知识全解·吃透教材
知识点1 核力与四种基本相互作用
一、核力
20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。
基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核,后来的实验证实了科学家的猜测.
二、核力特点
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。
2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
【例1】关于核力，下列说法中正确的是（ ）
①原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用
②核力既可能是引力，又可能是斥力
③核力对核子做正功，原子核要释放核能
④原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
解析：核力是把原子核内各核子紧紧地拉在一起的引力，故②错.核力只在2.0×10-15m短距离起作用，所以①对④错.核力结合成原子核时，核力对核子做正功，放出一定的能量，③对，选A.
答案： A
 原子核内容是历年高考必考的基础点之一，本题从多个角度设问，对有关概念进行考查，要求对相关知识全面、熟练掌握，一题多考是本题的特色。
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揭示规律·小试身手
 四种基本相互作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：
①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力
②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力
③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体。→长程力
④引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状。→长程力
1、氢原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种从大到小的排列顺序是
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库力有引力
D．核力、库仑有引力
 1、D．解析：核力是强力，它能将核子束缚在原子核内。万有引力最弱，研究核子间相互作用时万有引力可以忽略。 | |
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知识点2 原子核中质子与中子的比例
随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了；若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。
【例2】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以及核力的饱和性，如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的
解析：较轻的原子核中质子数与中子数大致相等，但在重原子核内中子数多于质子数，A、B错．有些原子核是不稳定的，如具有放射性的原子核，C错．由于核力是短程力及核力的饱和性，原子核增大到一定程度，即使能形成原子核，原子核也是不稳定的．综上所述，只有选项D正确．
答案：D。
由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若增大原子核，一些核子间的距离会大到其间恨本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。 |
库仑力与核力均减少，但核力减少快，核力是短程力，若超过其作用范围，增加中子，原子核也不稳定，所以原子序数越大越不稳定。
2．对核子结合成原子核的下列说法正确的是( )
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．当n个核子靠近到核力作用的范围而结合为原子核时，其间“势能”一定减小
D．对质子数较多的原子核，其中的中子起到增加核力、维系原子核稳定的作用
2．选CD，解析：由于核力为短程力，只会发生在相邻核子之间，由此知A、B错误；当n个核子靠近到核力作用范围内，而距离大于0.8×10－15 m，核力表现为引力，在此过程核力必做正功，其间势能必定减小，形成原子核后距离一般不小于0.8×10－15 m，故C正确；对质子数较多的原子核，由于只有相邻的质子间才有核力，但各个质子间均有很强的库仑斥力，随着质子数的增加，其库仑斥力增加，对于稳定的原子核，必须存在较多的中子才能维系二者的平衡，故D正确． |
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知识点3 结合能与质量亏损
（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定能量，这种能量叫结合能．
结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。
比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
也可以认为．在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差： Δm=m一m/
（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：E = mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。
质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。
（4）核能计算：
①应用公式ΔE=Δmc 2时应选用国际单位，即ΔE的单位为焦耳，Δm的单位为千克，C的单位为米／秒．
②1u相当于931．5MeV，其中u为原子质量单位：1u=1．660566×10－27kg ，lMev= l06 ev，leV＝1．6×10－19J
③应用公式ΔE=931．5Δm时，ΔE的单位为兆电子伏（MeV），Δm的单位为原子质量单位．
【例3】如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z的关系图象，下列说法中，正确的是（ ）
A. 若D、E能结合成F，结合过程一定要释放能量
B. 若D、E能结合成F，结合过程一定要吸收能量
C. 若A能分裂成B、C，分裂过程一定要释放能量
D. 若A能分裂成B、C，分裂过程一定要吸收能量
解析：“核子平均质量”的大小反映核子结合成原子核时质量亏损的多少。核子平均质量大的D、E结合成核子平均质量较小的F时，有质量亏损，所以要释放出能量。同样，核子平均质量大的A分裂成核子平均质量较小的B、C时，也有质量亏损，所以也要释放出能量。因此，正确答案是AC。
答案：AC
实际上图中D、E核的原子序数较小，它们结合成原子序数较大的F核的情形，就是轻氘的聚变；而A核的原子序数较大，它分裂成原子序数中等的B、C核的情形，就是重核的裂变。 |
①物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。
②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。
③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律;
④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
3、一个静止的氡核 ，放出一个a粒子后衰变为钋核 ，假设放出的结合能完全转变为钋核与a粒子的动能，试确定a粒子动能，已知M氡=222.08663u、ma=4.00387u、M钋=218.0766u。
3、解析：氡核衰变反应中的质量亏损为
△m=M氡-（M钋-ma）
=222.08663u-（218.0766u+4.00387u）=0.006u
放出结合能△E=△mc2, 1u相当931.4Mev
所以△E=0.006u×931.4Mev/u
=5.586×106ev
依据钋核衰变时遵从动量守恒与能量守恒，设v为a粒子的速度，v′为钋核反冲速度，m为a粒子质量，M为钋核质量，则：
mv+m′v′=0
 mv2=
=5.49×106ev
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核力是引力还是斥力-核力的主要性质有哪4个方面特点-结合能与质量亏损的能量的关系
