答:轻核(原子序数小于20)的质子数和中子数大致相等;对轻核而言,核子数量相对较小,核子间距处于核力作用范围之内,由于核力远大于电磁力,即使质子和中子成对出现,强大的核力也可以将核子紧紧地束缚在原子核的范围之内,形成稳定的原子核。
②稳定的重核(原子序数大于20)的质子数和中子数有何特点?你能分析其中的原因吗?
答:重核(原子序数大于20)的质子数小于中子数;对于重核而言,核子数量大,核子间距也大,由于核力的饱和性,核力会因为核子间距的变大而大幅度减小,甚至小于电磁力。如果质子和中子再成对出现,原子核不稳定;如果只增加中子,由于中子之间不存在库仑力,但有相互吸引的核力,所以有助于维系原子核的稳定,所以重核内中子数会明显大于质子数。
③若不断增大原子核的中子数,能不断增大原子核吗?为什么?
答:不能;由于核力的作用范围是有限的,以及核力的饱和性,如果我们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。
三、结合能
①将一个质子和中子结合在一起,会产生什么现象?若要把它们分开,需要什么条件?
答:会失去一部分能量,如果要分开,还要赋予它们这份能量。
②结合能是原子具有的能量吗?如何理解结合能?
答: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。
③结合能的大小与什么因素有关?为什么?
答:组成原子核的核子数,组成原子核的核子数越多,结合能越大。
④什么是比结合能?为什么说比结合能越大,原子核中核子结合越牢固、原子越稳定?
答:结合能与核子数之比,称做比结合能,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.。因为比结合能越大,将每个核子分开所需的能量越大。
四、质量亏损
①物体的质量和能量有何关系?若一个物体质量减小了△m,那么它的能量减小多少?
答:E=mc2 ; △E=△m c2
②已知中子的质量mn=1.6749×10-27kg,质子的质量为mp=1.6726×10-27kg,氘核的质量mD=3.3436×10-27kg。将一个质子和一个中子结合成一个氘核,质量减小了多少?能量减小了多少?氘核的结合能是多少?比结合能是多少?
答:质量减小量△m=( mp+ mn)- mD=0.0039×10-27kg;
能量减小量△E=△m c2=3.51×10-13J=2.19×106eV;
结合能△E=2.19MeV;
比结合能为△E/2=1.10MeV。
③将一个质子和一个中子结合成一个氘核,能量减小了,是否违反了能量守恒定律?为什么?
答:没有违反能量守恒定律;减小的这部分能量以γ光子释放出去。
④将一个质子和一个中子结合成一个氘核,质量减小了,是否违反了质量守恒定律?为什么?
答:没有违反质量守恒定律;减小的那部分质量等于γ光子的动质量。