資源簡介 第3節 核力與核反應方程(分值：100分)選擇題1～12題，每小題7分，共84分。對點題組練題組一 原子核的組成與核反應方程1.盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，第一次實現了原子核的人工轉變。盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核的核反應方程為N＋He→X＋H，其中原子核X的中子數為( )9 1011 122.原子核可以實現人工轉變，例如一個Na核俘獲1個α粒子后變成1個新核，并釋放某個粒子X，其核反應方程為Na＋He→Mg＋X。則X粒子為( )n eH γ光子3.(2023·北京卷，3)下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是( )U＋n→Ba＋Kr＋( )U→Th＋( )N＋He→O＋( )C→N＋( )題組二 核力及四種基本作用力4.將中子、質子緊緊束縛在核內，形成穩定原子核的力是( )萬有引力 庫侖力核力 分子力5.(多選)關于核力，下列說法中正確的是( )核力是一種特殊的萬有引力原子核內任意兩個核子間都有核力作用核力是原子核能穩定存在的原因核力是一種短程強作用力6.碳12的原子核是由6個質子和6個中子構成的，各質子之間存在著三種相互作用力，萬有引力、庫侖力和核力。這三種相互作用力的大小由弱到強的順序是( )萬有引力、核力、庫侖力萬有引力、庫侖力、核力核力、庫侖力、萬有引力核力、萬有引力、庫侖力題組三 結合能7.下列關于結合能和比結合能的說法中正確的是( )組成原子核的核子越多，它的比結合能越大比結合能越大，原子核越不穩定比結合能小的原子核拆分成比結合能大的原子核時會釋放能量一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和必小于原來重核的結合能8.(粵教版教材P115圖5－3－3改編)如圖所示，圖線表示原子核的比結合能與質量數A的關系，據此下列說法正確的是( )重的原子核，如鈾核U，因為它的核子多，核力大，所以結合得堅固而穩定鋰核Li的比結合能比鈾核的比結合能小，因而鋰核比鈾核結合得更堅固、更穩定比結合能的定義是原子核的結合能與其核子數之比，比結合能越大的原子核越穩定以上三個表述都錯誤9.放射性同位素Li(鋰5)是不穩定的，它會分解成一個α粒子和一個質子。已知Li、α粒子、質子的質量分別為m1、m2、m3，真空中光速為c，則上述過程( )釋放的能量為(m1－m2－m3)c2釋放的能量為(m2＋m3－m1)c2吸收的能量為(m1＋m2－m3)c2吸收的能量為(m1＋m2＋m3)c2綜合提升練10.在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，一個鉛原子質量數為207，下列說法正確的是( )核外有82個電子，核內有207個質子核外有82個電子，核內有82個質子核內有82個質子，207個中子核內有125個核子11.(多選)2020年10月6日，三位科學家因為他們對宇宙中最奇特現象之一——黑洞的研究，而共享2020年諾貝爾物理學獎。在物理學的發展過程中，許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程，1909年盧瑟福用X粒子轟擊金箔，根據實驗結果提出了原子的核式結構模型。下列核反應方程中，涉及的未知粒子(X1、X2、X3、X4)中是粒子X的是( )X1＋Be→C＋nTh→Pa＋X2H＋H→X3＋n＋17.6 MeVU→Th＋X412.一個靜止的原子核X發生α衰變，變成另一個新的原子核Y，衰變后測得α粒子的速率為v，已知α粒子的質量為m0，原子核Y的質量為M，下列說法正確的是( )原子核Y的符號表示為a－m0n－2YX的比結合能一定大于Y核的比結合能原子核Y的速率為原子核衰變過程中釋放的核能為m0v2培優加強練13.(16分)H的質量是3.016 050 u，質子的質量是1.007 277 u，中子的質量是1.008 665 u。1 u 相當于931.5 MeV的能量，普朗克常量h＝6.63×10－34J·S，電子的電量e＝1.6×10－19C(計算結果保留3位有效數字)。求：(1)(5分)一個質子和兩個中子結合為氚核時，是吸收還是放出能量？該能量為多少？(2)(5分)氚核的結合能和比結合能各是多少？(3)(6分)如果此能量是以光子形式放出的，則光子的頻率是多少？第3節 核力與核反應方程1.A [核反應中電荷數和質量數都守恒，可得原子核X的電荷數與質量數分別為8、17，因此原子核X的中子數為17－8＝9，故A正確。]2.C [根據電荷數和質量數守恒可知，粒子X的質量數為23＋4－26＝1，電荷數為11＋2－12＝1，所以X為H，故C正確。]3.A [根據電荷數和質量數守恒，對A選項，核反應方程為U＋n→Ba＋Kr＋3n，故A符合題意；對B選項，核反應方程為U→Th＋He，故B不符合題意；對C選項，核反應方程為N＋He→O＋H，故C不符合題意；對D選項，核反應方程為C→N＋e，故D不符合題意。]4.C [將中子、質子緊緊束縛在核內，形成穩定原子核的力是核力，故C正確。]