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第五章
课时3　核力与结合能
原子核
核心 目标 1．知道四种基本相互作用，知道核力的性质．认识原子核的结合能和比结合能的概念．
2．能用质量亏损和质能方程计算核能相关的问题．
必备知识 记忆理解
要点
1
核力与四种基本相互作用
1．强相互作用
(1) 定义：强相互作用是原子核中核子之间存在的一种________的相互作用，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子．
(2) 特点：距离增大时，强相互作用急剧减小，是短程力，作用范围只有约_________，超过原子核的大小10-15 m这个界限，实际上已经不存在了．
注意：核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．
很强
10-15 m
2．弱相互作用
(1) 定义：在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用，称为___________.它是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．
(2) 特点：弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，只有10-18 m．
3．四种基本相互作用
弱相互作用
更短
电磁力
万有引力
要点
2
结合能
1．结合能
原子核是_______凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要_______.
结合能是将核子拆开时需要的能量，也是核子结合成原子核而释放的能量．
2．比结合能
(1) 概念：原子核的结合能与__________之比，称作比结合能，也叫________结合能．
(2) 意义：反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度．比结合能越大，表示核子结合得越________，原子核越________．
核子
能量
核子数
平均
牢固
稳定
要点
3
质量亏损
1．质能方程：物体的能量与它们质量的关系是E＝_______．
(1) 质能方程说明一定的质量总是跟一定的能量相联系．具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的．
(2) E＝mc2，不是单指物体的动能、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．
mc2
2．质量亏损：原子核的质量________组成它的核子的质量之和的现象．
(1) 在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量．
(2) 物体的质量应包括静止质量和运动质量．质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了，转化为和辐射能量相联系的运动质量．
(3) 从质量亏损可知，质量是物体具有能量的多少及能量转化多少的一种量度．
小于
1．易错辨析
(1) 原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡． (　　)
(2) 核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大． (　　)
(3) 弱相互作用是引起原子核β衰变的原因． (　　)
(4) 质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系． (　　)
(5) 原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量． (　　)
×
×
√
√
×
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为 (　　)
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
解析：核子间存在着强大的核力，故核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化．C正确．
C
把握考向 各个击破
四种基本相互作用及核力的性质
考向
1
1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用
(1) 引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“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．万有引力是长程力．
(2) 电磁相互作用：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，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．
(3) 强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．
(4) 弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18 m，作用强度则比电磁力小．
2．核力的性质
(1) 核力是短程力，约在10-15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10-15 m时为引力，距离小于0.8×10-15 m时为斥力，距离为10×10-15 m时核力几乎消失．
(2) 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．
(3) 核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．
