5.3核力与结合能（解析版）-2024年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第三册）.pdf

5.3核力与结合能

知识点一、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

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(1)强相互作用是短程力，作用范围只有约10m.

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(2)距离增大时，强相互作用急剧减小．超过10m，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．

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(2)弱相互作用是短程力，其力程只有10m.

4．四种基本相互作用

知识点二、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．

结合能和比结合能

把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放

结合能

出的能量

比结合能等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了

原子核的稳定程度

不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示

比结合能曲线

从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核

的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小

知识点三、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．

质量亏损

1．质量亏损Δm的理解

所谓质量亏损，并不是质量消失，而是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．

2．质能方程E＝mc2的理解

(1)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，

2

总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc.

(2)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位制单位．但在微观领域，

用国际单位制单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位，

1u对应931.5MeV能量．

核能的计算方法

1．根据质量亏损计算

(1)根据核反应过程，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．

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①若Δm的单位是千克，则需要将c＝3×10m/s代入，计算得到的ΔE的单位为焦耳．

②若Δm的单位是原子质量单位u，则可用ΔE＝Δm×931.5MeV计算，即用质量亏损的原子质量单位

数乘以931.5MeV.(1u相当于931.5MeV)

2．利用比结合能来计算核能

原子核的结合能＝核子的比结合能×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，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．

[例题1]下列对核力的认识，正确的是（）

A．核力是强相互作用的一种表现，比静电力大得多

B．核力存在于质子和电子之间

C．核力是核子间相互吸引的力，是短程力

D．核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性

【解答】解：A.在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时，核力将

比静电力小得多，故A错误；

BD.核力只是存在于质子与质子