5.CD [核力不是萬有引力，是一種強相互作用的短程力，并且只發生在鄰近的核子間，有助于維系原子核的穩定，故A、B錯誤，C、D正確。]6.B [核力是強相互作用力，它能將核子束縛在原子核內，萬有引力最弱，研究核子間相互作用時萬有引力可以忽略；庫侖力介于二者之間，故B正確。]7.C [組成原子核的核子越多，它的結合能越大，比結合能不一定大，故A錯誤；比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核越穩定，故B錯誤；比結合能小的原子核拆分成比結合能大的原子核時，這個過程會釋放能量，故C正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，要釋放能量，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，故D錯誤。]8.C [組成原子核的核子越多，它的比結合能并不是越大；比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核才越穩定，C正確。]9.A [由不穩定的核變成穩定的核會釋放能量。根據質能方程得ΔE＝(m1－m2－m3)c2，故A正確。]10.B [在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，即一個鉛原子中有82個質子，由于原子是電中性的，則核外電子有82個；根據質量數等于質子數與中子數之和可知，鉛原子核的中子數為207－82＝125，選項B正確。]11.ACD [因為盧瑟福用的是α粒子轟擊金箔，即X粒子是He，根據核反應遵循電荷數守恒和質量數守恒可知，X1、X3、X4是α粒子(He)，而X2是電子(e)，A、C、D正確，B錯誤。]12.C [原子核Y的符號表示為Y，A錯誤；因反應放出核能，則X的比結合能小于Y核的比結合能，B錯誤；根據動量守恒定律可得m0v＝Mv′，得v′＝，C正確；因原子核Y也有動能，則原子核衰變過程中釋放的核能大于m0v2，D錯誤。]13.(1)放出能量 7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92×1021 Hz解析 (1)一個質子和兩個中子結合成氚核的核反應方程是H＋2n→H反應前各核子總質量為mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u反應后新核的質量為mH＝3.016 050 u質量虧損為Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u因反應前的總質量大于反應后的總質量，故此核反應釋放能量，釋放的核能為ΔE＝0.00 855 7×931.5 MeV＝7.97 MeV。(2)氚核的結合能為ΔE＝7.97 MeV，它的比結合能為＝2.66 MeV。(3)放出光子的頻率為ν＝＝ Hz＝1.92×1021 Hz。第3節 核力與核反應方程學習目標 1.知道原子核的組成。2.會寫核反應方程，知道核反應遵循的規律。3.知道核力的概念、特點和四種基本相互作用。4.了解結合能和比結合能的概念。5.能用愛因斯坦的質能方程進行相關計算。知識點一 原子核的組成與核反應方程1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。（1）人們用α粒子轟擊多種原子核，都打出了質子，說明了什么問題？（2）絕大多數原子核的質量數都大于其質子數，說明了什么問題？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.原子核的組成（1）質子（p）①1919年，盧瑟福用 轟擊氮原子核發現了質子。②質子帶 電，電荷量e＝＋1.6×10－19 C，mp＝1.672 6×10－27 kg。（2）中子（n）①盧瑟福預言，原子核內應該還存在著質量跟質子差不多的 的中性粒子，稱為中子。 通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分。②mn＝1.674 9×10－27 kg。（3）原子核的組成：原子核由 和 組成，質子和中子統稱為 。由于原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數倍，這個整數叫作原子核的質量數，也叫核子數。（4）原子核的表示：原子核的質量數就是核內的核子數。一個質量數為A、電荷數為Z的原子核包含Z個質子和（A－Z）個中子。原子核常用符號X表示，其中X為元素符號。2.核反應方程（1）核反應：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊 ，以產生新的原子核的過程叫作核反應。（2）反應能：在核反應過程中，原子核的質量數和電荷數會發生變化，同時伴隨著 的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反應能。（3）盧瑟福發現質子的核反應方程：N＋He→ ＋H；查德威克發現中子的核反應方程：Be＋He→ ＋n。（4）核反應遵循的規律：在核反應過程中，方程兩邊總的 和 是守恒的。【思考】 （1）所有核反應都遵守質量數守恒和電荷數守恒嗎？（2）核反應方程中的“→”能否改為“＝”？