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学年教科版选修3-5 3.4 原子核的结合能 学案.doc 6页
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4.原子核的结合能
学 习 目 标知 识 脉 络1.知道原子核的结合能及质量亏损，并能用质能方程进行计算．(重点、难点)
2.知道比结合能的概念，知道比结合能越大的原子核越稳定，了解比结合能曲线的意义．(重点)
原 子 核 的 结 合 能 及 其 计 算
eq \o([先填空])
1．结合能
核子结合成原子核所释放的能量．
2．质能关系式：
(1)物体的能量与其质量的关系式E＝mc2.
(2)能量计算ΔE＝Δmc2.
3．质量亏损
核反应中的质量减少称为质量亏损．
eq \o([再判断])
1．原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(×)
2．质量亏损是因为这部分质量转化为能量．(×)
3．质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(√)
eq \o([后思考])
有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
【提示】　不对．在核反应中质量数守恒即核子的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核子的个数并没有变化．
1．对质量亏损的理解
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．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，这时质能方程也写为ΔE＝Δmc2.
2．核能的计算方法
(1)根据质量亏损计算
①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm.
②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．
其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．
(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算
根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.其中Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV.
1．一个质子和一个中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反应方程是eq \o\al(1,1)H＋eq \o\al(1,0)n→eq \o\al(2,1)H＋γ，以下说法中正确的是(　　)
A．反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和
B．反应前后的质量数不变，因而质量不变
C．反应前后质量数不变，但会出质量亏损
D．γ光子的能量为Δmc2，Δm为反应中的质量亏损，c为光在真空中的速度
E．因存在质量亏损Δm，所以“物质不灭”的说法不正确
【解析】　核反应中质量数与电荷数及能量均守恒，由于反应中要释放核能，会出现质量亏损，反应中氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，所以质量不守恒，但质量数不变，且能量守恒，释放的能量会以光子的形式向外释放，故正确答案为A、C、D.
【答案】　ACD
2．关于质能方程，下列哪些说法是正确的(　　)
【导学号：】
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．一定量的质量总是与一定量的能量相联系的
E．物体的质量减少，总能量也随之减少
【解析】　质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，故B、D、E对．
【答案】　BDE
3．(2015·江苏高考)取质子的质量mp＝1.672 6×10－27 kg，中子的质量mn＝1.674 9×10－27 kg，α粒子的质量mα＝6.646 7×10－27 kg，光速c＝3.0×108 m/s.请计算α粒子的结合能．(计算结果保留两位有效数字)
【解析】　组成α粒子的核子与α粒子的质量差
Δm＝(2mp＋2mn)－mα
结合能ΔE＝Δmc2
代入数据得ΔE＝4.3×10－12 J.
【答案】　4.3×10－12 J
核能的两种单位
两种方法计算的核能的单位分别为“J”和“MeV”，1 MeV＝1×106×1.6×10－19 J＝1.6×10－13 J.
比 结 合 能
eq \o([先填空])
1．比结合能
原子核的结合能ΔE除以核子数A，eq \f(ΔE,A)称为原子核的比结合能，又叫平均结合能．
2．核聚变和核裂变
(1)核聚变：两个轻核结合成较重的单个原子核时会释放能量，这样的过程叫核聚变．两个氘核的聚变：eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(2,1)H→eq \o\al(2,1)He.
(2)核裂变：一个重核分裂为两个(或多个)中等质量的核时释放出能量，这样的过程叫核裂变．
eq \o([再判断])
1．原子核的核子数越多，比结合能越大．
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学年高二物理新人教版选修3-5学案：第19章 第5节 核力与结合能（含解析）
学年高二物理新人教版选修3-5学案：第19章 第5节 核力与结合能（含解析）
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原子核的结合能和质量亏损是两个有密切联系的概念，关于这两个概念，下列说法正确的是（　　）A．当核子结合成原子核时要吸收一定能量B．原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固，原子核越稳定C．核子结合成原子核时会出现质量亏损，质量亏损并不意味着质量被消灭D．原子核的平均结合能越大，则原子核中核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）就越小，平均每个核子的质量亏损就越多
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A、当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，A错误；B、原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固，原子核越稳定，B正确；C、核子结合成原子核时会出现质量亏损，质量亏损并不意味着质量被消...
