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1、一、原子核中质子和中子的比例关系一、原子核中质子和中子的比例关系1.1.原子核中核子比例关系：原子核中核子比例关系：自然界中较轻的原子核，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等；质子数与中子数大致相等；对于较重的原子核，中子对于较重的原子核，中子数大于质子数数大于质子数.越重的原越重的原子核，两者相差越多，如子核，两者相差越多，如图所示图所示.2.2.原子核的稳定性原子核的稳定性(1)(1)原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，较多的质子聚集在一起的核力不足以平衡它们之
2、间的库仑力，原子核就不稳定了原子核就不稳定了.这时，如果不再成对地增加质子和中子，这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互而只增加中子，中子与其他核子间没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性吸引的核力，有助于维系原子核的稳定性.(2)(2)核力的饱和性核力的饱和性.稳定的重原子核里，中子数要比质子数多稳定的重原子核里，中子数要比质子数多.由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们由于核子的作用范围是有限的，核力具有饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核继续增大原子核，一些核子间的距离会大
3、到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的的.所以，原子核大小也受到限制所以，原子核大小也受到限制.(1)(1)质子间核力不能平衡它们之间的库仑力会导质子间核力不能平衡它们之间的库仑力会导致原子核的不稳定致原子核的不稳定.(2)(2)由于核力具有饱和性，如果无限制地增大原子核也会导致由于核力具有饱和性，如果无限制地增大原子核也会导致原子核不稳定原子核不稳定.【典例典例1 1】对核子结合成原子核的下列说法正确的是对核子结合成原子核的下列说法正确的是()()A.A.原子核内的核子间均存在核力原子核内的核子间均存在核力B
4、.B.原子核内的质子间均存在核力和库仑力原子核内的质子间均存在核力和库仑力C.C.稳定原子核的质子数总是与中子数相等稳定原子核的质子数总是与中子数相等D.D.对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用系原子核稳定的作用 【解题指导解题指导】解答本题应把握以下关键点：解答本题应把握以下关键点：【标准解答标准解答】选选D.D.核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，核力是短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知由此知A A、B B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核
5、保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑加，为使原子核保持稳定，必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故力的作用，故C C错误错误,D,D正确正确.二、比结合能与原子核稳定性的关系二、比结合能与原子核稳定性的关系1.1.比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线比结合能曲线：不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示如图所示.从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要小核的比结合能都比中等质量的原子核要小.2.2.比结合能与原子核稳定性的关系比结合能与原子核稳定性的关系(1)(1)比结合能的
6、大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，比结合能的大小能够反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定原子核就越难拆开，表示该核就越稳定.(2)(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能小，表示原子核不太稳定；中等核子数的原子核，比结合能较大，表示原子核较稳定较大，表示原子核较稳定.(3)(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核就可释放核
7、能，例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能子数大一些的核，都能释放出巨大的核能.比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核比结合能比结合能更有意义，它反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度结合的稳定程度或分裂的难易程度.【典例典例2 2】如果把如果把16168 8O O分成分成8 8个质子和个质子和8 8个中子，要给它多少能个中子，要给它多少能量？把它分成量？把它分成4 4个个4 42 2HeHe，要给它多少能量？已知，要给它多少能量？已知16168 8