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1 已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226，試問：（1）鐳核中質子數和中子數分別是多少？（2）鐳核的核電荷數和所帶的電量分別是多少？（3）若鐳原子呈中性，它核外有幾個電子？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)原子核（符號X）(2)基本關系①核電荷數＝質子數（Z）＝元素的原子序數＝核外電子數；②質量數（A）＝核子數＝質子數＋中子數。例2 （2023·廣東卷，1）理論認為，大質量恒星塌縮成黑洞的過程，受核反應C＋Y→O的影響。下列說法正確的是（ ）A.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強聽課筆記___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 書寫核反應方程時要注意（1）質量數守恒和電荷數守恒；（2）中間用箭頭，不能寫成等號；（3）核反應方程遵守質量數守恒而不是質量守恒，核反應過程中，一般會發生質量的變化。 知識點二 核力及四種基本相互作用分子間距大于分子間平衡距離（約為分子直徑），分子力表現為引力，小于平衡距離時，分子力表現為斥力。核子間的作用特點和分子力類似，試分析核力特點。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.核力（1）定義：組成原子核的 之間存在一種很強的相互作用力，它使核子能夠克服庫侖斥力而緊密地結合在一起，這種力被稱為核力。核力屬于 。（2）特點①核力是 。約在10－15 m數量級時起作用，距離介于0.5×10－15～2×10－15 m時為 ，距離小于0.5×10－15 m時為 ，距離為2×10－15 m時核力幾乎消失。②核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數核子產生較強的引力，而不是與核內所有核子發生作用。2.四種基本相互作用（1）強相互作用：核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）的一種表現。（2）萬有引力：任何有質量的物體之間均存在相互吸引力。（3）電磁相互作用：電荷間、磁體間的相互作用，例如庫侖力。（4）弱相互作用：弱相互作用的力程比強相互作用更 ，為 m。最早觀察到的弱相互作用現象是原子核的β衰變。【思考】 （1）核力的大小與核子是否帶電有關嗎？（2）原子核的β衰變屬于強相互作用還是弱相互作用？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例3 （多選）下列說法正確的是（ ）A.核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發生B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子緊緊束縛在核內，形成穩定的原子核，但又不會融合在一起C.質子間、中子間、質子和中子之間都可能有核力D.核力是一種弱相互作用，在其作用范圍內，核力比庫侖力大得多聽課筆記___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 知識點三 結合能1.結合能：把原子核拆散成核子，需要克服 做功，也就說需要提供一定的能量，核子結合成原子核時也會放出一定的能量。我們把這個能量叫作原子核的結合能。2.質能方程（1）公式：ΔE＝ （式中ΔE為結合能，Δm為質量虧損）（2）意義：核反應中 與反應中釋放的 相對應。（3）理解①對質量虧損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原子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對質能方程ΔE＝Δmc2的理解根據質能方程，物體質量增加，則總能量隨之增加；物體質量減少，總能量也隨之減少，物體的總能量與其質量成正比，這時質能方程也寫作E＝mc2。3.比結合能原子核的結合能與 之比被稱為該原子核的比結合能，也叫 。它反映了一個原子核內核子相互結合的緊密程度，比結合能越大，原子核越 。【思考】 如圖所示是不同原子核的比結合能隨質量數變化的曲線。（1）從圖中看出，中等質量的原子核與重核、輕核相比，比結合能有什么特點？（2）比結合能較小的原子核轉化為比結合能較大的原子核時是吸收能量還是釋放能量？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例4 （2024·廣東深圳高二期末）原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，下列判斷正確的有（ ）A.He核的結合能約為14 MeVB.兩個H核結合成He核時釋放能量C.Li核比He核更穩定D.U核的比結合能比Kr核的大聽課筆記___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 例5 （2024·廣東廣州高二期末）一個鋰核（Li）受到一個質子的轟擊，變成兩個α粒子。