　　　质子带正电，但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核，其原因是 (　　)
A．质子与质子之间存在电磁力的作用
B．中子与中子之间存在万有引力的作用
C．质子与中子之间存在弱相互作用力
D．中子及质子之间存在强相互作用力
1
D
解析：原子核内有一种短程力，叫核力，属于强相互作用力，这种核力使质子与中子聚合在一起构成原子核．故选D．
　　　科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于 (　　)
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
2
解析：分子力作用范围约在10-10 m数量级上．强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10-15 m和10-18 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．B正确．
B
对结合能的理解
考向
2
1．不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示．
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要______．
小
2．比结合能与原子核稳定的关系
(1) 比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越________．
(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．
3．当比结合能________的原子核转化成比结合能________的原子核时，就可能释放核能．
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大一些的核，都能释放出巨大的核能．
稳定
较小
较大
　　　(2024·福建福州外国语学校期末)中科院EAST全超导托卡马克装置，被称为中国的“人造太阳”，已实现了1.6亿度(约为太阳中心温度的10倍)等离子体运行．其核反应方程是He＋X，则 (　　)
A．He的结合能小于结合能之和
B．该反应前后核子的总质量相等
C．He的比结合能小于的比结合能
D．X为中子
3
解析：该核反应释放能量，有质量亏损，生成物更稳定，则知He的结合能比反应物的结合能之和大，A、B错误；核反应中，生成物He的比结合能大于反应物的比结合能，C错误；由电荷数和质量数守恒，X的质量数A＝2＋3－4＝1，电荷数Z＝1＋1－2＝0，可知X为中子，D正确．
D
　　　(2025·湖北期末)如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如O的核子比结合能约为8 MeV，He的核子比结合能约为7 MeV，根据该图像，下列说法中正确的是 (　　)
A．随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大
B．Kr核的比结合能比Ba大，因此Ba
比Kr更稳定
C．把O分成4个He要吸收约16 MeV的能量
D．把O分成8个质子和8个中子比把O分成
4个He要多吸收约16 MeV的能量
4
C
解析：由图像可知，原子核质量数比较小时，随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大，质量数比较大时，随着质量数增加，原子核的比结合能减小，A错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，Kr核的比结合能比Ba大，因此Kr比Ba更稳定，B错误；把O分成8个中子和8个质子需要吸收的能量为ΔE＝16×8 MeV＝128 MeV，把2个质子与2个中子组合成一个氦核需要释放的能量为ΔE′＝28 MeV，所以把O分成4个He要吸收ΔE吸＝ΔE－4ΔE′＝16 MeV，C正确；把O分成8个质子和8个中子需要吸收128 MeV的能量，把O分成4个He需要吸收16 MeV的能量，所以把O分成8个质子和8个中子比把O分成4个He要多吸收约112 MeV的能量，D错误．
质能方程、质量亏损和核能的计算
考向
3
1．根据质能方程E＝_______，物体的总能量与其质量成正比．
2．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＝________．
3．核能的计算方法
(1) 根据ΔE＝Δmc2计算．
①根据核反应方程，计算核反应前后的质量亏损Δm．
mc2
Δmc2
②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能．
若Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．
若Δm的单位为u，ΔE的单位为MeV．1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，ΔE＝Δm×931.5 MeV，
(2) 利用比结合能来计算
①原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．
②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结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．
4．判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法
(1) 根据反应前后质量的变化情况进行判断：若质量减少即发生了质量亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量．