8、O O的核子比结的核子比结合能是合能是7.98 7.98 MeVMeV，4 42 2HeHe的核子比结合能是的核子比结合能是7.07 7.07 MeVMeV.【解题指导解题指导】(核子数核子数)(比结合能比结合能)=)=原子核分成核子原子核分成核子所需能量所需能量.【标准解答标准解答】把把16168 8O O分成质子和中子需提供的能量分成质子和中子需提供的能量EE1 1=16=167.98 7.98 MeVMeV=127.68=127.68 MeVMeV.将质子和中子结合成一个将质子和中子结合成一个4 42 2HeHe所放出的能量所放出的能量EE2 2=4=47.07 7.07 MeVMeV=
9、28.28=28.28 MeVMeV.则将则将16168 8O O分成分成4 4个个4 42 2HeHe需提供的能量需提供的能量E=EE=E1 1-4E-4E2 2=127.68 MeV-4=127.68 MeV-428.28 28.28 MeVMeV=14.56=14.56 MeVMeV.【规律方法规律方法】结合能与电离能结合能与电离能无论质子和质子之间，中子和中子之间，还是质子和中子之无论质子和质子之间，中子和中子之间，还是质子和中子之间，都存在核力，它们结合成原子核时释放的能量叫结合能间，都存在核力，它们结合成原子核时释放的能量叫结合能.要使氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要
10、通要使氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量，这个能量实际上过碰撞、赋予光子等途径让电子得到能量，这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能电离能.三、质能方程与核能的计算三、质能方程与核能的计算1.1.质量亏损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
11、的能量要由成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给外部供给.总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，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它们之间的关系就是E Emcmc2 2.2.2.质能方程质能方程E Emcmc2 2(1)(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的质能方程说明，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
12、能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种体的动能、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能量的总和.(2)(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比.物体质量物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，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这时质能方程也写作E=mcE=mc2 2.(3)(3)质能方程的本质质能方程的本质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属性(质量和能量质量和能量)等同起来；等同起来；质能方程揭示了质
13、量和能量的不可分割性，方程建立了这两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和能量守个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，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恒，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；化；质量亏损不是否定了质量守恒定律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，根据爱因斯坦的相对论，辐射出的辐射出的光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动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、能量守恒仍成立质量刚好等于亏损的质量，所
14、以质量守恒、能量守恒仍成立.3.3.核能的计算方法核能的计算方法(1)(1)根据质量亏损计算根据质量亏损计算根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损mm.根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程E=mcE=mc2 2计算核能计算核能.其中其中mm的单位是千克，的单位是千克，EE的单位是焦耳的单位是焦耳.(2)(2)利用原子质量单位利用原子质量单位u u和电子伏特计算和电子伏特计算明确原子单位明确原子单位u u和电子伏特之间的关系和电子伏特之间的关系1u=1.660 61u=1.660 61010-27-27 kg,1 eV=1.602 1
