人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1第3節核力與結合能核心素養物理觀念科學思維1.了解四種基本相互作用，知道核力的特點。2.了解結合能和比結合能。3.知道質量虧損和質能方程。4.會用質能方程計算核能。1.體會不同的力分別在不同的尺度上發揮作用。2.體會用比結合能表示原子核中核子的牢固程度。知識點一核力與四種基本相互作用〖觀圖助學〗如圖原子核直徑的數量級只有10－15m。在這么小的空間里帶正電的質子之間的庫侖斥力是很大的，萬有引力太小，只有庫侖力的eq\f(1,1035)。原子核中的質子要靠自身的萬有引力來抗衡相互間的庫侖斥力是不可能的。是什么力把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？1.17世紀下半葉，牛頓發現了萬有引力，引力是自然界的一種基本相互作用。2.19世紀后，人們認識到電荷間的相互作用，磁體間的相互作用，從本質上說是同一種相互作用的不同表現，稱為電磁相互作用。3.核力(1)定義：原子核內核子之間的相互作用力。(2)核力的特點①核力是強相互作用的一種表現，在原子核內，核力比庫侖力大得多。②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15__m之內。4.四種基本相互作用〖思考判斷〗(1)原子核中的質子是靠自身的萬有引力聚在一起的。(×)(2)核力是強相互作用力，在原子核的尺度內，核力比庫侖力大得多。(√)(3)弱相互作用的力程比強力更短。(√)知識點二結合能和質量虧損1.結合能和比結合能(1)結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開也需要能量，這就是原子核的結合能。(2)比結合能(平均結合能)：原子核的結合能與核子數之比稱為比結合能。比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定，中等大小的核的比結合能最大、最穩定。2.質量虧損(1)愛因斯坦質能方程E＝mc2。(2)質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子的質量之和的現象。(3)核子在結合成原子核時出現的質量虧損Δm，與它們在互相結合過程中放出的能量ΔE的關系是ΔE＝Δm·c2。3.比結合能應用前景(1)中等大小的核的比結合能最大，這些核最穩定。(2)使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，都將釋放新的結合能。〖思考判斷〗(1)組成原子核的核子越多，它的結合能就越高。(√)(2)結合能越大，核子結合得越牢固，原子越穩定。(×)(3)質量虧損表明，的確存在著原子核的結合能。(√)萬有引力把行星、恒星聚集在一起，形成各級天體系統。電磁力作用在原子核外，它使電子不脫離原子核而形成原子，或使原子結合成分子，或使分子結合成液體或固體。核力與核子是否帶電無關，質子與質子之間、質子與中子之間、中子與中子之間都可以有核力作用。弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。比結合能相對結合能更有意義，它反映了原子核結合的穩定程度或分裂的難易程度。核子數較大或較小以鐵原子核的核子數為界，原子序數在鐵原子序數之前的原子核屬于輕核，在鐵原子序數之后的原子核屬于重核。質子與中子結合成氘核前后總質量的差異核反應方程：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ中子的質量為1.6749×10－27kg質子的質量為1.6726×10－27kg中子和質子的質量和為3.3475×10－27kg氘核的質量為3.3436×10－27kg質量差為0.0039×10－27kg，說明核反應前后質量并不相等。核心要點核力與四種基本相互作用〖問題探究〗如圖為eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(3,2)He的原子核結構示意圖。(1)質子都帶正電，質子與質子之間存在著庫侖斥力，為什么eq\o\al(3,2)He還能穩定地存在？(2)自然界中存在的元素是有限的，為什么質子與中子不能隨意地組合從而形成無數不同的原子核？〖提*示〗(1)核子之間還存在著核力作用。(2)當核子增多時，原子核增大，核子間的距離也增大，當距離較大時，一些核子間可能就沒有核力的作用了，這樣形成的核不穩定，最終會瓦解。因此質子與中子不能隨意地組合形成無數不同的原子核。