量的反比, ,得出两动能关系得出两动能关系; ;如果反应发生在磁场中如果反应发生在磁场中, ,反反应后离子的速度方向垂直于磁场应后离子的速度方向垂直于磁场, ,它们将做匀速直线运动它们将做匀速直线运动, ,还可以得到半径与电荷量成反比这一结论还可以得到半径与电荷量成反比这一结论. .由于核反应过程由于核反应过程中系统遵循能量守恒中系统遵循能量守恒, ,而质量亏损释放的能量而质量亏损释放的能量, ,往往转化为往往转化为粒子的动能粒子的动能, ,则又可根据核能和动能之和列出方程则又可根据核能和动能之和列出方程. .也就是也就是说这类题目可以涉及动量守恒定律、圆周运动中牛顿定律、说这类题目可以涉及动量守恒定律、圆周运动中牛顿定律、能量守恒定律等诸多知识点，要注意知识的综合运用能量守恒定律等诸多知识点，要注意知识的综合运用. .