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结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量．
本题考点：
原子核衰变及半衰期、衰变速度；裂变反应和聚变反应．
考点点评：
本题考查了结合能的知识，知道当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固．
扫描下载二维码11．原子核的比结合能与核子数的关系如图.由此可知( )A．越重的原子核.如铀核.因为它的核子多.核力大.所以结合得坚固而稳定B．越轻的原子核.如锂核.因为它的核子只有6个比铀核简单.因而比铀核结合得——精英家教网——
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题型：选择题
11．原子核的比结合能与核子数的关系如图，由此可知（　　）A．越重的原子核，如铀核（${\;}_{92}^{238}$U），因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定B．越轻的原子核，如锂核（${\;}_{3}^{6}$Li），因为它的核子只有6个比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定C．原子核发生衰变的过程是比结合能增大的过程D．原子核A和B结合成C，原子核F分裂成E和D，都会释放核能
题型：多选题
10．A、B两小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，并以该方向为正方向，mA=1k，mB=2kg，vA=6m/s，vB=2m/s，A追上B发生碰撞后，A、B速度不可能为下列的（　　）A．$\frac{11}{3}m/s，\frac{10}{3}m/s$B．2m/s，4m/sC．7m/s，1.5m/sD．-4m/s，8m/s
题型：多选题
9．将质量为500g的杯子放在磅秤上，一水龙头以每秒700g水的流量注入杯中．注至10s时磅秤的示数为78.5N，重力加速度为g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）A．注入水流的速度为5m/sB．由于空中有少量的水，因此停止注水后示数还会增加C．磅秤的示数与注水时间成正比D．磅秤的示数与注水时间成线性关系
题型：选择题
8．关于质量为&M&和质量为&m&的两个物体间的万有引力表达式F=G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$，下列说法正确的是（　　）A．公式中的&G&是万有引力常量，它是人为规定的B．当两物体间的距离&r&趋于零时，万有引力趋于无穷大C．两个物体所受的万有引力大小总是相等D．两个物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
题型：选择题
7．穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（　　）A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2&VB．线圈中的感应电动势一定是2&VC．线圈中的感应电流一定是每秒减少2&AD．线圈中无感应电流产生
题型：计算题
6．用长L=0.6m的绳系着装有m=0.5kg水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，成为“水流星”．（g=10m/s2）求：（1）在最高点水不流出的最小速度为多少？（2）若过最高点时速度为3m/s，此时水对桶底的压力为多大？
题型：多选题
5．下列说法中正确的是（　　）A．将一滴红墨水滴入一盆清水中，不久整盆水都变红了，这是因为分子间距离较大B．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，但本质是不同的C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体D．自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥的原因
题型：选择题
4．如图所示，轻杆长为3L，在杆的A．B两端分别固定质量均为m的球A和球B，杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动．在转动的过程中，忽略空气的阻力．若球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，则下列说法正确的是（　　）A．球B在最高点时速度为零B．此时球A的速度也为零C．球B在最高点时，杆对水平轴的作用力为1.5mgD．球B转到最高点时，杆对水平轴的作用力为3mg
题型：多选题
3．如图所示，在xOy平面第一象限内存在有垂直平面的匀强磁场（没画出）．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子．由y轴上的P点开始运动，初速度为v0，方向沿x轴正方向．P到O的距离为$\sqrt{3}$L．后来，粒子经过x轴上的Q点，此时速度方向与x轴负方向的夹角为θ=60°，Q到O的距离为2L，磁场的磁感应强度B=$\frac{4\sqrt{3}m{v}_{0}}{3qL}$．以下说法正确的是（　　）A．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为$\frac{\sqrt{3}L}{4}$B．求带电粒子从P点运动到Q点所用的时间为$\frac{\sqrt{3}πL}{6{v}_{0}}$C．若匀强磁场的区域是圆形磁场，则圆形磁场的最小面积为$\frac{9π{L}^{2}}{64}$D．若匀强磁场的区域是矩形，则矩形磁场的最小面积为$\frac{3\sqrt{3}{L}^{2}}{32}$
题型：计算题
2．有一颗人造地球卫星，绕地球做匀速圆周运行，已知它的轨道半径之比r，地球的质量为M，引力常量为G．求这颗卫星的：（1）线速度；（2）角速度；（3）周期；（4）向心加速度．
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请输入姓名
请输入手机号关于原子核的结合能.下列说法正确的是( ) A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核.衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 D．比结合能越大.原子核越不稳定 E．自由核子组成原子核时.其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 题目和参考答案——精英家教网——