已知質子的質量是1.672 6×10－27 kg，鋰核的質量是11.650 5×10－27 kg，氦核的質量是6.646 6×10－27 kg，光速c＝3×108 m/s。（1）寫出上述核反應的方程；（2）計算上述核反應釋放的能量。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________核能的計算方法（1）根據質量虧損計算核能①根據核反應過程，計算核反應前和核反應后的質量虧損Δm。②根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。a.若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108 m/s代入計算，得到的ΔE的單位為焦耳。b.若Δm的單位是原子質量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5 MeV計算，即用質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV（1 u相當于931.5 MeV的能量）。（2）利用比結合能來計算核能原子核的結合能＝原子核的比結合能×核子數，核反應中反應前系統內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。 訓練 一個靜止的鈾核U（原子質量為232.037 2 u）放出一個α粒子（原子質量為4.002 6 u）后衰變成釷核Th（原子質量為228.028 7u）。u為原子質量單位，1 u相當于931.5 MeV的能量。（1）寫出核衰變反應方程式；（2）該反應中的質量虧損；（3）釋放的核能。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________隨堂對點自測1.（原子核的組成與核反應方程）盧瑟福發現質子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據是（ ）A.原子核外電子數與質子數相等B.原子核的質量大約是質子質量的整數倍C.原子核的核電荷數只是質量數的一半或少一些D.質子和中子的質量幾乎相等2.（核力及四種基本作用力）關于核力的說法正確的是（ ）A.核力同萬有引力沒有區別，都是物體間的作用B.核力就是電磁力C.核力是短程力，存在于相鄰的核子之間D.核力與電荷有關3.（結合能）下列有關質能方程的說法中，正確的是（ ）A.愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量，它們之間可以相互轉化B.由E＝mc2可知，能量與質量之間存在著正比關系，可以用物體的質量作為它所蘊藏的能量的量度C.核反應中發生的“質量虧損”是消失的質量轉變為能量D.因為在核反應中產生能量，有質量的轉化，所以系統只有質量數守恒、系統的總能量和總質量并不守恒4.（結合能）（選自新人教版選擇性必修第三冊）已知中子的質量mn為1.674 9×10－27 kg，質子的質量mp為1.672 6×10－27 kg，氘核的質量mD為3.343 6×10－27 kg，求氘核的比結合能。______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________第3節 核力與核反應方程知識點一導學 提示 (1)說明質子是原子核的組成部分。(2)說明原子核中除了質子外還有其他粒子。知識梳理1.(1)①α粒子 ②正 (2)①不帶電 查德威克 (3)中子 質子 核子 2.(1)原子核 (2)能量 (3)O C (4)質量數電荷數[思考] 提示 (1)是的。(2)不能。例1 (1)88 138 (2)88 1.408×10－17 C (3)88解析 (1)原子序數與核內質子數、核電荷數、中性原子的核外電子數都是相等的。原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和。鐳核中的質子數等于原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核的核電荷數和所帶的電量分別是Z＝88Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。(3)核外電子數等于核電荷數，故核外電子數為88。例2 D [根據核反應方程滿足質量數和電荷數守恒可知，Y是α粒子(He)，三種射線的穿透能力是γ射線最強，α射線最弱；三種射線的電離能力是α射線最強，γ射線最弱，故D正確。]知識點二導學 提示 核子間距離在小于某距離(約為核子直徑)時，核力表現為斥力；大于某距離(約為核子直徑)時，核力表現為引力。核力是短程力。知識梳理1.(1)核子 強相互作用 (2)①短程力 引力 斥力2.(4)短 10－18[思考] 提示 (1)無關。(2)弱相互作用。例3 ABC [核力作用的范圍在10－15 m內，只在鄰近核子間發生，是短程力，A正確；核力可能表現為引力，也可能表現為斥力，B正確；核力是核子之間的強相互作用，C正確，D錯誤。]