大学物理第六章 原子核物理 答案
原子核物理及核辐射探测学第6章习题答案new(免费)
Ee
2.04 1.326 MeV 0.511 1 2.04(1 cos57.65)
6-11 解：
I (t ) I 0 e t ln 4 0.277 cm 1 5 cm
－1
6-12 某一能量的 射线在铅中的线性吸收系数为 0.6cm ，试问它的质量吸收系数及原子的 吸收截面是多少？按防护要求，要用多厚的铅容器才能使源射到容器外的 射线强度减弱 1000 倍？ 解： (1) 线性吸收系数的定义为： N ，这里 是γ射线与物质相互作用的截面，N 为铅原子数的密度，关于 N，我们可由它的原子量和密度共同得到：
h 代入光子的能量 2.04MeV， 电子质量 0.511MeV tg ， m0c 2 2
需要做个转换： 1 ctg
和 20 度角，得到 ctg 20 1 度方向的能量为：
2.04 tg 57.65 ，于是康普顿反冲电子在 20 0.511 2
6-8 试证明入射光子不能与自由电子发生光电效应。 （这是假设初始电子静止的情况计算得 到的，这个结论是可以推广的，因为总可以找到这样的一个参考系） 证明： 对于某个任意能量 E h 的γ光子，其动量为： P
h 。 c
发生光电效应后，光子消失，则自由电子继承γ光子的动能与动量，于是：
质量厚度为： 2.13 10
3
cm 4.1 g/cm3 8.7 103 g/cm 2
6-3 如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得 d (氘核)与
t (氚核)在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算。
解：可以。 某种带电粒子在介质中的射程具有这样的特性： M 其中 M 和 z 是入射带电粒子的质量与电荷，F(v)由 R(v ) 2 F (v ) 入射粒子的速度和 z 介质特性决定。 为求得某种能量下 d 和 t 在该介质中 的射程，首先需要 计算出 d 和 t 速度 v 的大小， 然后在质子的射程－能量关系曲线中找出与该速度 v 对应的射 程 Rp 。 由于同样速度下 d 和 t 的动能分别是质子的 2 和 3 倍， 则对具有某个能量 E 的 d 或 t， 只需在质子的射程－能量关系曲线中找到与质子能量 E/2 或 E/3 对应的射程 Rp， 再分别乘以 2 d 和 t 的 M/z 因子即可得到能量为 E 的 d 和 t 在该介质中的射程。即：d 和 t 的射程分别 Rp 的 2 和 3 倍。 6-4 请估算 4MeV 粒子在硅中的阻止时间。已经 4MeV 粒子在硅中射程为 17.8m。 解： 阻止时间：指的是将带电粒子阻止在吸收体内所需的时间。
原子核物理试题及答案
原子核物理试题及答案一、选择题1. 原子核由什么粒子组成？A. 电子B. 质子和中子C. 质子和电子D. 中子和电子答案：B2. 放射性衰变过程中，原子核的哪种性质会发生变化？A. 质量数B. 电荷数C. 核外电子数D. 核内质子数答案：A3. 下列哪种粒子的发现证实了原子核内部结构的存在？A. α粒子B. β粒子C. γ射线D. X射线答案：A4. 原子核的稳定性与哪种因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子数与中子数的比例D. 核外电子数答案：C5. 原子核的结合能与哪种因素有关？A. 原子核的质量B. 原子核的电荷数C. 原子核的体积D. 原子核的表面答案：A二、填空题1. 原子核的组成粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
答案：质子；电子2. 放射性同位素的半衰期是指放射性物质的原子核数量减少到原来的______所需的时间。
答案：一半3. 原子核的结合能与原子核的质量亏损有关，质量亏损越大，结合能______。
答案：越大4. 核裂变是指重原子核在吸收中子后，分裂成两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量的______。
答案：能量5. 核聚变是指轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，同时释放出______。
答案：能量三、简答题1. 请简述原子核的组成及其性质。
答案：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子核的性质包括质量数、电荷数、结合能等。
2. 放射性衰变有哪几种类型？请分别简述其特点。
答案：放射性衰变主要有α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
α衰变是原子核放出α粒子（由两个质子和两个中子组成）的过程，导致原子核质量数减少4，电荷数减少2；β衰变是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被放出，导致原子核电荷数增加1；γ射线是原子核在能量状态变化时放出的高能光子，不改变原子核的质量数和电荷数。
3. 核裂变和核聚变有何不同？答案：核裂变是重原子核在吸收中子后分裂成两个或多个较轻原子核的过程，释放出能量；核聚变是轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，也释放出能量。
