第一部分 第四章 第四节
基础达标
1．(2019年郑州期末)下列关于原子核的说法中正确的是( )
A．结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射性现象
C．康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的波动性
D．核力存在于原子核内的所有核子之间
【答案】B
【解析】比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关，故A错误；人类最早发现原子核内部信息是因为发现了天然放射性现象，故B正确；康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的粒子性，故C错误；核力只存在于原子核内的相邻的核子之间，故D错误．
2．(2019年兴庆名校期中)下列说法正确的是( )
A．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
B．重核与中等质量的原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大
C．核子结合成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
D．氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，且这3种力从大到小的排列顺序是核力、库仑力、万有引力
【答案】D
【解析】比结合能越大的原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，与结合能的大小无关，故A错误；重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能大，而比结合能比较小，故B错误；将原子核拆散成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核拆散成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故C错误；氦原子核由两个质子和两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，根据这三种相互作用力的特点可知，这3种力从大到小的排列顺序是核力、库仑力、万有引力，故D正确．
3．中子n、质子p、氘核D的质量分别为mn、mp、mD．现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应方程为γ＋D→p＋n，若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是( )
A．[(mD－mp－mn)c2－E]
B．[(mD＋mn－mp)c2＋E]
C．[(mD－mp－mn)c2＋E]
D．[(mD＋mn－mp)c2－E]
【答案】C
【解析】因为轻核聚变时放出能量，质量亏损，所以氘核分解为核子时，要吸收能量，质量增加，本题核反应过程中γ射线能量E对应质量的增加和中子与质子动能的产生，即E＝Δmc2＋2Ek＝(mp＋mn－mD)c2＋2Ek得Ek＝[E－(mp＋mn－mD)c2]＝[(mD－mp－mn)c2＋E]，故选C．
4．(2019年哈尔滨名校四模)关于原子核，下列说法中错误的是( )
A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子时所吸收的能量
B．所有核子之间都有核力
C．核子结合成原子核时会出现质量亏损，质量亏损所对应的能量即为核反应释放的核能
D．比结合能越大原子核越稳定
【答案】B
【解析】原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的吸收能量，故A正确；核力是短程力，只有相邻核子之间才有核力，故B错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故C正确；比结合能越大，原子核越稳定，D正确．本题选错误，故选B．
5．(多选)关于质能方程，下列哪些说法是正确的( )
A．质量减小，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
【答案】BD
【解析】质能方程E＝mc2，表明某一定量的质量与一定量的能量是有联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δm·c2来计算．
6．(多选)关于爱因斯坦质能方程的下列说法中正确的是( )
A．E＝mc2中的E是物体以光速c运动的动能
B．E＝mc2是物体各种形式能的总和
C．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中，亏损的质量Δm转化成能量ΔE放出
D．由ΔE＝Δmc2知，在核反应中亏损的静质量转化为动质量，被放出的能量带走
【答案】BD
【解析】由爱因斯坦质能方程E＝mc2表明物体的质量与其他各种形式的能量之间的关系，选项A错误、B正确；ΔE＝Δmc2表明，在核反应中、亏损Δm质量将产生ΔE＝Δmc2的能量，选项C错误；D正确．
7．(多选)一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是H＋n―→H＋γ，以下说法中正确的是( )
A．反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和
B．反应前后的质量数不变，因而质量不变
C．γ光子的能量为Δmc2，Δm 为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度
D．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确
【答案】AC
【解析】核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C．
8．(多选)与核反应有关的下列认识中，正确的是( )
A．在核反应方程中质量数与电荷数都守恒
B．所有的核反应发生过程中质量都会减少
C．所有的核反应都一定是放能反应
D．有质量亏损的核反应一定是放能反应
【答案】AD
【解析】写核反应方程的原则是质量数和电荷数均守恒，核反应为既有放能反应也有吸收能量的核反应．
能力提升
9．关于原子核的结合能，下列说法正确的是________．
A．核子结合成原子核时核力做正功，将放出能量，这部分能量等于原子核的结合能
B．原子核的结合能等于使其分解为核子所需的最小能量
C．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
D．结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量
E．核子结合成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
【答案】ABC
【解析】自由核子与自由核子结合成原子核时核力作正功，将放出能量，这能量就是原子核的结合能，当比结合能越大，原子核越稳定，故A正确；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，故B正确，D错误；一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，故C正确；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，故E错误．
10．氘核和氚核聚变时的核反应方程为H＋H→He＋n，已知H的平均结合能是2.78 MeV，H的平均结合能是1.09 MeV，He的平均结合能是7.03 MeV，试计算核反应释放的能量．
【答案】17.6 MeV
【解析】聚变反应前氘核和氚核的总结合能
E1＝(1.09×2＋2.78×3) MeV＝10.52 MeV.