〖探究歸納〗1.核力原子核里的核子間有一種相互作用，把核子緊緊地束縛在核內，形成穩定的原子核，即核力。2.四種基本相互作用在不同尺度上發揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宇觀尺度上“獨領風騷”，引力使行星繞著恒星轉，并且聯系著星系網，決定著宇宙的現狀。萬有引力是長程力。(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結合成分子，使分子結合成液體和固體。(3)強力：即強相互作用，在原子核內，強力將核子束縛在一起，強力是短程力。(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱相互作用也是短程力。其力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。〖試題案例〗〖例1〗(多選)對于核力，以下說法正確的是()A.核力是弱相互作用，作用力很小B.核力是強相互作用的表現，是強力C.核子之間的距離小于0.8×10－15m時，核力表現為斥力，因此核子不會融合在一起D.人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15m時核力的變化規律更清楚〖解析〗核力是強相互作用的一種表現，它的作用范圍在1.5×10－15m之內，核力比庫侖力大得多，因此，選項B正確，A錯誤；核力在大于0.8×10－15m時表現為吸引力。且隨距離增大而減小；在距離小于0.8×10－15m時，核力表現為斥力，因此核子不會融合在一起，所以選項C正確；人們對核力的了解還不是很清楚，這是科學家們奮力攻克的堡壘，故選項D錯誤。〖答案〗BC特別〖提*示〗(1)因為核子間存在核力，所以原子核內蘊藏著巨大的能量。(2)在原子核內，除核力外還存在一種弱力，弱力是引起原子核發生β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱力也是短程力，其作用距離比強力更短，為10－18m，作用強度比電磁力小。〖針對訓練1〗氦原子核由兩個質子與兩個中子組成，這兩個質子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A.核力、萬有引力、庫侖力 B.萬有引力、庫侖力、核力C.庫侖力、核力、萬有引力 D.核力、庫侖力、萬有引力〖解析〗核子間的核力最大，萬有引力最小，D項正確。〖答案〗D核心要點結合能與原子核的穩定性〖問題探究〗設有一個質子和一個中子在核力作用下靠近碰撞并結合成一個氘核。質子和中子結合成氘核的過程中是釋放能量還是吸收能量？使氘核分解為質子和中子的過程中呢？〖提*示〗質子和中子結合成氘核的過程中要釋放能量；氘核分解成質子和中子時要吸收能量。〖探究歸納〗1.中等質量原子核的比結合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等質量原子核的比結合能要小。2.比結合能曲線：不同原子核的比結合能隨質量數變化圖線如圖所示。3.比結合能與原子核穩定的關系(1)比結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度，比結合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩定。(2)核子數較小的輕核與核子數較大的重核，比結合能都比較小，表示原子核不太穩定；中等核子數的原子核，比結合能較大，表示原子核較穩定。(3)當比結合能較小的原子核轉化成比結合能較大的原子核時，就能釋放核能。例如，一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能。〖試題案例〗〖例2〗下列關于結合能和比結合能的說法正確的是()A.核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能B.比結合能越大的原子核越穩定，因此它的結合能也一定越大C.重核與中等質量的原子核相比較，重核的結合能和比結合能都大D.中等質量原子核的結合能和比結合能均比輕核的要大〖解析〗核子結合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，選項A錯誤；比結合能越大的原子核越穩定，但比結合能越大的原子核，其結合能不一定大，例如中等質量原子核的比結合能比重核大，但由于核子數比重核少，其結合能比重核小，選項B、C錯誤；中等質量原子核的比結合能比輕核的大，它的核子數又比輕核多，因此它的結合能也比輕核大，選項D正確。