15、78 kg,1 eV=1.602 1781010-19-19 J J由由E=mcE=mc2 2得得=931.5 MeV=931.5 MeV根据根据1 1原子质量单位原子质量单位(u)(u)相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量，用核子结的能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 931.5 MeVMeV，即，即E=mE=m931.5 931.5 MeVMeV.其中其中mm的单位是的单位是u,Eu,E的单位是的单位是MeVMeV.(3)(3)根据能量守恒和动量守恒来计算核能根据能量守恒和动量守恒来计算核能参与核反应的
16、粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能能量是守恒的，因此，利用动量和能量守恒可以计算出核能的变化的变化.(4)(4)利用平均结合能来计算核能利用平均结合能来计算核能原子核的结合能原子核的结合能=核子的平均结合能核子的平均结合能核子数核子数.核反应中反应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总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收或吸收)的核能的核能.(1)(1)切记不要误认为亏
17、损的质量转化为能量切记不要误认为亏损的质量转化为能量.核核反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射反应过程中质量亏损是静止的质量减少，辐射光子的运动光子的运动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒能量守恒.(2)(2)核反应中释放的核能是由于核力做功引起的核反应中释放的核能是由于核力做功引起的.【典例典例3 3】镭核镭核2262268888RaRa发生衰变放出一个粒子变为氡核发生衰变放出一个粒子变为氡核2222228686Rn.Rn.已知镭核质量为已知镭核质量为226.025 4 u226.025 4 u，氡核质量为，氡
18、核质量为222.016 3 u,222.016 3 u,放出放出粒子质量为粒子质量为4.002 6 u.4.002 6 u.(1)(1)写出核反应方程；写出核反应方程；(2)(2)求镭核衰变放出的能量；求镭核衰变放出的能量；【解题指导解题指导】求解此题应把握以下两点：求解此题应把握以下两点：(1)(1)根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程；根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程；(2)(2)根据质能方程根据质能方程EEmcmc2 2计算核能计算核能.【标准解答标准解答】(1)(1)核反应核反应(衰变衰变)方程为：方程为：2262268888Ra Ra 2222228686Rn+Rn+4
19、42 2He.He.(2)(2)镭核衰变放出的能量为：镭核衰变放出的能量为：EEmcmc2 2 (226.025 4-4.002 6-222.016 3)(226.025 4-4.002 6-222.016 3)931.5MeV931.5MeV 6.05 6.05 MeVMeV【典例典例】一个铀核衰变为钍核时释放出一个一个铀核衰变为钍核时释放出一个粒子，已知铀粒子，已知铀核的质量为核的质量为3.853 1313.853 1311010-25-25 kg kg，钍核的质量为，钍核的质量为3.786 5673.786 5671010-25-25 kg kg，粒子的质量为粒子的质量为6.646 72
20、6.646 721010-27-27 kg.kg.在这个衰变过在这个衰变过程中释放出的能量等于程中释放出的能量等于_J.(_J.(保留两位有效数字保留两位有效数字)【解题指导解题指导】解答本题应注意以下几点：解答本题应注意以下几点：(1)(1)原子质量单位为原子质量单位为kgkg而不是而不是u.u.(2)(2)由于衰变过程释放能量，故由于衰变过程释放能量，故mm是反应前原子核质量与新是反应前原子核质量与新核质量之差核质量之差.(3)(3)计算计算EE时注意单位要统一时注意单位要统一.【标准解答标准解答】由题设条件求出质量亏损为由题设条件求出质量亏损为mmm mU U-m-mThTh-m-m3.
21、853 1313.853 1311010-25-25-3.786 567-3.786 5671010-25-25-6.646 72-6.646 721010-27-27 kg=kg=9.79.71010-30-30 kg.kg.根据质能方程根据质能方程EEmcmc2 2求出释放的能量为求出释放的能量为EEmcmc2 29.79.71010-30-30(3(310108 8)2 2 J J8.78.71010-13-13 J.J.答案：答案：8.78.71010-13-13一、选择题一、选择题1.(20111.(2011哈尔滨高二检测哈尔滨高二检测)关于核力，下列说法中正确的关于核力，下列说法中