反应后生成的氦核的结合能
E2＝7.03×4 MeV＝28.12 MeV.
由于单个核子无结合能，所以聚变过程释放出的能量
ΔE＝E2－E1＝(28.12－10.52) MeV＝17.6 MeV.
课件31张PPT。第四节 核力与结合能1．医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是( )
A．示踪原子 B．电离作用
C．催化作用 D．贯穿作用
【答案】A
【解析】用14C标记C40来查明元素的行踪，发现可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，因此14C的作用是作示踪原子，故A正确．
4．下表给出了四种放射性同位素的辐射线和半衰期．在医疗技术中，常用放射线治疗肿瘤，其放射线必须满足：①具有较强的穿透能力，以辐射到体内的肿瘤处；②在较长时间内具有相对稳定的辐射强度，为此所选择的放射源应为( )
A．钋210 B．锝99
C．钴60 D．锶90
【答案】C
【解析】α、β、γ三种射线中γ射线的穿透能力最强，题中要求在较长时间内有相对稳定的辐射强度，半衰期应较长，故应选钴60，C正确．一、核力及其性质
1．核力的定义：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．
2．核力的性质
(1)核力是________________(强力)的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力________．
(2)核力是________，作用范围在____________________的距离内，核力在大于0.5×10－15 m小于2×10－15 m的范围内表现为________，在小于0.5×10－15 m时表现为________．强相互作用 大得多 短程力 0.5×10－15～2×10－15 m 吸引力 斥力 二、重核与轻核
1．重核：排在周期表比较靠后的元素对应的原子核，叫重核．
2．轻核：排在周期表比较靠前的元素对应的原子核，叫轻核．
三、结合能
1．结合能：克服核力束缚，使原子核分解为单个核子时________的能量；或若干个核子在核力作用下结合成原子核时________的能量．需要 失去 2．平均结合能：原子核的结合能与________之比称为该原子核的平均结合能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越________，原子核越________，___________的核的平均结合能最大、最稳定．
3．质量亏损
(1)爱因斯坦质能方程____________．
(2)质量亏损：原子核的质量________组成它的所有核子的质量之和，它们的差值称为质量亏损．核子数 牢固 稳定 中等大小 E＝mc2 小于 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
【答案】不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．对结合能的理解2．平均结合能
原子核的结合能与其核子数之比，称做平均结合能．
(1)平均结合能的大小能够反映核的稳定程度，平均结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定．
(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，平均结合能都比较小，中等核子数的原子核，平均结合能较大，表示这些原子核较稳定．
(3)当平均结合能较小的原子核转化成平均结合能较大的原子核时就可释放核能． 例1 关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中不正确的是( )
A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时，核力做的功
B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离，外力克服核力做的功
C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量
D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大解析：原子核中，核子与核子之间存在核力，要将核子从原子核中分离，需要外力克服核力做功．当自由核子结合成原子核时，核力将做功，释放能量．对某种原子核，平均每个核子的结合能称为平均结合能．不同原子核的平均结合能不同．重核的平均结合能比中等质量核的平均结合能要小，轻核的平均结合能比稍重的核的平均结合能要小．
答案：D
【题后反思】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，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸收的能量称为核结合能．
平均结合能：原子核的结合能与核子数之比．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．1．对质量亏损和质能方程的理解：在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒的规律．核反应中的质量亏损，并不是这部分质量消失或质量转变为能量．物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量．另外，质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的．质量亏损与结合能的计算2．结合能的计算：在计算核能时，可用通过先计算质量亏损Δm，再由ΔE＝Δmc2计算求得核能．
(1)核反应中释放或吸收的能量，可以根据反应物和生成物的质量差用质能方程计算．
(2)核反应中能量的吸收，与核力的作用有关．当核子结合成原子核时，核力要做功，所以放出能量．原子核分裂为核子时，要克服核力做功，所以要从外界吸收能量．
(3)运用质能方程时应注意统一单位，一般情况下，公式中各量应采用国际单位，但在微观领域，常采用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，1 u＝1.6 606×10－27 kg，由质能方程可知，1 u＝931.5 MeV.
【题后反思】根据质量数和电荷数守恒写出核反应方程，由质量亏损及爱因斯坦质能方程求出核能，再由动量守恒和能量守恒求出锂核和α粒子的动能． 例3 一个运动的α粒子撞击一个静止的14N核，它们暂时形成一个复合核，随即复合核迅速转化成一个质子和另一个原子核．已知复合核发生转化需要能量1.19 MeV，那么要想发生上述核反应，入射的α粒子的动能至少要多大？创新·综合·提高
