高中物理新教材同步选择性必修第三册 第5章原子和原子核 3 核力与结合能.pdfVIP

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3核力与结合能

[学习目标]1.知道核力的概念、特点和四种基本相互作用.2.了解结合能和比结合能的概念.

3.认识原子核的结合能及质量亏损,并能应用质能方程进行相关的计算.

一、核力与四种基本相互作用

1.核力:原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用,即存在一种核力,它使得核子紧密

地结合在一起,形成稳定的原子核.这种作用称为强相互作用.

2.强相互作用的特点

(1)强相互作用是短程力,作用范围只有约10-15m.

(2)距离增大时,强相互作用急剧减小.超过10-15m,相互作用不存在.

3.弱相互作用

(1)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因,即引起中子—质子转变的原因.

(2)弱相互作用是短程力,其力程只有10-18m.

4.四种基本相互作用

二、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,也需要能量,这就是原子核的结

合能.

2.比结合能

原子核的结合能与核子数之比,叫作比结合能,也叫作平均结合能.比结合能越大,原子核

中核子结合得越牢固,原子核越稳定.中等大小的核的比结合能最大,最稳定.

三、质量亏损

1.质能方程

2

物体的能量与它的质量的关系是:E=mc.

2.质量亏损

原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象.

1.判断下列说法的正误.

(1)核力是强相互作用,在任何情况下都比库仑力大.(×)

(2)弱相互作用是引起原子核β衰变的原因.(√)

(3)原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量.(×)

(4)比结合能越大,原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大.(×)

4-27

2.已知α粒子(He)是由2个质子、2个中子组成的,取质子的质量m=1.6726×10kg,

2p

-27=6.6467×10-278

中子的质量m=1.6749×10kg,α粒子的质量mαkg,光速c=3.0×10m/s.

n

则α粒子的结合能为________.(结果保留两位有效数字)

答案4.3×10-12J

解析组成α粒子的核子与α粒子的质量差

Δm=(2m+2m)-m

pnα

α粒子的结合能ΔE=Δmc2

代入数据得ΔE≈4.3×10-12J.

一、核力与四种基本相互作用

1.核力

(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,距离超过1.5×10-15m时核力几乎消失.

(3)核力具有饱和性,每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,而不是与核内所有核子发生作

用.

2.四种基本相互作用的作用尺度

(1)在原子核内,强相互作用将核子束缚在一起.

(2)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

液体和固体.

(3)万有引力主要作用于宏观和宇宙尺度上,是万有引力使行星绕着恒星运行,并且联系着星

系团.

(2021江西高二期·中)关于核力,下列说法正确的是()

A.核力的作用范围只有约10-15m

B.核力本质上属于电磁相互作用

C.中子和中子之间不会有核力作用

D.核力减小是发生β衰变的原因

答案A

解析核力是短程力,作用范围在原子核内部,作用范围只有约10-15m,选项A正确;核力

属于强相互作用,不属于电磁相互作用,选项B错误;核力存在于核子之间,质子与质子,

质子与中子,中子与中子之间均存在核力,选项C错误;弱相互作用才是引起β衰变的原因,

选项D错误.

二、结合能和比结合能

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