22、正确的是是()()A.A.核力是一种特殊的万有引力核力是一种特殊的万有引力B.B.原子核内任意两个核子间都有核力作用原子核内任意两个核子间都有核力作用C.C.核力是原子核能稳定存在的原因核力是原子核能稳定存在的原因D.D.核力是一种短程强作用力核力是一种短程强作用力【解析解析】选选C C、D.D.核力不是万有引力，是一种强相互作用的短核力不是万有引力，是一种强相互作用的短程力，并且只发生在相邻的核子间，有助于维系原子核的稳程力，并且只发生在相邻的核子间，有助于维系原子核的稳定，故定，故A A错，错，B B错，错，C C、D D对对.2.2.根据爱因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是根据爱
23、因斯坦的研究成果，物体的能量和质量的关系是E=mcE=mc2 2，这一关系叫爱因斯坦质能方程，这一关系叫爱因斯坦质能方程.质子的质量为质子的质量为m mp p，中子的质量，中子的质量为为m mn n，氦核的质量为，氦核的质量为m m，下列关系式正确的是，下列关系式正确的是()()A.mA.m=(2m=(2mp p+2m+2mn n)B.mB.m(2m(2mp p+2m+2mn n)C.mC.m(2m(2mp p+2m+2mn n)D.D.以上关系式都不正确以上关系式都不正确【解析解析】选选B.B.由核反应方程式由核反应方程式2 21 11 1H+2H+21 10 0n n 4 42 2He,H
24、e,该反应释放该反应释放能量，所以能量，所以2m2mp p+2m+2mn nm m,故故B B正确正确.3.(20113.(2011巴中高二检测巴中高二检测)3)3个个粒子结合成一个粒子结合成一个12126 6C,C,12126 6C C原子原子的质量是的质量是12.000 0 u12.000 0 u，4 42 2HeHe原子核的质量是原子核的质量是4.002 6 u,4.002 6 u,已知已知1 u=1.661 u=1.661010-27-27 kg,1 u kg,1 u相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量，则的能量，则()()A.A.反应过程中质量亏损是反应过程中质量亏
25、损是mm=0.007 8 u=0.007 8 uB.B.反应过程中质量亏损是反应过程中质量亏损是mm=1.29=1.291010-27-27 kg kgC.C.反应过程中放出的能量是反应过程中放出的能量是7.27 7.27 MeVMeVD.D.反应过程中放出的能量是反应过程中放出的能量是1.161.161010-19-19 J J【解析解析】选选A A、C.C.质量亏损质量亏损mm=3m=3mA A-m-mC C=3=34.002 6 u-4.002 6 u-12.000 0 u=0.007 8 u=1.2912.000 0 u=0.007 8 u=1.291010-29-29 kg kg，A
26、 A对对B B错错.E=.E=mcmc2 2=0.007 8 uc=0.007 8 uc2 2=0.007 8=0.007 8931.5 931.5 MeVMeV=7.27=7.27 MeVMeV=1.161.161010-12-12 J J，C C对对D D错错.4.(20104.(2010北京高考北京高考)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少质量不断减少.太阳每秒钟辐射出的能量约为太阳每秒钟辐射出的能量约为4 410102626 J J，根据，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()()
27、A.10A.103636 kg B.10 kg B.101818 kg C.10 kg C.101313 kg D.10 kg D.109 9 kg kg【解析解析】选选D.D.根据根据E=mcE=mc2 2，解得，解得 =4.4=4.410109 9 kg kg，通过比较四个选项，只有，通过比较四个选项，只有D D选项最接近，故答选项最接近，故答案为案为D.D.5.5.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可以互相转化以互相转化B.B.由由E=mcE=mc2 2可知，能量与质量之间
28、存在着正比关系，可以用物可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量的量度体的质量作为它所蕴含能量的量度C.C.核反应中发现的核反应中发现的“质量亏损质量亏损”是消失的质量转化成的是消失的质量转化成的D.D.因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒【解析解析】选选B.E=mcB.E=mc2 2说明能量与质量之间存在着联系，即能量说明能量与质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间与质量之间存在着正比关
29、系，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系，故存在相互转化的关系，故A A项错误，而项错误，而B B项正确项正确.核反应中的核反应中的“质量亏损质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成运并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变为能量，故动的质量，并不是质量转变为能量，故C C项错误项错误.在核反应中，在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变为动不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变为动质量，故质量，故D D错误错误.6.