〖答案〗D〖針對訓練2〗如圖所示是原子核的平均核子質量A與原子序數Z的關系圖像，下列說法正確的是()A.若D、E能結合成F，結合過程一定要釋放能量B.若D、E能結合成F，結合過程一定要吸收能量C.若C、B能結合成A，結合過程一定要釋放能量D.若F、C能結合成B，結合過程一定要釋放能量〖解析〗D、E平均核子質量大于F平均核子質量，D、E結合成F，出現質量虧損，要釋放能量，A正確，B錯誤；C、B結合成A，F、C結合成B都是質量增加，結合過程要吸收能量，C、D錯誤。〖答案〗A核心要點質量虧損和核能的計算〖觀察探究〗如圖所示是原子核轉變示意圖。(1)在核反應過程中質量數、核電荷數是否守恒？(2)在核反應過程中會釋放出能量，反應前后原子核的質量是否會發生變化？〖提*示〗(1)在核反應中，質量數、核電荷數是守恒的。(2)會發生變化，是減少的。〖探究歸納〗1.質量虧損：所謂質量虧損，并不是質量消失，減少的質量在核子結合成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提供。2.質能方程E＝mc2(1)質能方程說明一定的質量總是跟一定的能量相聯系。具體地說，一定質量的物體所具有的總能量是一定的，E＝mc2，不是單指物體的動能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。(2)根據質能方程，物體的總能量與其質量成正比。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，這時質能方程也寫成ΔE＝Δmc2。3.質能方程的本質(1)質量或能量是物質的屬性之一，決不能把物質和它們的某一屬性(質量和能量)等同起來。(2)質能方程揭示了質量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個屬性在數值上的關系，這兩個量分別遵從質量守恒和能量守恒，質量和能量在數值上的聯系決不等同于這兩個量可以相互轉化。(3)質量虧損不是否定了質量守恒定律。根據愛因斯坦的相對論，輻射出的γ光子靜質量雖然為零，但它有動質量，而且這個動質量剛好等于虧損的質量，所以質量守恒、能量守恒仍成立。4.判斷核反應過程是釋放能量還是吸收能量的方法(1)根據反應前后質量的變化情況進行判斷，若質量減少即發生了質量虧損，則釋放能量；若質量增加，則吸收能量。(2)根據動能變化判斷，若不吸收光子而動能增加則放出能量。〖試題案例〗〖例3〗(多選)一個鈹原子核(eq\o\al(7,4)Be)俘獲一個核外電子(通常是最靠近原子核的K層的電子)后發生衰變，生成一個鋰核(eq\o\al(7,3)Li)，并放出一個不帶電的質量接近零的中微子νe，人們把這種衰變稱為“K俘獲”，靜止的鈹核發生了“K俘獲”，其核反應方程為eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→eq\o\al(7,3)Li＋νe。已知鈹原子的質量為MBe＝7.016929u，鋰原子的質量為MLi＝7.016004u，1u相當于931MeV，下列說法正確的是()A.中微子的質量數和電荷數均為零B.鋰核(eq\o\al(7,3)Li)獲得的動能為0.86MeVC.中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的動量之和等于反應前電子的動量D.中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的能量之和等于反應前電子的能量〖解析〗中微子是不帶電的，且質量接近于零，根據質量數的確定法，可知中微子的質量數和電荷數均為零，選項A正確；Li核獲得的動能約為由于核衰變時的質量虧損放出的能量E＝Δmc2＝9.31×102(MBe＋Me－MLi)>0.86MeV，選項B錯誤；根據動量守恒定律可知中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的動量之和等于反應前電子的動量，但能量不等，選項C正確，D錯誤。〖答案〗AC方法凝煉核能的計算方法(1)根據質量虧損計算①根據核反應方程，計算核反應前、后的質量虧損Δm。②根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳。(2)利用原子質量單位u和電子伏特計算根據1原子質量單位(u)相當于931.5MeV的能量，用核子結合成原子核時質量虧損的原子質量單位數乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV。其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV。〖針對訓練3〗(多選)關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.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一定大于原來重核的結合能C.銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結合能D.比結合能越大，原子核越不穩定〖解析〗結合能是把核子分開所需的最小能量，選項A正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，存在質量虧損，核子平均結合能增大，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，選項B正確；核子數越多，結合能越大，選項C正確；平均結合能越大，分開核子所需的能量越大，原子核越穩定，選項D錯誤。〖答案〗ABC1.(對四種基本相互作用的理解)(多選)科學家已經發現自然界存在四種相互作用，下列說法中，哪些是符合科學家的認識的()A.彈力應該歸結為電磁力B.原子核內所有核子之間都存在核力的作用C.摩擦力是電磁力的一種表現形式D.電磁力是比萬有引力更強的相互作用〖解析〗電磁力是兩個帶電粒子或物體之間的相互作用力，力學中的彈力、摩擦力、浮力都屬于電磁力，故A、C正確；核力是短程力，核力只存在于同一個原子核內的相鄰的核子之間，故B錯誤；電磁力是比萬有引力更強的相互作用，故D正確。〖答案〗ACD2.(對核力的理解)(多選)核力具有下列哪些性質()A.核力是短程力，作用范圍很小，只在相鄰核子間發生B.核力是一種引力，核力把核子緊緊束縛在核內，形成穩定的原子核C.質子間、中子間、質子和中子之間都有核力D.核力是一種強相互作用力，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1.5×10－15m之內，只在相鄰核子間發生，是短程力，選項A正確；核力既能表現為引力，又能表現為斥力，選項B錯誤；核力是質子、中子之間的強相互作用力，在其作用范圍內，比庫侖力大得多，選項C、D正確。〖答案〗ACD3.(對結合能和比結合能的理解)(多選)關于原子核的結合能與比結合能，下列說法中正確的是()A.原子核的結合能等于核子與核子之間結合成原子核時，核力做的功B.原子核的結合能等于核子從原子核中分離，外力克服核力做的功C.比結合能是核子與核子結合成原子核時平均每個核子放出的能量D.不同原子核的比結合能不同，重核的比結合能比輕核的比結合能大〖解析〗原子核中，核子與核子之間存在核力，要將核子從原子核中分離，需要外力克服核力做功。當自由核子結合成原子核時，核力將做功，釋放能量。原子核的結合能與核子數的比值稱為比結合能。不同原子核的比結合能不同。重核的比結合能比中等質量核的比結合能要小，輕核的比結合能比稍重的核的比結合能要小，綜上所述，選項A、B、C正確。〖答案〗ABC4.(質量虧損和核能的計算)(多選)為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻，聯合國將2005年定為“國際物理年”。對于愛因斯坦提出的質能方程E＝mc2，下列說法正確的是()A.E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質量之間的關系B.根據ΔE＝Δmc2可以計算核反應中釋放的核能C.一個中子和一個質子結合成氘核時，釋放出核能，表明此過程中出現了質量虧損D.E＝mc2中的E是發生核反應中釋放的核能〖解析〗愛因斯坦質能方程E＝mc2定量地指出了物體具有的能量與其質量之間的關系，A正確；由質能方程知，當物體的質量減少時，物體的能量降低，向外釋放了能量；反之，若物體的質量增加了，則物體的能量升高，表明它從外界吸收了能量，所以由物體的質量變化能算出物體的能量變化，故B、C正確，D錯誤。〖答案〗ABC5.(質量虧損和核能的計算)在鈾核裂變成鋇和氪的裂變反應中，質量虧損Δm＝0.2153u，那么，一個鈾核裂變釋放的能量為多少？反應中平均每個核子釋放的能量為多少？〖解析〗由愛因斯坦質能方程，可求得鈾核裂變時釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.2153×931.5MeV≈201MeV。