(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。
1.中子和质子结合成氘核时,质量亏损为Δm,相应的能量ΔE=Δmc2=2.2 MeV是氘核的结合能。下列说法正确的是( )
A.用能量小于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核不能分解为一个质子和一个中子
B.用能量等于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
C.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和为零
D.用能量大于2.2 MeV的光子照射静止氘核时,氘核可能分解为一个质子和一个中子,它们的动能之和不为零
解析:选AD 氘核分解为一个质子和一个中子时,所需吸收的能量不能小于其结合能2.2 MeV,故A对;光子照射氘核时,光子和氘核组成的系统总动量不为零,由动量守恒定律得,光子被氘核吸收后,分解成的质子和中子的总动量不为零,故总动能也不为零,所以把氘核分解为质子和中子所需的能量应大于2.2 MeV,故D对,B、C错。
质量亏损与核能的计算 1.对质量亏损的理解
(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。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,减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。如一个质子和一个中子结合成氘核的这一过程中,2.22 MeV的能量是以辐射光子形式放出的,光子的静止质量为零,但这个光子的运动质量为,由此可知这部分亏损恰好与光子的运动质量是相同的。
(2)质量亏损也不是核子个数的减少,核反应中核子个数是不变的。质量亏损并非这部分质量消失,当然也就不存在质量转变成能量的问题。
2.核能的计算方法
核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点问题,其基本方法是:
(1)根据核反应方程,计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm。
(2)根据爱因斯坦质能方程E=mc2或ΔE=Δmc2计算核能。
(3)计算过程中Δm的单位是千克,ΔE的单位是焦耳。