30、6.用质子轰击锂核用质子轰击锂核(7 73 3Li)Li)生成两个生成两个粒子，以此进行有名的粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验验证爱因斯坦质能方程的实验.已知质子的初动能是已知质子的初动能是0.6 0.6 MeVMeV，质子、质子、粒子和锂核的质量分别是粒子和锂核的质量分别是1.007 3 u1.007 3 u、4.001 5 u4.001 5 u和和7.016 0 u.7.016 0 u.已知已知1 u1 u相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV，则下列叙述中正确的，则下列叙述中正确的是是()()A.A.此反应过程质量减少此反应过程质量减少0.010 3 u0.010
31、 3 uB.B.生成的两个生成的两个粒子的动能之和是粒子的动能之和是18.3 18.3 MeVMeV，与实验相符，与实验相符C.C.核反应中释放的能量是核反应中释放的能量是18.9 18.9 MeVMeV，与实验相符，与实验相符D.D.生成的两个生成的两个粒子的动能之和是粒子的动能之和是19.5 19.5 MeVMeV，与实验相符，与实验相符【解析解析】选选C C、D.D.核反应前的质量为核反应前的质量为1.007 3 u+7.016 0 u1.007 3 u+7.016 0 u=8.023 3 u=8.023 3 u核反应后的质量为核反应后的质量为2 24.001 5 u=8.003 0 u
32、4.001 5 u=8.003 0 u此反应过程中质量减少了此反应过程中质量减少了0.020 3 u,0.020 3 u,故故A A错；根据质能方错；根据质能方程程E=mE=m931.5 931.5 MeVMeV=18.9=18.9 MeVMeV,故核反应释放的核能为故核反应释放的核能为18.9 18.9 MeVMeV，C C正确；由反应过程中能量守恒知反应后两个正确；由反应过程中能量守恒知反应后两个粒子的总动能粒子的总动能E E总总=18.9 MeV+0.6=18.9 MeV+0.6 MeVMeV=19.5=19.5 MeVMeV，故，故B B错，错，D D对对.7.7.如图所示是描述原子核
33、核子的平均如图所示是描述原子核核子的平均质量质量m m与原子序数与原子序数Z Z的关系曲线，由图的关系曲线，由图可知下列说法正确的是可知下列说法正确的是()()A.A.将原子核将原子核A A分解为原子核分解为原子核B B、C C可能可能吸收能量吸收能量B.B.将原子核将原子核D D、E E结合成原子核结合成原子核F F可能吸收能量可能吸收能量C.C.将原子核将原子核A A分解为原子核分解为原子核B B、F F一定释放能量一定释放能量D.D.将原子核将原子核F F、C C结合成原子核结合成原子核B B一定释放能量一定释放能量【解析解析】选选C.C.因因B B、C C核子平均质量小于核子平均质量小
34、于A A的核子平均质量，故的核子平均质量，故A A分解为分解为B B、C C时，出现质量亏损，故放出核能，故时，出现质量亏损，故放出核能，故A A错，同理错，同理可得可得B B、D D错，错，C C正确正确.8.8.原子质量单位为原子质量单位为u u，1 u1 u相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量，真空中光的能量，真空中光速为速为c c，当质量分别为，当质量分别为m m1 1和和m m2 2的原子核结合为质量为的原子核结合为质量为M M的原子核的原子核时释放出的能量是时释放出的能量是()()A.(M-mA.(M-m1 1-m-m2 2)u)uc c2 2 B.(mB.(m1
35、 1+m+m2 2-M)u-M)u931.5 J931.5 JC.(mC.(m1 1+m+m2 2-M)c-M)c2 2 D.(mD.(m1 1+m+m2 2-M)-M)931.5 eV931.5 eV【解析解析】选选C.C.在核能计算时，如果质量的单位是在核能计算时，如果质量的单位是kg,kg,则用则用EEmcmc2 2进行计算，如果质量的单位是进行计算，如果质量的单位是u u，则利用，则利用1u1u相当于相当于931.5 931.5 MeVMeV的能量计算，即的能量计算，即EEmm931.5 931.5 MeVMeV进行计算，进行计算，故故C C正确，正确，A A、B B、D D错错.二、
36、非选择题二、非选择题9.9.已知氮核质量已知氮核质量m mN N=14.007 53 u=14.007 53 u，氧核质量，氧核质量m mO O=17.004 54 u=17.004 54 u，氦核质量氦核质量m mHeHe=4.003 87 u=4.003 87 u，质子质量，质子质量m mH H=1.008 15 u=1.008 15 u，试判断，试判断核反应核反应14147 7N+N+4 42 2He He 17178 8O+O+1 11 1H H是吸能反应还是放能反应？能是吸能反应还是放能反应？能量变化为多少？量变化为多少？【解析解析】反应前总质量反应前总质量m mN N+m+mHeH
37、e=18.011 40 u=18.011 40 u反应后总质量反应后总质量m mO O+m+mH H=18.012 69 u=18.012 69 u因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为E=mcE=mc2 2=(m=(mO O+m+mH H)-(m)-(mN N+m+mHeHe)c)c2 2=(18.012 69-18.011 40)=(18.012 69-18.011 40)931.5 931.5 MeVMeV=1.2=1.2 MeVMeV.答案：答案：吸能吸能 1.2 1.2 MeVMeV10.10.3 31 1H H的质量
