2018版高中物理第三章原子核3.4原子核的结合能导学案教科版选修3_5
2018版高中物理第三章原子核3.4原子核的结合能导学案教科版选修3_5第3页

作平均结合能,由题意知氘核的核子数为2,所以平均结合能为.

二、质量亏损和核能的计算

1.对质能方程和质量亏损的理解

(1)质能方程

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,其关系是E=mc2.

(2)质量亏损

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,这时质能方程也写作ΔE=Δmc2.

2.核能的计算方法

(1)根据质量亏损计算

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.

其中Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳.

(2)利用原子质量单位u和电子伏特计算

根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量,用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV,即ΔE=Δm×931.5 MeV.其中Δm的单位是u,ΔE的单位是MeV.

【例2】 某核反应方程为H+H→He+X.已知H的质量为2.013 6 u,H的质量为3.018 0 u,He的质量为4.002 6 u,X的质量为1.008 7 u.则下列说法中正确的是(  )

A.X是质子,该反应释放能量

B.X是中子,该反应释放能量

C.X是质子,该反应吸收能量

D.X是中子,该反应吸收能量

答案 B

解析 由题目所给核反应方程式,根据核反应过程质量数、电荷数守恒规律,可得H+H→He+X,X为中子,在该反应发生前反应物的总质量m1=2.013 6 u+3.018 0 u=5.031 6 u,反应后产物总质量m2=4.002 6 u+1.008 7 u=5.011 3 u.总质量减少,出现了质量亏损.根据爱因斯坦的质能方程可知该反应释放能量,故B正确.

借题发挥 在核反应中,是释放能量还是吸收能量,需要确定反应前、后质量的变化.若反应后质量减少即发生了质量亏损,则释放出能量,反之吸收能量.由于不明确质量亏损的含义和与能量的关系,易误选D.注意此反应过程质量发生亏损,释放出能量.