鈾核中含有235個核子，所以平均每個核子放出的能量eq\f(201MeV,235)≈0.85MeV。〖答案〗201MeV0.85MeV第3節核力與結合能核心素養物理觀念科學思維1.了解四種基本相互作用，知道核力的特點。2.了解結合能和比結合能。3.知道質量虧損和質能方程。4.會用質能方程計算核能。1.體會不同的力分別在不同的尺度上發揮作用。2.體會用比結合能表示原子核中核子的牢固程度。知識點一核力與四種基本相互作用〖觀圖助學〗如圖原子核直徑的數量級只有10－15m。在這么小的空間里帶正電的質子之間的庫侖斥力是很大的，萬有引力太小，只有庫侖力的eq\f(1,1035)。原子核中的質子要靠自身的萬有引力來抗衡相互間的庫侖斥力是不可能的。是什么力把帶正電的質子緊緊地束縛在一起而不飛散開呢？1.17世紀下半葉，牛頓發現了萬有引力，引力是自然界的一種基本相互作用。2.19世紀后，人們認識到電荷間的相互作用，磁體間的相互作用，從本質上說是同一種相互作用的不同表現，稱為電磁相互作用。3.核力(1)定義：原子核內核子之間的相互作用力。(2)核力的特點①核力是強相互作用的一種表現，在原子核內，核力比庫侖力大得多。②核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15__m之內。4.四種基本相互作用〖思考判斷〗(1)原子核中的質子是靠自身的萬有引力聚在一起的。(×)(2)核力是強相互作用力，在原子核的尺度內，核力比庫侖力大得多。(√)(3)弱相互作用的力程比強力更短。(√)知識點二結合能和質量虧損1.結合能和比結合能(1)結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開也需要能量，這就是原子核的結合能。(2)比結合能(平均結合能)：原子核的結合能與核子數之比稱為比結合能。比結合能越大，原子核中核子結合得越牢固，原子核越穩定，中等大小的核的比結合能最大、最穩定。2.質量虧損(1)愛因斯坦質能方程E＝mc2。(2)質量虧損：原子核的質量小于組成它的核子的質量之和的現象。(3)核子在結合成原子核時出現的質量虧損Δm，與它們在互相結合過程中放出的能量ΔE的關系是ΔE＝Δm·c2。3.比結合能應用前景(1)中等大小的核的比結合能最大，這些核最穩定。(2)使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，都將釋放新的結合能。〖思考判斷〗(1)組成原子核的核子越多，它的結合能就越高。(√)(2)結合能越大，核子結合得越牢固，原子越穩定。(×)(3)質量虧損表明，的確存在著原子核的結合能。(√)萬有引力把行星、恒星聚集在一起，形成各級天體系統。電磁力作用在原子核外，它使電子不脫離原子核而形成原子，或使原子結合成分子，或使分子結合成液體或固體。核力與核子是否帶電無關，質子與質子之間、質子與中子之間、中子與中子之間都可以有核力作用。弱相互作用是引起原子核β衰變的原因。比結合能相對結合能更有意義，它反映了原子核結合的穩定程度或分裂的難易程度。核子數較大或較小以鐵原子核的核子數為界，原子序數在鐵原子序數之前的原子核屬于輕核，在鐵原子序數之后的原子核屬于重核。質子與中子結合成氘核前后總質量的差異核反應方程：eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(2,1)H＋γ中子的質量為1.6749×10－27kg質子的質量為1.6726×10－27kg中子和質子的質量和為3.3475×10－27kg氘核的質量為3.3436×10－27kg質量差為0.0039×10－27kg，說明核反應前后質量并不相等。核心要點核力與四種基本相互作用〖問題探究〗如圖為eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(3,2)He的原子核結構示意圖。(1)質子都帶正電，質子與質子之間存在著庫侖斥力，為什么eq\o\al(3,2)He還能穩定地存在？(2)自然界中存在的元素是有限的，為什么質子與中子不能隨意地組合從而形成無數不同的原子核？〖提*示〗(1)核子之間還存在著核力作用。(2)當核子增多時，原子核增大，核子間的距離也增大，當距離較大時，一些核子間可能就沒有核力的作用了，這樣形成的核不穩定，最終會瓦解。因此質子與中子不能隨意地組合形成無數不同的原子核。〖探究歸納〗1.核力原子核里的核子間有一種相互作用，把核子緊緊地束縛在核內，形成穩定的原子核，即核力。2.四種基本相互作用在不同尺度上發揮作用(1)引力相互作用：引力主要在宏觀和宇觀尺度上“獨領風騷”，引力使行星繞著恒星轉，并且聯系著星系網，決定著宇宙的現狀。