38、是的质量是3.016 050 u3.016 050 u，质子的质量是，质子的质量是1.007 277 u,1.007 277 u,中中子的质量是子的质量是1.008 665 u.1.008 665 u.则：则：(1)(1)一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量一个质子和两个中子结合为氚核时，是吸收还是放出能量？该能量为多少？该能量为多少？(2)(2)氚核的结合能和比结合能各是多少？氚核的结合能和比结合能各是多少？(3)(3)如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？如果这些能量是以光子形式放出，则光子的频率是多少？【解析解析】(1)(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应
39、方程式一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是是1 11 1H+2H+21 10 0n n 3 31 1H H，反应前各核子总质量为，反应前各核子总质量为m mp p+2m+2mn n1.007 277 u+21.007 277 u+21.008 665 u1.008 665 u3.024 607 u3.024 607 u反应后新核的质量为反应后新核的质量为m mH H3.016 050 u3.016 050 u质量亏损为质量亏损为mm3.024 607 u-3.016 050 u3.024 607 u-3.016 050 u0.008 557 u0.008 557 u因反应前的总质量大于
40、反应后的总质量，故此核反应为放出因反应前的总质量大于反应后的总质量，故此核反应为放出能量的反应能量的反应.释放的核能为释放的核能为EE0.008 5570.008 557931.5 931.5 MeVMeV=7.97=7.97 MeVMeV(2)(2)氚核的结合能即为氚核的结合能即为EE7.97 7.97 MeVMeV它的比结合能为它的比结合能为 2.66 2.66 MeVMeV(3)(3)放出光子的频率为放出光子的频率为 【方法技巧方法技巧】核能的计算方法核能的计算方法核能的计算是原子物理的重要内容，其基本方法是：核能的计算是原子物理的重要内容，其基本方法是：1.1.利用质能方程来计算核能利
41、用质能方程来计算核能(1)(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损mm.(2)(2)根据爱因斯坦质能方程根据爱因斯坦质能方程E Emcmc2 2或或E=mcE=mc2 2计算核能计算核能.方程方程EEmcmc2 2中中mm的单位用的单位用“kgkg”、c c的单位用的单位用“m/sm/s”，则，则EE的单位为的单位为“J J”；若；若mm的单位用的单位用“u u”，可直接用质量与能，可直接用质量与能量的关系式量的关系式1 u1 u931.5 931.5 MeVMeV推算推算EE，此时，此时EE的单位为的单位为“兆电兆电子伏子伏(Me
42、VMeV)”，即，即1u1u1.661.661010-27-27 kg kg，相当于，相当于931.5 931.5 MeVMeV，这个，这个结论可在计算中直接应用结论可在计算中直接应用.2.2.利用比结合能来计算核能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原子核的结合能核子的比结合能核子数核子数.核反应中反应前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结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收或吸收)的核能的核能.3.3.根据能量守恒定律和动量守恒定律来计算核能根据能量守恒定律和
43、动量守恒定律来计算核能参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或能量是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，由动量和能量守恒可以计算出核能的变光子辐射的情况下，由动量和能量守恒可以计算出核能的变化化.4.4.应用阿伏加德罗常数计算核能应用阿伏加德罗常数计算核能若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所若要计算具有宏观质量的物质中所有原子核都发生核反应所放出的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便放出的总能量，应用阿伏加德罗常数计算核能较为简便.根据物体的质量根据物体的质量m m和摩尔质量和摩尔质量M M由由 求出摩尔数，并求出求出摩尔数，并求出原子核的个数：原子核的个数：N NN NA An n由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收由题设条件求出一个原子核与另一个原子核反应放出或吸收的能量的能量E E0 0(或直接从题目中找出或直接从题目中找出E E0 0).).再根据再根据E ENENE0 0求出总能量求出总能量.