大学物理第六章课后习题答案
第六章 静电场中的导体与电介质 6 －1 将一个带正电的带电体A 从远处移到一个不带电的导体B 附近，则导体B 的电势将（ ）（A ） 升高 （B ） 降低 （C ） 不会发生变化 （D ） 无法确定 分析与解 不带电的导体B 相对无穷远处为零电势。
由于带正电的带电体A 移到不带电的导体B 附近时，在导体B 的近端感应负电荷；在远端感应正电荷，不带电导体的电势将高于无穷远处，因而正确答案为（A ）。
6 －2 将一带负电的物体M 靠近一不带电的导体N ，在N 的左端感应出正电荷，右端感应出负电荷。
若将导体N 的左端接地（如图所示），则（ ）（A ） N 上的负电荷入地 （B ）N 上的正电荷入地（C ） N 上的所有电荷入地 （D ）N 上所有的感应电荷入地分析与解 导体N 接地表明导体N 为零电势，即与无穷远处等电势，这与导体N 在哪一端接地无关。
因而正确答案为（A ）。
6 －3 如图所示将一个电量为q 的点电荷放在一个半径为R 的不带电的导体球附近，点电荷距导体球球心为d ，参见附图。
设无穷远处为零电势，则在导体球球心O 点有（ ）（A ）d εq V E 0π4,0== （B ）dεq V d εq E 020π4,π4== （C ）0,0==V E（D ）Rεq V d εq E 020π4,π4==分析与解 达到静电平衡时导体内处处各点电场强度为零。
点电荷q 在导 体球表面感应等量异号的感应电荷±q′，导体球表面的感应电荷±q′在球心O 点激发的电势为零，O 点的电势等于点电荷q 在该处激发的电势。
因而正确答案为（A ）。
6 －4 根据电介质中的高斯定理，在电介质中电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于这个曲面所包围自由电荷的代数和。
下列推论正确的是( )（A ） 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零，曲面内一定没有自由电荷（B ） 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分等于零，曲面内电荷的代数和一定等于零（C ） 若电位移矢量沿任意一个闭合曲面的积分不等于零，曲面内一定有极化电荷（D ） 介质中的高斯定律表明电位移矢量仅仅与自由电荷的分布有关 （E ） 介质中的电位移矢量与自由电荷和极化电荷的分布有关分析与解 电位移矢量沿任意一个闭合曲面的通量积分等于零，表明曲面 内自由电荷的代数和等于零；由于电介质会改变自由电荷的空间分布，介质中的电位移矢量与自由电荷与位移电荷的分布有关。
原子物理第六章课后习题
hv,
hv c
，静止的自由电子具有能量
E0
，
碰撞后电子能量，动量为 E, p ，由能量守恒有： hv E0 E Ek E0 , (1)
由动量守恒有：hv p, (2) ，碰撞后电子的速度可接近光速，应用相对论关系式， c
第4页共6页
式（1），（2）可改写成： hv
E
E0
mc 2
m0c 2 ,
6.5.Prove that for most of the elements,the intensities of the K1 x-rays are double the intensities of the K 2 x-rays.
证明：对大多数元素， K1 射线的强度为 K 2 射线的两倍。
K 系激发机理：K 层电子被击出时，K 壳层形成空位，原子系统能量由基态升到 K 激发态， 原子系统能量升高，使体系处于不稳定的激发态，按能量最低原理，L、M、N 层中的电子 会跃迁到 K 层的空位，为保持体系能量平衡，在跃迁的同时，这些电子会将多余的能量以 X 射线光量子的形式释放。高能级电子向 K 层空位填充时产生 K 系辐射，L 层电子填充空位时，
第2页共6页
hv p 2
E0
p
hv E 2 2 p
p
hv Ek cos
p
E0 , (1) 2, (2)
由相对论关系式：
E2
p2c2
E
2 0
,
(3)
E0 m0c2 , (4)
式（3），（4）代入式（1）有：
h v v m0c 2 2 p 2c 2 (m0c 2 )2 , (5)
, (13)
第3页共6页
Ek hv
原子核物理习题答案
2-5
解： n+197Au→198Au
ln 2⋅t −
A = P(1− e T1/ 2 ) = 95%P
即
− ln 2⋅t
e T1 / 2 = 5%
所以， t = (− ln 0.05 / ln 2)T1/2 = 11.652d
2-6
解：
ln 2 m A = T1/ 2 M N A
所以，
T1/ 2
84 .95
0 0
衰变的原子数分别为：
N1′
=
m M
⋅
NA
⋅17.25 00
=
4.64 ×1014
N1′0
=
m M
⋅NA
⋅84.95 00
=
2.28 ×1015
2-2
解：A
=
πN
=
π
m M
⋅
NA
所以，
m=
AM
=
A⋅ M ⋅T1 2
πN A ln 2 ⋅ N A
1 µ C的i 质量 103Bq的质量
m1
=
3.7 ×104 s−
× 222g / mol ⋅3.824× 24× 36000s ln 2× 6.022×1023 mol
=
6.50 ×10−12
m2
=
103 Bq × 222g / mol ⋅3.824× 24× 36000s ln 2 × 6.022×1023 mol