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关于原子核的结合能，下列说法正确的是(　　) A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能 C．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 D．比结合能越大，原子核越不稳定 E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
解析：本题考查原子核的结合能及其相关知识点，意在考查考生的综合分析能力。原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核分解成自由核子所需要的最小能量，选项A正确；重核的比结合能比中等核小，因此重核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和大于原来重核的结合能，选项B正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，虽然铯原子核(55Cs)的比结合能稍大于铅原子核(82Pb)的比结合能，但铯原子核(55Cs)的核子数比铅原子核(82Pb)的核子数少得多，因此铯原子核的结合能较小，选项C正确；比结合能越大，将原子核分解所需的能量也越大，因此原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等于该原子核的结合能，选项E错误。 答案：ABC
练习册系列答案
科目：高中物理
下列关于近代物理知识的描述中，正确的是(　　) A. 当用蓝色光照射某金属表面时有电子逸出，则改用紫光照射也一定会有电子逸出 B. 原子发光现象与原子核内部变化无关 C. 金属内的每个电子可以吸收一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出成为光电子 D. 在7N＋He→8O＋X核反应中，X是质子，这个反应过程叫α衰变 E. 放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核有半数衰变所需要的时间
科目：高中物理
&甲、乙两球在光滑的水平面上，沿同一直线同一方向运动，它们的动量分别为p甲＝5 kg·m/s，p乙＝7 kg·m/s，已知甲的速度大于乙的速度，当甲追上乙发生碰撞后，乙球的动量变为10 kg·m/s，则甲、乙两球的质量m甲∶m乙的关系可能是(　　) A. &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& B.
C. &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& D.
科目：高中物理
下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是(& 　　) A．根据电场强度的定义式E＝可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比 B．根据电容的定义式C＝&可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比 C．根据真空中点电荷的电场强度公式E＝k可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带电荷量无关 D．根据电势差的定义式UAB＝可知，带电荷量为1 C的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功为1 J，则A、B两点间的电势差为UAB＝－1 V
科目：高中物理
如图所示中，L1和L2是两个相同灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同，在开关S接通的瞬间，下列说法正确的是：(&& )
A．接通时L1先达到最亮，断开时L1后灭 B．接通时L2先达到最亮，断开时L2后灭 C．接通时L1先达到最亮，断开时L1先灭 D．接通时L2先达到最亮，断开时L2先灭
科目：高中物理
日，温州乐清市一家公司的专家楼B幢发生惊险一幕，一个小男孩从楼上窗台突然坠落．但幸运的是，楼下老伯高高举起双手接住了孩子，孩子安然无恙。假设从楼上窗台到老伯接触男孩的位置高度差为h＝20 m，老伯接男孩的整个过程时间约为0.2 s，则(忽略空气阻力，g取10 m/s2) （&& ） A.男孩接触老伯手臂时的速度大小为 25 m/s B.男孩自由下落时间约为 4 s C.老伯接男孩的整个过程，男孩处于失重状态 D.老伯手臂受到的平均作用力是男孩体重的11倍
科目：高中物理
如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为L＝1 m，cd间、de间、cf间分别接着阻值为R＝10 Ω的电阻。一阻值为R＝10 Ω的导体棒ab以速度v＝4 m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小为B＝0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是(　　) A. 导体棒ab中电流的流向为由b到a B. cd两端的电压为1 V C. de两端的电压为1 V D. fe两端的电压为1 V
科目：高中物理
A、B为两个相同的固定在地面上的汽缸，内部有质量相等的同种气体，且温度相同，C、D为两重物，质量mC&mD，按如图所示方式连接并保持平衡。现使A、B的温度都升高10 ℃，不计活塞及滑轮系统的质量和摩擦，则系统重新平衡后(　　) A. C下降的高度比D下降的高度大 B. C下降的高度比D下降的高度小 C. C、D下降的高度一样大 D. A、B汽缸内气体的最终压强与初始压强不相同
科目：高中物理
有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换了实验数据，并由计算机绘制了T2－L图象，如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比＝________。
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