(2) 根据动能变化判断：若不吸收光子而动能增加则放出能量．
　　　(2025·河南期末)用中子轰击静止的锂核，核反应方程为nLiHe＋X＋γ．已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是 (　　)
A．该核反应为α衰变
B．E1>E2
C．释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1＋hν
D．质量亏损Δm＝
5
D
解析：衰变是由放射性元素自发进行的反应，该核反应不是α衰变，A错误；核反应释放能量，比结合能增大E1　　　(2025·浙江余姚中学期中)(多选)关于原子核的结合能，下列说法中正确的是 (　　)
A．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
B．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．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
6
AB
解析：一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，A正确；铯原子核不如铅原子核稳定，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，B正确；比结合能越大，原子核越稳定，C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，D错误．
随堂内化 即时巩固
1．(2025·芜湖期末)2025年3月28日，中核集团新一代人造太阳“中国环流三号”，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国可控核聚变向工程化应用迈出重要一步．下列关于轻核聚变说法中，正确的是 (　　)
A．与核裂变相比，相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较少
B．“人造太阳”中的核反应方程为H＋He＋X，其中X为中子
C．目前我国利用核聚变发电已进入大量实用阶段
D．轻核发生聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量
B
解析：与核裂变相比，轻核聚变的产能效率更高，即相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较多，A错误；“人造太阳”中的核反应方程为H＋He＋X，根据核反应方程前后质量数和核电荷数守恒可知X为中子，B正确；我国利用核聚变发电的研究取得了重大进展，目前还只是在实验研究阶段，C错误；轻核发生聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量，D错误．
2．(2025·广州执信中学)江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应包含Th(钍)衰变为Pa(镤)．下列关于此衰变说法中，正确的是 (　　)
A．衰变方程为e
B．衰变产生的新核的比结合能变小
C．衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D．随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为e，故A正确；衰变产生的新核更稳定，比结合能变大，故B错误；衰变放出的电子来自于原子核内，故C错误；放射性元素的半衰期与温度无关，故D错误．
A
3．(2025·江苏泰州期末)我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核(H)和一个氚核(H)结合生成一个氦核(He)，并放出一个粒子．已知氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c．
(1) 写出核反应方程并求出质量亏损Δm．
答案：(1)H＋HHen　
解析：(1) 根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为
2＋3－4＝1，1＋1－2＝0
可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为
H＋HHen
根据质能方程有ΔE＝Δmc2
解得Δm＝
(2) 求氚核的比结合能E3．
答案：(2)
解析：(2) 根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有2E1＋3E3＝4E2－ΔE
解得E3＝课时3　核力与结合能
考向1　对核力、结合能的理解
1. 下列对核力的认识中，正确的是(　　)
A. 核力是强相互作用的一种表现，比静电力大得多
B. 核力存在于质子和电子之间
C. 核力是核子间相互吸引的力，是短程力
D. 核力只存在于相邻的核子之间，具有饱和性
2. (多选)关于原子核的结合能，下列说法中正确的是(　　)
A. 原子核分解为核子时释放的能量
B. 核子结合成原子核时需要吸收的能量
C. 核子结合成原子核时释放的能量
D. 原子核的结合能等于比结合能与核子数的乘积
3. (2025·重庆期中)关于原子核的结合能与比结合能，下列说法中正确的是(　　)
A. 结合能越大，原子核越稳定
B. 比结合能越大，原子核越稳定
C. 质量越小的原子核，比结合能越大
D. 比结合能越大的原子核，其结合能一定越大
4. 一静止的U衰变成为Th，并放出某种粒子.其中U的比结合能为E1， 的比结合能为E2，则下列说法中正确的是(　　)
A. 放出的粒子为电子
B. 比结合能E1小于比结合能E2
C. 比结合能E1大于比结合能E2
D. 该反应过程前后核子总质量相等
考向2　质能方程、质量亏损和核能的计算
