【知识点详解】
1. **核力、库仑力与万有引力的关系**
在原子核内,核力是强于库仑力和万有引力的作用力。核力是强力的一种表现,负责维持核子(质子和中子)之间的稳定结合。质子之间的库仑力是电磁力的一种,由于同种电荷相互排斥,使得质子之间存在斥力。而万有引力则是所有物体之间都存在的引力,但在原子核尺度上,它的效应远小于核力和库仑力。因此,这三种力从大到小的顺序是:核力 > 库仑力 > 万有引力。
2. **核能与质能转换**
氘核(由一个质子和一个中子组成)的结合能表示将质子和中子结合成氘核时释放的能量。这个能量可以通过爱因斯坦的质能方程 E=mc² 来计算,其中 ΔE 代表能量,Δm 代表质量亏损。当 ΔE=2.2 MeV 时,表示质量亏损 Δm 所对应的能量为 2.2 MeV。根据质能方程,要将氘核分解为质子和中子,需要提供至少等于结合能的能量,即 2.2 MeV。如果提供的能量小于这个值,氘核不会分解;如果能量等于这个值,分解后的质子和中子动能之和为零;如果能量大于这个值,动能之和将不为零。
3. **核反应中的中子识别**
在核反应方程中,通过质量数和电荷数守恒来判断未知粒子。题目中给出了四个选项,其中只有 B、C 和 D 的质量数为 1,电荷数为 0,符合中子的特征。因此,x 表示中子的选项是 B、C 和 D。
4. **原子核的性质**
- β 衰变是原子核内的中子转变为质子和电子的过程,电子被发射出来,但并不能说明原子核内部存在自由电子。
- 放射性物质的半衰期是固有的,不受温度等因素影响。
- 根据质能方程,中子和质子结合成氘核的质量亏损对应着能量的释放。
- 按照玻尔理论,高能级向低能级跃迁时,光子的波长与跃迁能量差有关,波长较长的光更容易发生衍射,所以从 n=6 跃迁到 n=5 产生的光最易发生衍射。
5. **质能方程的理解**
- 质能方程 E=mc² 描述了质量和能量之间的等价关系,而不是简单的转化关系。
- 能量和质量在核反应中是守恒的,但能量形式可以转变,如质量亏损对应着能量的释放。
6. **爱因斯坦质能方程的应用**
- 质能方程 E=mc² 提供了计算核反应中能量释放或吸收的途径,比如在核裂变或核聚变过程中。
- 它并不是说能量和质量可以直接相互转换,而是说明能量的增加或减少对应着质量的相应增减。
7. **α粒子轰击硼的核反应**
- α粒子(氦核)轰击硼可以生成碳14和一个未知粒子,根据质量数和电荷数守恒,可以推断出未知粒子是中子。
- 通过质能方程可以计算出反应过程中的质量亏损。
8. **验证质能方程的实验**
- 使用质子轰击静止的锂核,生成两个α粒子,通过测量α粒子的动能总和,可以计算出能量的变化,从而验证质能方程。
- 计算出质量亏损并转换为能量,与实际能量变化相比较,如果在误差范围内相等,则证明了质能方程的正确性。
总结,本篇文章详细讲解了核力与电磁力、万有引力的比较,核能的产生原理,以及如何通过质能方程计算核反应中的能量变化。同时,介绍了核反应方程的判断方法、原子核的性质、质能方程的理解及其应用,以及验证质能方程的实验设计。这些都是高中物理中关于核能与社会这一章节的重要知识点。