有关质量亏损的问题
提问：级别：一年级来自：江西省
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有关质量亏损的问题
轻核结合成质量较大的核时,可以释放核能;
但由中等核组成质量较大的原子核却是吸收核能,这是为什么?有什么区别吗?
还有不是说原子核分解成核子都是释放能量吗,那为什么裂变即(重核裂变成中等质量的原子核,可以释放核能)?这又如何解释呢?
!!!!!!!!谢谢!!!!!!!!!!!!!!
问题补充：
同时想问一下,这是有关什么知识点,为什么我解答不出呢?哪里没弄透?谢谢
&提问时间： 23:46:55
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回答：级别：二级教员 12:12:34来自：河南省平顶山市
有的核聚变放出能量，有的核裂变放出能量，好像矛盾，其实不然。他们都要遵循爱因斯坦的质能方程。只要放出能量，一定是质量亏损了。你混淆了质量数和质量的关系：个数相等，不意味着质量相等啊。
(1) 核子的平均质量(原子核的质量除以核子的个数)与原子序数的关系：铁原子核中核子的平均质量最小，原子序数比铁大的核，原子序数越大，核子的平均质量越大；原子序数比铁小的核，原子序数越小，核子的平均质量也越大。
(2) 如图：如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，或者原子序数很小的轻核D、E结合成一个原子序数大一些的F核，都会有质量亏损，都会放出巨大的核能。
这些知识点，高三物理教材上都有，仔细看看就明白了。
提问者对答案的评价：
回答：级别：七年级 08:16:46来自：江西省
初中化学介绍了原子的组成。在高中化学教学中很容易使学生联想到，既然原子是由质子、中子（统称核子）和电子构成的，那么原子的质量（用原子质量单位表示）就应该等于构成原子的质子、中子和电子质量之和。但计算结果并不等于实验测定结果，而且除氕（ ）以外，这是一个普遍存在的现象。这是否与质量守恒相矛盾呢？其实并不矛盾。然而，对于这种现象的解释如果仅仅停
留在化学上有些违背数学基本原理的泛泛说明，显然不能令人满意。因为在孤立体系的任何反应过程中，都是严格遵守质量守恒的。这条规律就是在核反应中，亦然成立。下面以教材是提及的两种同位素原子 、 为例进行具体分析。
因为质子质量为1.00728u,中子质量为1.00866u,电子质量为5.4u。由于氢的同位素之一氕( )恰好是一个质子和一个电子的亲合体,其质量为1.00782u,故同位素的原子量M可表示为:
M=[1.00782×(质子数Z)+1.00866×(中子数N)]u
因为质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
代入上式得:
M=[1.066(A-Z)]u-------------------①
①式即为计算同位素原子量的通式。
对于 来说,A=35,Z=17代入①式求得的原子量为:
M=[1.0.)]u-=35.28882u
同理可以计算出 的原子量M为37.30614u。
将计算结果与实验结果列于下表:
在原子核物理学或核化学中，把这种计算与实验结果之偏差称为“质量亏损”，更严格他说应该是静止质量亏输。我们知道，质量是物质的基本属性之一。在狭义相对论的范畴之内，质量和能量之间有下述关系:
E=mc2------------②
其中m为质量，c为光速，E为能量。②
式表明了体系质量和能量之间的对应关系。根据这种对应关系，可以预测，原子体系中出现的静止质量亏损现象，必然有能量变化伴随。假设静止质量亏损为DM，与此对应的能量为DE, 则②式转化为:
DE =DM C2-------------------------③
③式表示了体系的质量的变化和能量的变化相关联。体系有质量的变化，就一定有能量的变化，反之亦然。同时表明，质量和能量这两个物质的基本属性是密切相联系的，只有质量而没有能量或只有能量而没有质量的物质是不存在的。这种质量亏损正是在质子和中子结合形成核的过程中以能量的形式释放出来。实验测得 的核子结合能为297.96MeV(百万电子伏特), 的核子结合能为315.67MeV。一个原子质量单位相当于931.48MeV。由③式可以计算出质量亏损值DM:
