高中 物理 必修第三册 第五章 原子核《第3节 核力与结合能》课件.ppt

[针对训练1](多选)某种原子序数大于90的原子核不稳定，分裂成三个质量较小的新核和某种射线，关于该分裂过程，下列说法正确的是()A．一定放出能量B．新核的比结合能更小C．放出的射线可能为X射线D．若放出的射线为β射线，则分解过程中存在弱相互作用√√解析：分裂后的原子核的质量数比分裂前小，所以比结合能增大，一定放出能量，A正确，B错误；放出的射线只可能是α、β、γ中的某一种，不可能是X射线，C错误；β射线是中子转化为质子时产生的，而弱相互作用就是在中子转化为质子时起作用，D正确。[针对训练2]下面关于结合能和比结合能的说法中正确的是()A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆散成核子时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．中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核要大√解析：核子结合成原子核要放出能量,原子核拆散成核子时要吸收能量,A错误；比结合能越大的原子核越稳定，但比结合能大的原子核，其结合能不一定大。例如，中等质量的原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核少，其结合能反而比重核小，B、C错误；中等质量的原子核的比结合能比轻核大，它的原子核内的核子数比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，D正确。1．质量亏损所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了。反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给。总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是E＝mc2。探究三质能方程的理解和核能的计算2．质能方程E＝mc2(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的。具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量,而是物体所具有的各种能量的总和。(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比。物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2。(3)质能方程的本质①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质和它们的某一属性(质量和能量)等同起来；②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒定律和能量守恒定律，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；③质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒定律、能量守恒定律仍成立。3．计算核能的两种方法(1)根据质量亏损计算核能①根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm。②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能。其中若Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳。若Δm用原子质量单位(u)表示，则ΔE＝Δm×931.5MeV。(2)利用平均结合能来计算核能原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数。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核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能。【例4】(多选)对公式ΔE＝Δmc2的正确理解是()A．如果物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少ΔmB．如果物体的质量增加了Δm，它的能量也一定相应增加Δmc2C．Δm是某原子核在衰变过程中增加的质量D．在把核子结合成原子核时，若放出的能量是ΔE，则这些核子的质量和与组成原子核的质量之差就是Δm√√√[解析]一定质量对应一定的能量，物体的能量减少了ΔE，它的质量也一定相应减少Δm，即发生质量亏损，所以A、D正确；如果物体的质量增加了Δm，它的能量一定相应增加Δmc2，所以B正确；某原子核在衰变时，一定发生质量亏损，所以C错误。【例5】两个氘核结合成一个氦核，已知氘核质量为2.0141u，氦核质量为4.0026u。已知1u相当于931.5MeV的能量，阿伏加德罗常数NA为6.0×1023mol－1，氘核的摩尔质量M氘为2g·mol－1,1MeV＝1.6×10－13J。(计算结果保留2位小数)(1)写出该核反应的核反应方程式，并计算此反应中释放的核能。(2)未来建设一座应用此反应的热核发电站，若该发电站的功率为100万千瓦，计算理论上该发电站一年(3.15×107s)大约需要的氘。[针对训练3](2021·江苏南通市海门中学高二月考)一个质子的质量为m1,一个中子的质量为m2，氦核的质量为m3，光速为c。(1)写出核子结合成氦核的核反应方程