知識點三知識梳理1.核力 2.(1)Δmc2 (2)虧損的質量 能量 3.核子數 平均結合能 穩定[思考] 提示 (1)由曲線可以看出中等質量的原子核的平均結合能較大，原子核較穩定，輕核和重核的平均結合能都比中等質量的原子核平均結合能要小。(2)釋放能量。例4 B [由題圖可知，He核的比結合能大約為7 MeV，氦核的核子數為4，則He核的結合能大約為28 MeV，故A錯誤；兩個比結合能小的H核結合成比結合能大的He核時，會釋放能量，故B正確；比結合能越大，原子核越穩定，由題圖可知，He核的比結合能比Li核的大，則He核比Li核更穩定，故C錯誤；由題圖可知，U核的比結合能比Kr核的小，故D錯誤。]例5 (1)Li＋H→2He (2)2.691×10－12 J解析 (1)該核反應方程為Li＋H→2He。(2)核反應的質量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27)kg＝2.99×10－29 kg釋放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2J＝2.691×10－12 J。訓練 (1)U→Th＋He (2)0.005 9 u (3)5.5 MeV解析 (1)根據質量數守恒和電荷數守恒可知核反應方程式為U→Th＋He。(2)質量虧損為Δm＝mU－mTh－mα＝(232.037 2－228.028 7－4.002 6)u＝0.005 9u。(3)釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.5 MeV。隨堂對點自測1.C [當盧瑟福發現質子后，接著又發現原子核的核電荷數與原子核的質量數不相等，大約是原子核質量數的一半或者更少一些，因此猜想在原子核內還存在有質量且不帶電的中性粒子，故C正確。]2.C [核力存在于核子之間，核力與萬有引力、電磁力不同，故選項A、B錯誤；核力是短程力，超過2×10－15 m，核力急劇下降幾乎消失，故選項C正確；核力存在于核子之間，與電荷無關，故選項D錯誤。]3.B [E＝mc2說明能量與質量之間存在著正比關系，但并不說明能量和質量之間存在相互轉化的關系，故A項錯誤，B項正確；核反應中發生的“質量虧損”并不是質量消失，實際上是由靜止的質量突變成運動的質量，并不是質量轉變成能量，而是以能量的形式輻射出去，故C項錯誤；在核反應中，質量數守恒，能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，故D項錯誤。]4.1.10 MeV解析 單個的質子與中子的質量之和為mp＋mn＝(1.672 6＋1.674 9)×10－27 kg＝3.347 5×10－27 kg這個數值與氘核質量之差Δm＝(mp＋mn)－mD＝(3.347 5－3.343 6)×10－27 kg＝3.90×10－30 kg與這個質量差相對應的能量為ΔE＝Δmc2＝3.90×10－30×(3.00×108)2 J＝3.51×10－13 J在核物理中，能量單位常常使用電子伏特(eV)，即1 eV＝1.60×10－19 J所以，氘核的結合能是ΔE＝ eV＝2.19×106 eV＝2.19 MeV氘核的比結合能為＝1.10 MeV。(共56張PPT)第3節 核力與核反應方程第五章 原子與原子核1.知道原子核的組成。2.會寫核反應方程，知道核反應遵循的規律。3.知道核力的概念、特點和四種基本相互作用。4.了解結合能和比結合能的概念。5.能用愛因斯坦的質能方程進行相關計算。學習目標目 錄CONTENTS知識點01隨堂對點自測02課后鞏固訓練03知識點1知識點二 核力及四種基本相互作用知識點一 原子核的組成與核反應方程知識點三 結合能知識點一 原子核的組成與核反應方程 1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現了質子，如圖所示為α粒子轟擊氮原子核示意圖。(1)人們用α粒子轟擊多種原子核，都打出了質子，說明了什么問題？(2)絕大多數原子核的質量數都大于其質子數，說明了什么問題？提示 (1)說明質子是原子核的組成部分。(2)說明原子核中除了質子外還有其他粒子。1.原子核的組成(1)質子(p)①1919年，盧瑟福用________轟擊氮原子核發現了質子。②質子帶____電，電荷量e＝＋1.6×10－19 C，mp＝1.672 6×10－27 kg。(2)中子(n)①盧瑟福預言，原子核內應該還存在著質量跟質子差不多的________的中性粒子，稱為中子。__________通過實驗證實了中子的存在，中子是原子核的組成部分。②mn＝1.674 9×10－27 kg。α粒子正不帶電查德威克(3)原子核的組成：原子核由______和______組成，質子和中子統稱為______。由于原子核的質量幾乎等于單個核子質量的整數倍，這個整數叫作原子核的質量數，也叫核子數。中子質子核子2.核反應方程(1)核反應：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轟擊________，以產生新的原子核的過程叫作核反應。