5. (2025·山西运城期末)2020年12月17日，我国“嫦娥五号”月面采样归来.研究发现月壤中含有大量氦3，可实现全人类数千年甚至上万年的能源供应.氦3聚变的核反应方程为 HeHeHe＋H，设 He、、质量分别为m1、m2、m3，真空中光速为c，则该核反应释放的能量为(　　)
A. (m1－m2－m3)c
B. (2m1＋m2－m3)c
C. (2m1－m2－2m3)c2
D. (2m3＋m2－2m1)c2
6. 如图所示是描述原子核核子的平均质量m与原子序数Z的关系曲线，由图可知，下列说法中正确的是(　　)
A. 原子核A比原子核F的比结合能大
B. 原子核D比原子核F更稳定
C. 由原子核A分裂出原子核B、C的过程一定释放能量
D. 由原子核D、E结合出原子核F的过程一定吸收能量
7. (2024·安徽芜湖一中)2024年2月，日本福岛第一核电站核污染水净化装置中，含有放射性物质的大量核污染水发生泄漏.核污水中包含多种放射性元素，如氚、锶、钚、碘等，其中碘的衰变方程为Xee，已知mI＝131.037 21 u，mXe＝131.031 86 u，me＝0.000 549 u，下列说法中正确的是(　　)
A. 衰变产生的β射线来自于 I原子的核外电子
B. 放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
C. 原子核衰变时质量亏损，质量数减少
D. 该核反应要释放能量
8. (2025·阜阳一中月考)钾 40是一种自然存在的放射性同位素，可以发生β－和β＋两种衰变.发生β－衰变的核反应方程为 KCa，释放的核能为E1；发生β＋衰变的核反应方程为 Ke＋，释放的核能为E2，且E1A. 原子核的质量小于原子核的质量
B. 原子核的质量大于原子核的质量
C. 的比结合能为E－
D. 80E＝E1＋E2
9. 某行星内部含有氦核()，在一定条件下氦核经过核反应会生成碳核().已知1个质子的质量为mp，1个中子的质量为mn，1个氦核()的质量为m1、1个碳核()的质量为m2，真空中的光速为c.下列说法中正确的是(　　)
A. 转变为 的核反应方程为He
B. 转变为 的核反应中质量亏损为6mp＋6mn－m2
C. 碳核()的比结合能为
D. ()的同位素 ()中有6个中子，14个核子
10. (2025·江苏徐州期末)如图为原子核的比结合能图像，下列说法中正确的是(　　)
A. 的比结合能比 小
B. 的结合能约为14 MeV
C. 的结合能等于 结合能的三倍
D. 的结合能比 大，但是更稳定
11. (2024·安徽六安毛坦厂中学期末)伽马刀是一种特殊的治疗手段，主要是利用伽马射线对病变组织，进行大剂量聚集照射，使其产生局灶性的坏死或者是功能改变，因此达到理想的治疗目的.其原理是进入癌细胞内的硼核()吸收慢中子，转变成锂核()和α粒子，释放出γ射线.已知硼核()的比结合能为E1，锂核()的比结合能为E2，氦核的比结合能为E3，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　　)
A. 硼核()变成锂核()和α粒子的核反应是α衰变
B. γ射线带正电，有较强的电离作用
C. 硼核()的比结合能E1大于锂核()的比结合能E2
D. 该核反应释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E1
课时3　核力与结合能
1. D　解析：在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多，但当原子核大到一定程度时，核力将比静电力小得多，A错误；核力只是存在于质子与质子、中子与中子、质子与中子之间，具有饱和性，B错误，D正确；由核力的特点知道，只有相距约10－15 m内的核子之间才存在核力，核力在大于0.8×10－15 m时表现为引力，而小于0.8×10－15 m时核力表现为斥力，C错误.
2. CD　解析：原子核分解为核子时要吸收能量，A错误；核子结合成原子核时要放出能量，B错误，C正确；比结合能等于原子核的结合能与核子数的比值，D正确.
3. B　解析：比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A错误，B正确；比结合能是结合能与核子数之比，与原子核的质量大小无关，比结合能越大的原子核，其结合能不一定越大，C、D错误.
4. B　解析：由于衰变过程中电荷数与质量数守恒放出的是α粒子，A错误；衰变过程释放能量，比结合能增大，B正确，C错误；释放能量，有质量亏损，所以核子总质量变小，D错误.
5. C　解析：根据质能方程可知，由于质量亏损该反应放出的能量为E＝(2m1－m2－2m3)c2，故选C.
6. C　解析：原子核A比原子核F的核子平均质量大，原子核F比原子核A更稳定，故原子核F的比结合能比原子核A的比结合能大，A错误；原子核D比原子核F的核子平均质量大，原子核F比原子核D更稳定，B错误；若原子核A分裂成原子核B、C核子的平均质量减小，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，C正确；将原子核D、E结合成原子核F，核子的平均质量减小，有质量的亏损，一定释放能量，D错误.
7. D　解析：衰变时，原子核内中子转化为质子和电子，大量电子从原子核释放出来形成β射线，故A错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，经过两个完整的半衰期后，还剩四分之一的原子核没有衰变，故B错误；原子核衰变时满足电荷数守恒，质量数守恒，故C错误；该反应质量亏损为Δm＝mI－mXe－me＝131.037 21 u－131.031 86 u－0.000 549 u＝0.004 801 u，由此可知，该核反应释放能量，故D正确.
8. B　解析：由于两核反应释放的能量E19. C　解析：根据质量数和电荷数守恒，核反应方程应为HeC，A错误；由上述核反应方程式可得质量亏损为Δm＝3m1－m2，B错误；由E＝mc2得Δm＝6mp＋6mn－m2，所以比结合能为E比＝，C正确；有14－6＝8个中子，故D错误.