萬有引力是長程力。(2)電磁相互作用：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原子結合成分子，使分子結合成液體和固體。(3)強力：即強相互作用，在原子核內，強力將核子束縛在一起，強力是短程力。(4)弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱相互作用也是短程力。其力程比強力更短，為10－18m，作用強度則比電磁力小。〖試題案例〗〖例1〗(多選)對于核力，以下說法正確的是()A.核力是弱相互作用，作用力很小B.核力是強相互作用的表現，是強力C.核子之間的距離小于0.8×10－15m時，核力表現為斥力，因此核子不會融合在一起D.人們對核力的了解很清楚，特別是在小于0.8×10－15m時核力的變化規律更清楚〖解析〗核力是強相互作用的一種表現，它的作用范圍在1.5×10－15m之內，核力比庫侖力大得多，因此，選項B正確，A錯誤；核力在大于0.8×10－15m時表現為吸引力。且隨距離增大而減小；在距離小于0.8×10－15m時，核力表現為斥力，因此核子不會融合在一起，所以選項C正確；人們對核力的了解還不是很清楚，這是科學家們奮力攻克的堡壘，故選項D錯誤。〖答案〗BC特別〖提*示〗(1)因為核子間存在核力，所以原子核內蘊藏著巨大的能量。(2)在原子核內，除核力外還存在一種弱力，弱力是引起原子核發生β衰變的原因，即引起中子—質子轉變的原因。弱力也是短程力，其作用距離比強力更短，為10－18m，作用強度比電磁力小。〖針對訓練1〗氦原子核由兩個質子與兩個中子組成，這兩個質子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A.核力、萬有引力、庫侖力 B.萬有引力、庫侖力、核力C.庫侖力、核力、萬有引力 D.核力、庫侖力、萬有引力〖解析〗核子間的核力最大，萬有引力最小，D項正確。〖答案〗D核心要點結合能與原子核的穩定性〖問題探究〗設有一個質子和一個中子在核力作用下靠近碰撞并結合成一個氘核。質子和中子結合成氘核的過程中是釋放能量還是吸收能量？使氘核分解為質子和中子的過程中呢？〖提*示〗質子和中子結合成氘核的過程中要釋放能量；氘核分解成質子和中子時要吸收能量。〖探究歸納〗1.中等質量原子核的比結合能最大，輕核和重核的比結合能都比中等質量原子核的比結合能要小。2.比結合能曲線：不同原子核的比結合能隨質量數變化圖線如圖所示。3.比結合能與原子核穩定的關系(1)比結合能的大小能夠反映原子核的穩定程度，比結合能越大，原子核就越難拆開，表示該原子核就越穩定。(2)核子數較小的輕核與核子數較大的重核，比結合能都比較小，表示原子核不太穩定；中等核子數的原子核，比結合能較大，表示原子核較穩定。(3)當比結合能較小的原子核轉化成比結合能較大的原子核時，就能釋放核能。例如，一個核子數較大的重核分裂成兩個核子數小一些的核，或者兩個核子數很小的輕核結合成一個核子數大一些的核，都能釋放出巨大的核能。〖試題案例〗〖例2〗下列關于結合能和比結合能的說法正確的是()A.核子結合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結合能B.比結合能越大的原子核越穩定，因此它的結合能也一定越大C.重核與中等質量的原子核相比較，重核的結合能和比結合能都大D.中等質量原子核的結合能和比結合能均比輕核的要大〖解析〗核子結合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，選項A錯誤；比結合能越大的原子核越穩定，但比結合能越大的原子核，其結合能不一定大，例如中等質量原子核的比結合能比重核大，但由于核子數比重核少，其結合能比重核小，選項B、C錯誤；中等質量原子核的比結合能比輕核的大，它的核子數又比輕核多，因此它的結合能也比輕核大，選項D正確。〖答案〗D〖針對訓練2〗如圖所示是原子核的平均核子質量A與原子序數Z的關系圖像，下列說法正確的是()A.若D、E能結合成F，結合過程一定要釋放能量B.若D、E能結合成F，結合過程一定要吸收能量C.若C、B能結合成A，結合過程一定要釋放能量D.若F、C能結合成B，結合過程一定要釋放能量〖解析〗D、E平均核子質量大于F平均核子質量，D、E結合成F，出現質量虧損，要釋放能量，A正確，B錯誤；C、B結合成A，F、C結合成B都是質量增加，結合過程要吸收能量，C、D錯誤。〖答案〗A核心要點質量虧損和核能的計算〖觀察探究〗如圖所示是原子核轉變示意圖。(1)在核反應過程中質量數、核電荷數是否守恒？