(2)反應能：在核反應過程中，原子核的質量數和電荷數會發生變化，同時伴隨著______的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫作反應能。(3)盧瑟福發現質子的核反應方程：查德威克發現中子的核反應方程：原子核能量(4)核反應遵循的規律：在核反應過程中，方程兩邊總的________和________是守恒的。質量數電荷數【思考】 (1)所有核反應都遵守質量數守恒和電荷數守恒嗎？(2)核反應方程中的“→”能否改為“＝”？提示 (1)是的。(2)不能。例1 已知鐳的原子序數是88，原子核的質量數是226，試問：(1)鐳核中質子數和中子數分別是多少？(2)鐳核的核電荷數和所帶的電量分別是多少？(3)若鐳原子呈中性，它核外有幾個電子？答案 (1)88 138 (2)88 1.408×10－17 C (3)88解析 (1)原子序數與核內質子數、核電荷數、中性原子的核外電子數都是相等的。原子核的質量數等于核內質子數與中子數之和。鐳核中的質子數等于原子序數，故質子數為88，中子數N等于原子核的質量數A與質子數Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138。(2)鐳核的核電荷數和所帶的電量分別是Z＝88Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.408×10－17 C。(3)核外電子數等于核電荷數，故核外電子數為88。(2)基本關系①核電荷數＝質子數（Z）＝元素的原子序數＝核外電子數；②質量數（A）＝核子數＝質子數＋中子數。DA.Y是β粒子，β射線穿透能力比γ射線強B.Y是β粒子，β射線電離能力比γ射線強C.Y是α粒子，α射線穿透能力比γ射線強D.Y是α粒子，α射線電離能力比γ射線強書寫核反應方程時要注意(1)質量數守恒和電荷數守恒；(2)中間用箭頭，不能寫成等號；(3)核反應方程遵守質量數守恒而不是質量守恒，核反應過程中，一般會發生質量的變化。 知識點二 核力及四種基本相互作用 分子間距大于分子間平衡距離(約為分子直徑)，分子力表現為引力，小于平衡距離時，分子力表現為斥力。核子間的作用特點和分子力類似，試分析核力特點。提示 核子間距離在小于某距離(約為核子直徑)時，核力表現為斥力；大于某距離(約為核子直徑)時，核力表現為引力。核力是短程力。1.核力(1)定義：組成原子核的______之間存在一種很強的相互作用力，它使核子能夠克服庫侖斥力而緊密地結合在一起，這種力被稱為核力。核力屬于__________。(2)特點①核力是__________。約在10－15 m數量級時起作用，距離介于0.5×10－15～2×10－15 m時為______，距離小于0.5×10－15 m時為______，距離為2×10－15 m時核力幾乎消失。②核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數核子產生較強的引力，而不是與核內所有核子發生作用。核子強相互作用短程力引力斥力2.四種基本相互作用(1)強相互作用：核力是四種相互作用中的強相互作用(強力)的一種表現。(2)萬有引力：任何有質量的物體之間均存在相互吸引力。(3)電磁相互作用：電荷間、磁體間的相互作用，例如庫侖力。(4)弱相互作用：弱相互作用的力程比強相互作用更____，為_______ m。最早觀察到的弱相互作用現象是原子核的β衰變。短10－18【思考】 (1)核力的大小與核子是否帶電有關嗎？(2)原子核的β衰變屬于強相互作用還是弱相互作用？提示 (1)無關。(2)弱相互作用。ABC例3 (多選)下列說法正確的是( )A.核力是短程力，作用范圍很小，只在鄰近核子間發生B.核力可能是引力，也可能是斥力。核力把核子緊緊束縛在核內，形成穩定的原子核，但又不會融合在一起C.質子間、中子間、質子和中子之間都可能有核力D.核力是一種弱相互作用，在其作用范圍內，核力比庫侖力大得多解析 核力作用的范圍在10－15 m內，只在鄰近核子間發生，是短程力，A正確；核力可能表現為引力，也可能表現為斥力，B正確；核力是核子之間的強相互作用，C正確，D錯誤。知識點三 結合能1.結合能：把原子核拆散成核子，需要克服______做功，也就說需要提供一定的能量，核子結合成原子核時也會放出一定的能量。我們把這個能量叫作原子核的結合能。2.質能方程(1)公式：ΔE＝__________ (式中ΔE為結合能，Δm為質量虧損)(2)意義：核反應中____________與反應中釋放的______相對應。核力Δmc2虧損的質量能量(3)理解①對質量虧損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原子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對質能方程ΔE＝Δmc2的理解根據質能方程，物體質量增加，則總能量隨之增加；物體質量減少，總能量也隨之減少，物體的總能量與其質量成正比，這時質能方程也寫作E＝mc2。3.比結合能原子核的結合能與________之比被稱為該原子核的比結合能，也叫____________。它反映了一個原子核內核子相互結合的緊密程度，比結合能越大，原子核越______。