10. D　解析：由图像可知，的比结合能比 Li大，A错误；的比结合能约为7 MeV，则的结合能约为4×7 MeV＝28 MeV，B错误； 的比结合能约为8 MeV，结合能约为96 MeV，则等于结合能的3.4倍，C错误； 的结合能比 大，但是 的比结合能比的比结合能小，更稳定，D正确.
11. D　解析：根据质量数和电荷数守恒，可知核反应方程为 ＋γ，可知该核反应不是衰变，A错误；γ射线为频率极高的电磁波，有较强的穿透作用，但电离作用较弱，B错误；比结合能越大，原子核越稳定，锂核()比硼核()稳定，则硼核()的比结合能小于锂核()的比结合能，C错误；核反应过程中释放的核能为ΔE＝4E3＋7E2－10E1，D正确.课时3　核力与结合能
核心 目标 1．知道四种基本相互作用，知道核力的性质．认识原子核的结合能和比结合能的概念．
2．能用质量亏损和质能方程计算核能相关的问题．
要点梳理
要点1　核力与四种基本相互作用
1．强相互作用
(1) 定义：强相互作用是原子核中核子之间存在的一种__很强__的相互作用，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子．
(2) 特点：距离增大时，强相互作用急剧减小，是短程力，作用范围只有约__10-15_m__，超过原子核的大小10-15 m这个界限，实际上已经不存在了．
注意：核力是四种相互作用中的强相互作用(强力)的一种表现．
2．弱相互作用
(1) 定义：在某些放射现象中起作用的另一种基本相互作用，称为__弱相互作用__．它是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．
(2) 特点：弱相互作用也是短程力，其力程比强相互作用更短，只有10-18 m．
3．四种基本相互作用
要点2　结合能
1．结合能
原子核是__核子__凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要__能量__．
结合能是将核子拆开时需要的能量，也是核子结合成原子核而释放的能量．
2．比结合能
(1) 概念：原子核的结合能与__核子数__之比，称作比结合能，也叫__平均__结合能．
(2) 意义：反映了原子核结合的稳定程度或分裂的难易程度．比结合能越大，表示核子结合得越__牢固__，原子核越__稳定__．
要点3　质量亏损
1．质能方程：物体的能量与它们质量的关系是E＝__mc2__．
(1) 质能方程说明一定的质量总是跟一定的能量相联系．具体地说，一定质量的物体所具有的总能量是一定的．
(2) E＝mc2，不是单指物体的动能、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．
2．质量亏损：原子核的质量__小于__组成它的核子的质量之和的现象．
(1) 在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量．
(2) 物体的质量应包括静止质量和运动质量．质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了，转化为和辐射能量相联系的运动质量．
(3) 从质量亏损可知，质量是物体具有能量的多少及能量转化多少的一种量度．
即学即用
1．易错辨析
(1) 原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡．(　×　)
(2) 核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大．(　×　)
(3) 弱相互作用是引起原子核β衰变的原因．(　√　)
(4) 质能方程E＝mc2表明了质量与能量间的一种对应关系．(　√　)
(5) 原子核的结合能就是核子结合成原子核时需要的能量．(　×　)
2．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为(　C　)
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂的磁力
解析：核子间存在着强大的核力，故核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化．C正确．
考向1　四种基本相互作用及核力的性质
1．四种基本相互作用在不同尺度上发挥作用
(1) 引力相互作用：引力主要在宏观和宏观尺度上“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．万有引力是长程力．
(2) 电磁相互作用：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，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体．
(3) 强相互作用：在原子核内，强力将核子束缚在一起，强力是短程力．
(4) 弱相互作用：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子—质子转变的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18 m，作用强度则比电磁力小．