(2)在核反應過程中會釋放出能量，反應前后原子核的質量是否會發生變化？〖提*示〗(1)在核反應中，質量數、核電荷數是守恒的。(2)會發生變化，是減少的。〖探究歸納〗1.質量虧損：所謂質量虧損，并不是質量消失，減少的質量在核子結合成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提供。2.質能方程E＝mc2(1)質能方程說明一定的質量總是跟一定的能量相聯系。具體地說，一定質量的物體所具有的總能量是一定的，E＝mc2，不是單指物體的動能、核能或其他哪一種能量，而是物體所具有的各種能量的總和。(2)根據質能方程，物體的總能量與其質量成正比。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，這時質能方程也寫成ΔE＝Δmc2。3.質能方程的本質(1)質量或能量是物質的屬性之一，決不能把物質和它們的某一屬性(質量和能量)等同起來。(2)質能方程揭示了質量和能量的不可分割性，方程建立了這兩個屬性在數值上的關系，這兩個量分別遵從質量守恒和能量守恒，質量和能量在數值上的聯系決不等同于這兩個量可以相互轉化。(3)質量虧損不是否定了質量守恒定律。根據愛因斯坦的相對論，輻射出的γ光子靜質量雖然為零，但它有動質量，而且這個動質量剛好等于虧損的質量，所以質量守恒、能量守恒仍成立。4.判斷核反應過程是釋放能量還是吸收能量的方法(1)根據反應前后質量的變化情況進行判斷，若質量減少即發生了質量虧損，則釋放能量；若質量增加，則吸收能量。(2)根據動能變化判斷，若不吸收光子而動能增加則放出能量。〖試題案例〗〖例3〗(多選)一個鈹原子核(eq\o\al(7,4)Be)俘獲一個核外電子(通常是最靠近原子核的K層的電子)后發生衰變，生成一個鋰核(eq\o\al(7,3)Li)，并放出一個不帶電的質量接近零的中微子νe，人們把這種衰變稱為“K俘獲”，靜止的鈹核發生了“K俘獲”，其核反應方程為eq\o\al(7,4)Be＋0－1e→eq\o\al(7,3)Li＋νe。已知鈹原子的質量為MBe＝7.016929u，鋰原子的質量為MLi＝7.016004u，1u相當于931MeV，下列說法正確的是()A.中微子的質量數和電荷數均為零B.鋰核(eq\o\al(7,3)Li)獲得的動能為0.86MeVC.中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的動量之和等于反應前電子的動量D.中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的能量之和等于反應前電子的能量〖解析〗中微子是不帶電的，且質量接近于零，根據質量數的確定法，可知中微子的質量數和電荷數均為零，選項A正確；Li核獲得的動能約為由于核衰變時的質量虧損放出的能量E＝Δmc2＝9.31×102(MBe＋Me－MLi)>0.86MeV，選項B錯誤；根據動量守恒定律可知中微子與鋰核(eq\o\al(7,3)Li)的動量之和等于反應前電子的動量，但能量不等，選項C正確，D錯誤。〖答案〗AC方法凝煉核能的計算方法(1)根據質量虧損計算①根據核反應方程，計算核反應前、后的質量虧損Δm。②根據愛因斯坦質能方程ΔE＝Δmc2計算核能。其中Δm的單位是千克，ΔE的單位是焦耳。(2)利用原子質量單位u和電子伏特計算根據1原子質量單位(u)相當于931.5MeV的能量，用核子結合成原子核時質量虧損的原子質量單位數乘以931.5MeV，即ΔE＝Δm×931.5MeV。其中Δm的單位是u，ΔE的單位是MeV。〖針對訓練3〗(多選)關于原子核的結合能，下列說法正確的是()A.原子核的結合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.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一定大于原來重核的結合能C.銫原子核(eq\o\al(133,55)Cs)的結合能小于鉛原子核(eq\o\al(208,82)Pb)的結合能D.比結合能越大，原子核越不穩定〖解析〗結合能是把核子分開所需的最小能量，選項A正確；一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，存在質量虧損，核子平均結合能增大，衰變產物的結合能之和一定大于原來重核的結合能，選項B正確；核子數越多，結合能越大，選項C正確；平均結合能越大，分開核子所需的能量越大，原子核越穩定，選項D錯誤。〖答案〗ABC1.(對四種基本相互作用的理解)(多選)科學家已經