2010年高中物理自主學(xué)習(xí)同步講解與訓(xùn)練 核力

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1、核力?1.核力與結(jié)合能?2.重核的裂變?3.核聚變?4.粒子和宇宙?知識(shí)歸納、總結(jié)：一.核力與結(jié)合能（一）核力1.定義：組成原子核的相鄰核子之間存在著一種特殊的力，這種力叫做核力。?2.核力有著完全不同于萬(wàn)有引力和靜電力的一些性質(zhì)：（1）核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。在它的作用范圍內(nèi)，核力比庫(kù)侖力大得多。（2）核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)，核力在大于0.8×10－15m時(shí)表現(xiàn)為吸引力，且隨距離增大而減小，超過(guò)1.5×10－15m，核力急劇下降幾乎消失；而在距離小于0.8×10－15m時(shí)

2、，核力表現(xiàn)為斥力，因此核子不會(huì)融合在一起。（3）每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。3.四種基本相互作用自然界中最基本的四種相互作用是：引力相互作用、電磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。?（二）原子核中質(zhì)子和中子的比例1.輕核與重核中的比例自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的兩者相差越多。2.對(duì)質(zhì)子與中子比例的解釋原子核越大，有些核子間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相

3、距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，不再成對(duì)地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，如果我們繼續(xù)增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間根本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)即使再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。?（三）結(jié)合能??1.結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量，或原子核分解成核子時(shí)吸收的能量，都叫做原子核的結(jié)合能。

4、例如，用光子照射氘核()，只有當(dāng)光子的能量等于或大于2.2MeV時(shí)，才能使它分解為質(zhì)子和中子。核反應(yīng)方程為：反過(guò)來(lái)，使一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，會(huì)放出2.2MeV的能量。因此，氘核的結(jié)合能為2.2MeV。2.比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與其核子數(shù)之比，稱做比結(jié)合能。3.比結(jié)合能與原子核的穩(wěn)定性。（1）比結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，比結(jié)合能越大，原子核就越難拆開，表示該核就越穩(wěn)定。（2）核子數(shù)較小的輕核與核子數(shù)較大的重核，比結(jié)合能都比較小，中等核子數(shù)的原子核，比結(jié)合能較大，表示這些原子核較穩(wěn)定。（3）當(dāng)比結(jié)

5、合能較小的原子核轉(zhuǎn)化成比結(jié)合能較大的原子核時(shí)，就可釋放核能，例如，一個(gè)核子數(shù)較大的重核分裂成兩個(gè)核子數(shù)小一些的核，或者兩個(gè)核子數(shù)很小的輕核結(jié)合成一個(gè)核子數(shù)大一些的核，都能釋放出巨大的核能。?（四）質(zhì)能方程1.質(zhì)量虧損：組成原子核的核子的總質(zhì)量與新原子核的質(zhì)量之差，叫做核的質(zhì)量虧損。2.質(zhì)能方程：原子核釋放能量時(shí)，要產(chǎn)生質(zhì)量虧損，物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系。它們之間的關(guān)系是：???E=mc2（或△E=△mc2）這就是著名的愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程。因此在計(jì)算核能時(shí)，可以通過(guò)先計(jì)算質(zhì)量虧損△m，再代入質(zhì)能方程求出

6、核能。?二.重核的裂變（一）重核裂變定義：使重核分裂成中等質(zhì)量的原子核的核反應(yīng)叫重核的裂變。重核的裂變只發(fā)生在人為控制的核反應(yīng)中，自然界不會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生。?（二）鈾核的裂變1.發(fā)現(xiàn)：1938年德國(guó)物理學(xué)家哈恩與斯特拉斯曼利用中子轟擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)了鈾核的裂變，向核能的利用邁出了第一步。2.裂變產(chǎn)物：鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時(shí)裂變?yōu)殡?Xe)和鍶(Sr)，有時(shí)裂變?yōu)殇^(Ba)和氪(Kr)，有時(shí)裂變?yōu)殇R(Sb)和鈮(Nb)。產(chǎn)物不同，釋放的能量和中子數(shù)也不盡相同。例如，其中一種核反應(yīng)方程為：3.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：當(dāng)中子進(jìn)

7、入鈾235后，便形成了處于激發(fā)狀態(tài)的復(fù)核，復(fù)核中由于核子的激烈運(yùn)動(dòng)，使核變成不規(guī)則的形狀，核子間的距離增大，因而核力迅速減弱，使得核由于質(zhì)子間的斥力作用而不能恢復(fù)原狀，這樣就分裂成幾塊，同時(shí)放出2～3個(gè)中子。這些中子又引起其他鈾核裂變，這樣，裂變就會(huì)不斷地進(jìn)行下去，釋放出越來(lái)越多的核能，這就叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如圖所示。4.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)首先要利用中子轟擊鈾核，使鈾核分裂，分裂過(guò)程中，又會(huì)放出更多中子，這些中子再去轟擊更多鈾核，產(chǎn)生更多中子，就形成了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這個(gè)反應(yīng)速度很快，不加控制的話，能量在很短的時(shí)間內(nèi)急劇釋放(原子彈

8、)；如果采用其他方法對(duì)反應(yīng)速度加以控制的話，能量緩慢釋放(核電站)。?（三）核電站原子彈殺傷力強(qiáng)大的原因是核能在極短時(shí)間內(nèi)釋放出來(lái)。核電站是利用緩慢釋放的核能來(lái)發(fā)電的，這是核能的和平利用，因此核電站是可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)?，F(xiàn)在世界上已有不少國(guó)家建有核電站，我國(guó)已建成使用和正在建設(shè)的核電站必將為現(xiàn)代化建設(shè)提供能源保障。?三.核聚變（一）聚變1、定義：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核的反應(yīng)叫聚變。例如