2．核力的性质
(1) 核力是短程力，约在10-15 m数量级时起作用，距离大于0.8×10-15 m时为引力，距离小于0.8×10-15 m时为斥力，距离为10×10-15 m时核力几乎消失．
(2) 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．
(3) 核力具有电荷无关性．核力与核子电荷无关．
　质子带正电，但质子(与中子一起)却能聚在一起构成原子核，其原因是(　D　)
A．质子与质子之间存在电磁力的作用
B．中子与中子之间存在万有引力的作用
C．质子与中子之间存在弱相互作用力
D．中子及质子之间存在强相互作用力
解析：原子核内有一种短程力，叫核力，属于强相互作用力，这种核力使质子与中子聚合在一起构成原子核．故选D．
　科学研究表明，自然界存在四种基本相互作用．我们知道分子之间也存在相互作用的引力和斥力，那么分子力实质上是属于(　B　)
A．引力相互作用
B．电磁相互作用
C．强相互作用和弱相互作用的共同作用
D．四种基本相互作用的共同作用
解析：分子力作用范围约在10-10 m数量级上．强相互作用和弱相互作用都是短程力，作用范围在10-15 m和10-18 m之内，在分子力作用范围内强相互作用和弱相互作用都不存在，在分子力作用范围内引力相互作用和电磁相互作用都存在，但由于电磁力远大于万有引力，引力相互作用可以忽略不计，因此分子力本质上属于电磁相互作用．B正确．
考向2　对结合能的理解
1．不同原子核的比结合能随质量数变化的图线如图所示．
从图中可看出，中等质量原子核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等质量的原子核要__小__．
2．比结合能与原子核稳定的关系
(1) 比结合能的大小能够反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该原子核就越__稳定__．
(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．
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，就可能释放核能．
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大一些的核，都能释放出巨大的核能．
　(2024·福建福州外国语学校期末)中科院EAST全超导托卡马克装置，被称为中国的“人造太阳”，已实现了1.6亿度(约为太阳中心温度的10倍)等离子体运行．其核反应方程是He＋X，则(　D　)
A．He的结合能小于与结合能之和
B．该反应前后核子的总质量相等
C．He的比结合能小于的比结合能
D．X为中子
解析：该核反应释放能量，有质量亏损，生成物更稳定，则知He的结合能比反应物的结合能之和大，A、B错误；核反应中，生成物He的比结合能大于反应物的比结合能，C错误；由电荷数和质量数守恒，X的质量数A＝2＋3－4＝1，电荷数Z＝1＋1－2＝0，可知X为中子，D正确．
　(2025·湖北期末)如图所示是原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能，如O的核子比结合能约为8 MeV，He的核子比结合能约为7 MeV，根据该图像，下列说法中正确的是(　C　)
A．随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大
B．Kr核的比结合能比Ba大，因此Ba比Kr更稳定
C．把O分成4个He要吸收约16 MeV的能量
D．把O分成8个质子和8个中子比把O分成4个He要多吸收约16 MeV的能量
解析：由图像可知，原子核质量数比较小时，随着原子核质量数的增加，原子核的比结合能增大，质量数比较大时，随着质量数增加，原子核的比结合能减小，A错误；原子核的比结合能越大，原子核越稳定，Kr核的比结合能比Ba大，因此Kr比Ba更稳定，B错误；把O分成8个中子和8个质子需要吸收的能量为ΔE＝16×8 MeV＝128 MeV，把2个质子与2个中子组合成一个氦核需要释放的能量为ΔE′＝28 MeV，所以把O分成4个He要吸收ΔE吸＝ΔE－4ΔE′＝16 MeV，C正确；把O分成8个质子和8个中子需要吸收128 MeV的能量，把O分成4个He需要吸收16 MeV的能量，所以把O分成8个质子和8个中子比把O分成4个He要多吸收约112 MeV的能量，D错误．
考向3　质能方程、质量亏损和核能的计算
1．根据质能方程E＝__mc2__，物体的总能量与其质量成正比．
2．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__．
3．核能的计算方法
(1) 根据ΔE＝Δmc2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．
若Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．