的DM= =0.31988u
的DM= =0.33889u
将实验值与亏损值相加得:
的M= 34.988u=35.28873u
的M=36.989u=37.30479u
与按①式计算的结果进行比较二者十分接近，几乎相等，其微小的偏差完全在许可误差范围之内。同时也足以说明，虽然表面上似乎存在质量亏损，但是作为物质的另一基本属性—能量却给物质质量这一基本属性提供了等值的补充，按①式计算结果大于实验测定结果，这是尚未考虑体系能量变化而得到的结论。如果质量—能量两者同时考虑，依然严格遵守质量守恒，上述分析已经证明了这一点。所以说原子质量小于构成原子的质子、中子和电子质量之和并不违背质量守恒。
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原子核期末试卷篇一：学年第一学期期末考试原子核物理考试试题A 学年第2学期期末 原子核物理考试知识点归纳 核化工与核燃料工程专业
一、名词解释 1、核的自旋：原子核的角动量，通常称为核的自旋。 2、衰变常量：衰变常量是在单位时间内每个原子核的衰变概率。 3、半衰期：半衰期是放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需的时间。 4、平均寿命：平均寿命是指放射性原子核平均生存的时间。 5、放射性活度：在单位时间内有多少核发生衰变，亦即放射性核素的衰变率，叫衰变率。 6、放射性：原子核自发地放射各种射线的现象，称为放射性。 7、放射性核素：能自发的放射各种射线的核素称为放射性核素，也叫做不稳定核素。 8、核衰变：原子核衰变是指原子核自发的放射出α或β 等粒子而发生的转变。 9、衰变能：原子核衰变时所放出的能量。 10、核素：具有相同质子数Z和中子数N的一类原子核，称为一种核素。 11、同位素：质子数相同，中子数不同的核素。 12、同中子素：中子数相同，质子数不同的核素。 13、同量异位素：质量数相同，质子数不同的核素。 14、同核异能素：质量数和质子数相同而能量状态不同的核素。 15、镜像核：质子数和中子数呼唤的一对原子核。 16、质量亏损：组成某一原子核的核子质量与该原子核质量之差。 17、核的结合能：自由核子组成原子核所释放的能量。 18、比结合能：原子核平均每个核子的结合能。 19、最后一个核子的结合能：是一个自由核子与核的其余部分组成原子核时，所释放的能量。 21、内转换现象：原子核从激发态到较低的能态或基态的跃迁时把核的激发能直接交给原子的壳层电子而发射出来。 22、内转换电子：内转换过程中放出来的电子。（如果单出这个就先写出内转换现象的定义） 23、内电子对效应：当辐射光子能量足够高时，在它从原子核旁边经过时，在核库仑场作用下，辐射光子可能转化成一个正电子和一个负电子，这种过程称作电子对效应。 24、级联γ辐射的角关联：原子核接连的放出的两个γ光子，若其概率与这两个γ光子发射方向的夹角有关，即夹角改变时，概率也变化，这种现象称为级联γ辐射角关联，亦称γ-γ角关联。 25、穆斯堡尔效应：原子核辐射的无反冲共振吸收。 26、核的集体模型：每个核子在核内除了相对其它核子运动外，原子核的整体还发生振动与转动，处于不同运动状态的核，不仅有自己特定的形状，还具有不同的能量和角动量，这些能量与角动量都是分立的，因而形成能级。 27、核反应：原子核与原子核，或者原子核与其他粒子之间的相互作 用引起的各种变化。 28、核反应能：核反应过程中释放的能量。 29、核反应阈能：在L系中能够引起核反应的入射粒子最低能量。 30、核反应截面：一个粒子入射到单位面积内只含一个靶核的靶子上所发 生的反应概率。（一个入射粒子同单位面积靶上一个靶核发生反应的概率。）σ＝单位时间发生的反应数（单位时间的入射粒子数×单位面积的靶核数） 31、核反应微分截面：σ（θ，φ）＝单位时间出射至（θ，φ）方向单 位立体角内的粒子数（单位时间的入射粒子数×单位面积的靶核数） 32、核反应产额：入射粒子在靶中引起的反应数与入射粒子之比，即一个 入射粒子在靶中引起反应的概率。 二、简答题 1、 什么是穆斯堡尔效应？为何同一个核的γ共振吸收很难观测到？ 答：将放射的γ光子与吸收γ光子的原子核束缚在晶格中，当γ光子的能量满足一定条件时，遭受反冲的不是单个原子核，而是整块晶体的质量远大于单个原子核的质量，所以其反冲速度极小，反冲能量实际等于零。整个过程可看作无反冲的过程，这种效应叫做穆斯堡尔效应。 由于原子核发射γ射线时，一般要受到反冲，本来是静止的处于激发态的原子核，当它通过放射γ光子跃迁到基态时，γ光子激发能Eo的绝大部分，还有很小一部分变成了反冲核的动能ER ；故γ光子所释放的能量EO-ER，而处 于基态的同类原子核吸收γ光子时也会有同样的反冲，要把原子核激发态到能量Eo的激发态，γ射线的能量则为EO+ER，同一核发射γ射线的能量与吸 收γ射线而能量不同，所以同一核的γ射线共振吸收很难观测到。
