确的是( )
A.原子核内的核子间均存在核力
B.原子核内的质子间均存在核力和库仑力 C.稳定原子核的质子数总是与中子数相等
D.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
[思路点拨] 解答本题要注意以下两点: (1)明白核力的特点和性质. (2)理解稳定核素的特点.
[解析] 核力是短程力,只会发生在相邻核子之间,由此知A、B错误;核力只作用于相邻的核子,随着质子数增加,为使原子核保持稳定.必须靠中子数的增多来抵消库仑力的作用,故C错误,D正确.
[答案] D
1.关于原子核中质子和中子的说法,
正确的是( )
A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里,质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的
D.由于核力的作用范围是有限的,核力具有饱和性,不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在
解析:选D.由稳定核的质子数与中子数的关系可知,质量越大的原子核内中子数比质子数多得越多,故A、B错误;原子核可以发生衰变,故C错误;由核力作用特点可知,核子数越多的原子核越不稳定,故D正确.
平均结合能及核能的计算
1.核反应伴随能量的变化
由于核子间存在着巨大的核力作用,所以原子核是一个坚固的集体.要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大的功,需要巨大的能量.一个氘核被拆成一个中子和一个质子时,
1
需要能量等于或大于2.2 MeV的γ光子照射.核反应方程为γ+2→11H―1H+0n.
相反的过程,当一个中子和一个质子结合成一个氘核时会释放出2.2 MeV的能量.这
1H+1n―2H+γ. 个能量以γ光子的形式辐射出去.核反应方程为1→10
2.结合能和平均结合能
由于核力的存在,核子结合成原子核时要放出一定的能量,原子核分解成核子时,要吸收同样多的能量.核反应中放出或吸收的能量称为核结合能.
平均结合能:原子核的结合能与核子数之比.平均结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定.
3.结合能与电离能
要使基态氢原子电离,也就是要从氢原子中把电子剥离,需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等途径让它得到13.6 eV的能量.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电离能,而结合能一词只用在原子核中,对同一原子结合能远大于电离能.
4.质量亏损与核能的计算 (1)质量亏损
①科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等,例如精确计算表明:氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些,这种现象叫做质量亏损,质量亏损只有在核反应中才能明显地表现出来.
②Δm是核反应前与核反应后的质量之差. (2)质能方程E=mc2
爱因斯坦指出,物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系,即E=mc2,式中c为真空中的光速.爱因斯坦质能方程表明:物体所具有的能量跟它的质量成正比.由于c2这个数值十分巨大,因而物体的能量是十分可观的.
(3)核反应中由于质量亏损而释放的能量ΔE=Δmc2
从爱因斯坦质能方程同样可以得出,物体的能量变化ΔE与物体的质量变化Δm的关系:ΔE=Δmc2.
(4)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.一原子的质量为1 u,1 u=1.660 6×1027 kg,由质能方程知,1 u的质量所具有的能量为E=mc2≈931.56 MeV.
物体的质量包括静止质量和运动质
量,质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量,只是静止质
量的减少,减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量,在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律.
下列说法中,正确的是( )
A.爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量,它们之间可以相互转化 B.由E=mc2可知,能量与质量之间存在着正比关系
C.核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量
D.因为在核反应中能产生能量,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
[思路点拨] 本题可从质量与能量的联系入手分析,应注意,核反应中仍然遵循能量守恒与质量守恒.
[解析] E=mc2说明了能量和质量之间存在着联系,即能量与质量之间存在着正比关系,并不是说明了能量和质量之间存在着相互转化的关系,故A项错误,而B项正确;核反应中的“质量亏损”并不是质量消失,实际上是由静止的质量变成运动的质量,并不是质量转变成能量,故C项错误;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不同,总能量不变,在核反应前后只是物质由静质量变成动质量,故D项错误.
[答案] B
爱因斯坦的质能方程只是反映了能量与质量之间的正比关系,并不是说质量和能量可以相互转化.
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