核子數平均結合能穩定【思考】 如圖所示是不同原子核的比結合能隨質量數變化的曲線。(1)從圖中看出，中等質量的原子核與重核、輕核相比，比結合能有什么特點？(2)比結合能較小的原子核轉化為比結合能較大的原子核時是吸收能量還是釋放能量？提示 (1)由曲線可以看出中等質量的原子核的平均結合能較大，原子核較穩定，輕核和重核的平均結合能都比中等質量的原子核平均結合能要小。(2)釋放能量。B例4 (2024·廣東深圳高二期末)原子核的比結合能曲線如圖所示。根據該曲線，下列判斷正確的有( )例5 (2024·廣東廣州高二期末)一個鋰核(Li)受到一個質子的轟擊，變成兩個α粒子。已知質子的質量是1.672 6×10－27 kg，鋰核的質量是11.650 5×10－27 kg，氦核的質量是6.646 6×10－27 kg，光速c＝3×108 m/s。(1)寫出上述核反應的方程；(2)計算上述核反應釋放的能量。解析 (1)該核反應方程為(2)核反應的質量虧損Δm＝mLi＋mp－2mα＝(11.650 5×10－27＋1.672 6×10－27－2×6.646 6×10－27)kg＝2.99×10－29 kg釋放的能量ΔE＝Δmc2＝2.99×10－29×(3×108)2J＝2.691×10－12 J。核能的計算方法(1)根據質量虧損計算核能①根據核反應過程，計算核反應前和核反應后的質量虧損Δm。②根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。a.若Δm的單位是千克，則需要將c＝3×108 m/s代入計算，得到的ΔE的單位為焦耳。b.若Δm的單位是原子質量單位u，則可用ΔE＝Δm×931.5 MeV計算，即用質量虧損的原子質量單位數乘以931.5 MeV(1 u相當于931.5 MeV的能量)。(2)利用比結合能來計算核能原子核的結合能＝原子核的比結合能×核子數，核反應中反應前系統內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。 (1)寫出核衰變反應方程式；(2)該反應中的質量虧損；(3)釋放的核能。解析 (1)根據質量數守恒和電荷數守恒可知核反應方程式為(2)質量虧損為Δm＝mU－mTh－mα＝(232.037 2－228.028 7－4.002 6)u＝0.005 9u。(3)釋放的核能為ΔE＝Δmc2＝0.005 9×931.5 MeV＝5.5 MeV。隨堂對點自測2C1.(原子核的組成與核反應方程)盧瑟福發現質子后，猜想原子核中還有中子的存在，他的主要依據是( )A.原子核外電子數與質子數相等B.原子核的質量大約是質子質量的整數倍C.原子核的核電荷數只是質量數的一半或少一些D.質子和中子的質量幾乎相等解析 當盧瑟福發現質子后，接著又發現原子核的核電荷數與原子核的質量數不相等，大約是原子核質量數的一半或者更少一些，因此猜想在原子核內還存在有質量且不帶電的中性粒子，故C正確。C2.(核力及四種基本作用力)關于核力的說法正確的是( )A.核力同萬有引力沒有區別，都是物體間的作用B.核力就是電磁力C.核力是短程力，存在于相鄰的核子之間D.核力與電荷有關解析 核力存在于核子之間，核力與萬有引力、電磁力不同，故選項A、B錯誤；核力是短程力，超過2×10－15 m，核力急劇下降幾乎消失，故選項C正確；核力存在于核子之間，與電荷無關，故選項D錯誤。B3.(結合能)下列有關質能方程的說法中，正確的是( )A.愛因斯坦質能方程反映了物體的質量就是能量，它們之間可以相互轉化B.由E＝mc2可知，能量與質量之間存在著正比關系，可以用物體的質量作為它所蘊藏的能量的量度C.核反應中發生的“質量虧損”是消失的質量轉變為能量D.因為在核反應中產生能量，有質量的轉化，所以系統只有質量數守恒、系統的總能量和總質量并不守恒解析 E＝mc2說明能量與質量之間存在著正比關系，但并不說明能量和質量之間存在相互轉化的關系，故A項錯誤，B項正確；核反應中發生的“質量虧損”并不是質量消失，實際上是由靜止的質量突變成運動的質量，并不是質量轉變成能量，而是以能量的形式輻射出去，故C項錯誤；在核反應中，質量數守恒，能量也守恒，在核反應前后只是能量的存在方式不同，總能量不變，故D項錯誤。4.(結合能)(選自新人教版選擇性必修第三冊)已知中子的質量mn為1.674 9×10－27 kg，質子的質量mp為1.672 6×10－27 kg，氘核的質量mD為3.343 6×10－27 kg，求氘核的比結合能。答案 1.10 MeV解析 單個的質子與中子的質量之和為mp＋mn＝(1.672 6＋1.674 9)×10－27 kg＝3.347 5×10－27 kg這個數值與氘核質量之差Δm＝(mp＋mn)－mD＝(3.347 5－3.343 6)×10－27 kg＝3.90×10－30 kg與這個質量差相對應的能量為ΔE＝Δmc2＝3.90×10－30×(3.00×108)2 J＝3.51×10－13 J在核物理中，能量單位常常使用電子伏特(eV)，即1 eV＝1.60×10－19 J所以，氘核的結合能是課后鞏固訓練3AA.9 B.10 C.11 D.12解析 核反應中電荷數和質量數都守恒，可得原子核X的電荷數與質量數分別為8、17，因此原子核X的中子數為17－8＝9，故A正確。對點題組練CA3.