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5.给出β衰变的三种形式及其衰变条件及Ed计算公式 ~ E(??)??(Z,A)??(Z?1,A)电荷数分别为Z β-衰变（AX?AY?e??ZZ?1d 和Z＋1的同量异位素，只要前者的原子质量大于后者，就能发生?-衰变。 A??β+衰变ZX?Z?A,A)?2mec2 1Y?e?? Ed(?)??(Z,A)??(Z?1 条件 MX?Z,A??MY?Z?1,A??2me A2EC--轨道电子俘获ZX?e?Z?A1Y??E0(EC)?[mX?me?mY]c?Wi 条件
MX?Z,A??MY?Z?1,A??Wi/c2
6.试论述核磁共振测量基本思想 ?eh?答：根据?I?gI??2mp???I?gI?NI，若I已知，测量磁矩的实质在于gI因数。?? 利用核磁共振测gI如下，将被测 样品放在一个均匀的强磁场中，由于核具有磁矩μI ，则E=μI B=-μIZ B μIZ 是μI
磁场上Z的投影，由?IZ?eh?gI??2mp???m，μIZ
有2I+1个值：?? E=-glμN mIB 能量随核在磁场中的取向不同而不同。按核取向不同，原有能级分裂成2I+1个子能级。 根据选择定则：ΔmI=0，-1，+1，两相邻能级可以跃迁 则可得ΔE= gIμNB，在加强磁场：当ΔE=hν，所以得gI?h? uNB 此时原子核将会吸收高频磁场能量而使核的取向发生改变，从而实现由较低子能级向相邻较高能级跃迁。高频磁场的能量将被原子强烈吸收，成为共振吸收；此时的频率ν成为共振频率 7.给出质谱仪测质量原理 （书上第5页）该题答案不太标准 自己总结的 质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按质荷比m/z大小分离的装置。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。
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[C]12.66kg
[D]7.43kg 4、放射性元素是半衰期为10年，则【】 [A]20年后这种元素全部衰变完 13，还剩下 44 [C]即使5000年后则这种元素还会剩余一小部分 [D]以上三个说法都是错误的 [B]5年后这种元素衰变掉 5、已知质子的质量是mp、中子的质量是mn，质子、中子组成质量为ma的氦核。则有【】 [A]ma?2?mp?mn? [B]ma?2?mp?mn? [C]ma?2?mp?mn? [D]以上三种情况均有可能 6、在下述几种情况下，不能释放原子核能的是【】 [A]由核子组成原子核 [B]核反应中产生的质量亏损的核反应 [C]由重核裂变成质量较小的中等核 [D]有质量小的原子核较大的原子核 7、原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的四个组要组成部分是【】 [A]原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统 [B]原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统 [C]原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统 [D]原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统 8、人们在核能的利用中获得巨大的利益。现在建成的核电站利用的是【】 [A]放射性元素衰变放出的能量[B]人工反射性同位素放出的能量 [C]重核裂变放出的能量[D]轻核聚变放出的能量 二、填空题 1、碳原子核的半径3×10-15m，其质量为12u，则碳原子核半径平均密度是