若Δm的单位为u，ΔE的单位为MeV．1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，ΔE＝Δm×931.5 MeV，
(2) 利用比结合能来计算
①原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．
②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结合能之差，就是该核反应所释放(或吸收)的核能．
4．判断核反应过程是释放能量还是吸收能量的方法
(1) 根据反应前后质量的变化情况进行判断：若质量减少即发生了质量亏损，则释放能量；若质量增加，则吸收能量．
(2) 根据动能变化判断：若不吸收光子而动能增加则放出能量．
　(2025·河南期末)用中子轰击静止的锂核，核反应方程为nLiHe＋X＋γ．已知光子的频率为ν，锂核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，X核的比结合能为E3，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　D　)
A．该核反应为α衰变
B．E1>E2
C．释放的核能ΔE＝(4E2＋3E3)－6E1＋hν
D．质量亏损Δm＝
解析：衰变是由放射性元素自发进行的反应，该核反应不是α衰变，A错误；核反应释放能量，比结合能增大E1　(2025·浙江余姚中学期中)(多选)关于原子核的结合能，下列说法中正确的是(　AB　)
A．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
B．铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能
C．比结合能越大，原子核越不稳定
D．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：一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，A正确；铯原子核不如铅原子核稳定，所以铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能，B正确；比结合能越大，原子核越稳定，C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，D错误．
1．(2025·芜湖期末)2025年3月28日，中核集团新一代人造太阳“中国环流三号”，首次实现原子核温度1.17亿度、电子温度1.6亿度的参数水平，标志着中国可控核聚变向工程化应用迈出重要一步．下列关于轻核聚变说法中，正确的是(　B　)
A．与核裂变相比，相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较少
B．“人造太阳”中的核反应方程为H＋He＋X，其中X为中子
C．目前我国利用核聚变发电已进入大量实用阶段
D．轻核发生聚变后，比结合能减少，因此反应中释放能量
解析：与核裂变相比，轻核聚变的产能效率更高，即相同质量的核燃料，聚变反应中产生的能量比较多，A错误；“人造太阳”中的核反应方程为H＋He＋X，根据核反应方程前后质量数和核电荷数守恒可知X为中子，B正确；我国利用核聚变发电的研究取得了重大进展，目前还只是在实验研究阶段，C错误；轻核发生聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量，D错误．
2．(2025·广州执信中学)江南造船集团发布我国首艘熔盐堆核动力集装箱船的设计方案，其涉及的核反应包含Th(钍)衰变为Pa(镤)．下列关于此衰变说法中，正确的是(　A　)
A．衰变方程为e
B．衰变产生的新核的比结合能变小
C．衰变放出的电子来自于原子的核外电子
D．随着反应堆温度升高，会加快钍核的衰变
解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为e，故A正确；衰变产生的新核更稳定，比结合能变大，故B错误；衰变放出的电子来自于原子核内，故C错误；放射性元素的半衰期与温度无关，故D错误．
3．(2025·江苏泰州期末)我国是国际热核聚变研究领域的领先者之一，在某次核反应中，一个氘核(H)和一个氚核(H)结合生成一个氦核(He)，并放出一个粒子．已知氘核的比结合能为E1，氦核的比结合能为E2，该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c．
(1) 写出核反应方程并求出质量亏损Δm．
(2) 求氚核的比结合能E3．
答案：(1)H＋HHen　
(2)
解析：(1) 根据质量数与电荷数守恒，核反应中放出的粒子的质量数与电荷数分别为
2＋3－4＝1，1＋1－2＝0
可知，释放的粒子为中子，则核反应方程为
H＋HHen
根据质能方程有ΔE＝Δmc2
解得Δm＝
(2) 根据比结合能、结合能的定义，利用能量守恒定律有2E1＋3E3＝4E2－ΔE
解得E3＝

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