(2023·北京卷，3)下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是( )C題組二 核力及四種基本作用力4.將中子、質子緊緊束縛在核內，形成穩定原子核的力是( )A.萬有引力 B.庫侖力C.核力 D.分子力解析 將中子、質子緊緊束縛在核內，形成穩定原子核的力是核力，故C正確。CD5.(多選)關于核力，下列說法中正確的是( )A.核力是一種特殊的萬有引力B.原子核內任意兩個核子間都有核力作用C.核力是原子核能穩定存在的原因D.核力是一種短程強作用力解析 核力不是萬有引力，是一種強相互作用的短程力，并且只發生在鄰近的核子間，有助于維系原子核的穩定，故A、B錯誤，C、D正確。B6.碳12的原子核是由6個質子和6個中子構成的，各質子之間存在著三種相互作用力，萬有引力、庫侖力和核力。這三種相互作用力的大小由弱到強的順序是( )A.萬有引力、核力、庫侖力B.萬有引力、庫侖力、核力C.核力、庫侖力、萬有引力D.核力、萬有引力、庫侖力解析 核力是強相互作用力，它能將核子束縛在原子核內，萬有引力最弱，研究核子間相互作用時萬有引力可以忽略；庫侖力介于二者之間，故B正確。C題組三 結合能7.下列關于結合能和比結合能的說法中正確的是( )A.組成原子核的核子越多，它的比結合能越大B.比結合能越大，原子核越不穩定C.比結合能小的原子核拆分成比結合能大的原子核時會釋放能量D.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產物的結合能之和必小于原來重核的結合能解析 組成原子核的核子越多，它的結合能越大，比結合能不一定大，故A錯誤；比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核越穩定，故B錯誤；比結合能小的原子核拆分成比結合能大的原子核時，這個過程會釋放能量，故C正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，要釋放能量，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，故D錯誤。C8.(粵教版教材P115圖5－3－3改編)如圖所示，圖線表示原子核的比結合能與質量數A的關系，據此下列說法正確的是( )解析 組成原子核的核子越多，它的比結合能并不是越大；比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核才越穩定，C正確。A9.放射性同位素Li(鋰5)是不穩定的，它會分解成一個α粒子和一個質子。已知Li、α粒子、質子的質量分別為m1、m2、m3，真空中光速為c，則上述過程( )A.釋放的能量為(m1－m2－m3)c2B.釋放的能量為(m2＋m3－m1)c2C.吸收的能量為(m1＋m2－m3)c2D.吸收的能量為(m1＋m2＋m3)c2解析 由不穩定的核變成穩定的核會釋放能量。根據質能方程得ΔE＝(m1－m2－m3)c2，故A正確。B10.在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，一個鉛原子質量數為207，下列說法正確的是( )A.核外有82個電子，核內有207個質子B.核外有82個電子，核內有82個質子C.核內有82個質子，207個中子D.核內有125個核子解析 在元素周期表中查到鉛的原子序數為82，即一個鉛原子中有82個質子，由于原子是電中性的，則核外電子有82個；根據質量數等于質子數與中子數之和可知，鉛原子核的中子數為207－82＝125，選項B正確。綜合提升練ACD11.(多選)2020年10月6日，三位科學家因為他們對宇宙中最奇特現象之一——黑洞的研究，而共享2020年諾貝爾物理學獎。在物理學的發展過程中，許多物理學家的科學研究推動了人類文明的進程，1909年盧瑟福用X粒子轟擊金箔，根據實驗結果提出了原子的核式結構模型。下列核反應方程中，涉及的未知粒子(X1、X2、X3、X4)中是粒子X的是( )C答案 (1)放出能量 7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92×1021 Hz培優加強練反應前各核子總質量為mp＋2mn＝1.007 277 u＋2×1.008 665 u＝3.024 607 u反應后新核的質量為mH＝3.016 050 u質量虧損為Δm＝3.024 607 u－3.016 050 u＝0.008 557 u因反應前的總質量大于反應后的總質量，故此核反應釋放能量，釋放的核能為ΔE＝0.00 855 7×931.5 MeV＝7.97 MeV。(2)氚核的結合能為ΔE＝7.97 MeV，(3)放出光子的頻率為＝1.92×1021 Hz。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第3節 核力與核反應方程 練習（含解析）.docx 第3節 核力與核反應方程.docx 第3節 核力與核反應方程.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫
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