Kg?m-3，这一密度是金属铜的密度的 倍。（已知金属铜的密度为8900Kg?m-3） 2、已知氢核、中子、氘核质量分别为m1、m2、m3，氢核和中子结合为氘核是释放出的能量表达式为 。 、一个核反应的反应式是：14.已知N?H?He?C71267N的质量为 u,1Hd 质量为2.01410u，12 6C的质量为12.00000u，2He的质量为 4.00230u.则此核反应的质量亏损为
MeV，它是一个 （填：吸能、放能）反应。 4、已知太阳每秒辐射的能量为3.8×1026J,则其质量的减少率为 千克/秒。5、一个能量为2.09GeV的光子，产生一个正负质子对。已知其中质子的动能为95.0MeV，则反质子的动能为 MeV。 6、质子、中子、氘核的质量分别m1、m2和m3，质子和中子结合成氘核是，发出γ射线普朗克恒量为h，真空中的光速为c，则γ射线的频率为
。 7、一个π介子（静能为E0=135MeV）衰变成两个能量相同的光子，则每个 光子能量为 MeV， 动量的大小为 ，频率为。 8、在一定的条件下，两个光子是可以转化为正负电子对的，现在如果两个米。 94 9、在4核内核子的平均结合能分别为6.45MeV和7.07MeV,Be核和2He看、 9要把4 Be核分裂成两个α粒子和一个中子，必须耗费的能量为 MeV。 10、秦山核电站的发电功率飞3.0×105kw，如果1g235 92U完全裂变式释放的 能量为8.2×1010J，并且假定所释放的能量完全变成了电能，那么，秦山核电站每年需要消耗“核燃料”235。 92U为（一年可按365天计算） 三、计算题 1、将6?104kg的铁放在很深的矿井中，一完全隔断宇宙射线的影响，在铁旁边有很多探测器，只要铁核中有核子（质子和中子）发生衰变，这个事件被记录下来。这个实验从1980年冬天开始懂啊1982年夏结束，历史1.5年，一共记录了3个核子衰变的事例。已知N0个平均寿命为τ的粒子经过时间后的数目为 N=N0et/τ.根据以上事实估算出核子的平均寿命和半衰期。（已知核子的质量为 1.6?10-27kg,ln2?0.693 ,当0?x??1时，e-x?1-x.）
9 2、用放射源钋（Po）发射的α粒子在倍钋核4Be上，产生一种新的粒子和 另一生成物，这些新粒子组成的粒子流有如下特点： （1）在任意方向的磁场中都不偏转； （2）让它与含氢物质中的静止氢核相碰撞，可把氢核击出，被击出的氢核能量为EH?4.7MeV，让它与含氮物质中的静止氮核相碰撞，也可把氮核击出，被击出的氮核能量为EN?1.2MeV。碰撞可视为对心完全弹性碰撞，且已知氢核与氮核的质量比为1:14。 试根据以上数据求出新粒子质量与氢核质量之比，并判断此新粒子是什么粒子。 并释放出两组能量分别是4.79MeV核88Ra核经α衰变转变为86Rn核， MeV的α粒子，它们分别对应于从226 88Ra的同一个能级到86Rn的基态和激 发态的跃迁所发出的同时，226 88Ra的上述衰变中还观测到γ射线的发射，这是 222 86试求与两组α粒子相对应的226Rn从激发态到基态的跃迁发出的，88Ra的衰变能和γ光子的频率。
4、考古发现了古遗骸，测得其中14C的β-放射性，得到每公斤遗骸样品的放射性活度为133.3Bp，为断定该遗骸生活年代，测得了现今仍然存活的同类生物体的14C的β-放射性活度，得到每公斤样品为208.3Bp，试求该古生物遗骸生活的年代距今多少年。
232 5、计算232原子核的核子平均结合能。已知Th9090Th的原子质量为232.0382u, 氢原子H和中子n的质量分别为1.007830u和1.008665u.
6、为什么实现吸能核反应的阈能大于核反应的Q值的大小？利用对撞机为什么能大大提高引发核反应的能量利用率？
7、实验上发现，如果把原子核看作A个小硬球挤在一起形成的球形，则球的半径与核的质量数A的关系是：R?r0A其中r0?1.2?10-15m。 (本文来自： 教 师 联 盟网:原子核物理期末试卷)（1）证明：各种原子核的密度都大致相等； （2）计算原子核的密度。 13
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