= 1.76 ×10−13
1kg235U 吸收中子完全裂变放出的能量约为
E = 1kg × 6.02×1023 mol −1 × 210MeV 235g / mol
= 5.4 ×1027 MeV
原子核物理(卢希庭)课后习题答案全
原子核物理(卢希庭)课后习题答案全<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>第一章习题1-1 A 利用课本上的公式AZ BA, B已知(书上第四页) E h (其中h是常数为 .63 1034 ) 6B 上课讲的公式<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>2-2质谱仪工作原理1 2 M qV (1) 2 M 2 q B ( 2) R q 2V qB 2 R 22 2 即M M B R 2V 由，1 2可以解出M A 1.66 10 27<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>1-31 2 M qV 2 2 M q B R 2VM R 2 qB 2V1M 1 2 q1 B1 2V2 M 2 2 q2 B2<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>4 1-4, 计算下列各核的半径：He, 2107 47Ag,238 92U, 设r0 1.45 fm.解：由R r0 A 3知，对于He,R 1.45 44 2 1 31fm 2.33 fm1 3对于对于107 47 238 92Ag,R 1.45 107 U,R 1.45 2381fm 6.88 fm fm 8.99 fm31-5, 实验测得241 Am和243 Am的原子光谱的超精细结构由六条谱线., 解：由已知条件知原子的总角动量量子数可以取6个值又电子总角动量j核的自旋I 5 2 5 2已知相应原子能级的电子角动量大于核的自旋，试求241 Am和243 Am核的自旋。
2I 1 6 I即241 Am和243 Am核的自旋为<i>答案第一二章很全,后面章节也较多</i>原子209 Bi的谱线2 D3 分裂成四条子能级，相邻能级的间距比为：4,求核的自旋值6 5: I2以及谱线2 S 1 和2 D3 分裂的能级总数。
原子核物理课后答案
原子核物理课后答案篇一：原子核物理课后习题答案1-2、用均匀磁场质谱仪，测量某一单电荷正离子，先在电势差为1000V的电场中加速。
然后在0.1T的磁场中偏转，测得离子轨道的半径为0.182m。
试求：（1）离子速度（2）离子质量（3）离子质量数2.16. 从13C核中取出一个中子或质子，各需多少能量，试解释两者有很大差别的原因。
解：从13C核中取出一个中子或质子需要的能量即13C的最后一个中子或质子的结合能由Sn(Z,A)?[M(Z,A?1)?mn?M(Z,A)]c2 =?(Z,A?1)??(n)??(Z,A)Sp(Z,A)?[M(Z?1,A?1)?M(1H)?M(Z,A)]c2=?(Z?1,A?1)??(1H)??(Z,A)Sn(6,13)?3.02?8.071?3.125?7.966MeVSp(6,13)?13.369?7.289?3.125?17.533 MeV?从13C核中取出一个中子或质子需要的能量分别为7.966 MeV和17.533 MeV由于13C是奇偶核，从中取出一个中子变为12C，为偶偶核而从中取出一个质子变为12B，为奇奇核，由于有稳定性规律：偶偶核>奇偶核?奇奇核所以两者能量有较大的差别2.20.任何递次衰变系列，在时间足够长以后，将按什么规律衰变？对于任何递次衰变系列，不管各放射体的衰变常量之间的相互关系如何，其中必有一最小者，即半衰期最长者，则在时间足够长以后，整个衰变系列只剩下半衰期最长的及其后面的放射体，它们均按最长半衰期的简单指数规律衰减。
2.21.为什么在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC放射性？由于只有β稳定线右下部的核素即缺中子核素具有β+放射性和EC放射性。
而三大天然放射系的母体都是具有β稳定性的核，有α放射性，α衰变后质子数和中子数都减少2，而具有β稳定性核素的中质比随着质量数增加而增加，因而三大天然放射系中的核素不会有缺中子核，因而在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC放射性。
原子核物理智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学
原子核物理智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学东华理工大学第一章测试1.具有相同质子数Z和中子数N的一类原子，称为一种核素。
A:错 B:对答案:错2.质子数相同，中子数不同的核素，为同位素。
A:错 B:对答案:对3.同位旋是认为原子核的质子态和中子态是处于不同电荷状态的相同的粒子，处于正的电荷态的是质子处于负的电荷状态的是中子。
为了描述核子的质子态和中子态而引入的算符。
A:错 B:对答案:对4.实验测得某元素的特征Kα线的能量为7.88 keV，则该元素的原子序数Z为（）。
A:28B:30C:29D:27答案:295.已知12C的第一激发态的同位旋量子数T=1，它与下列哪两个核的什么态组成同位旋三重态？A:7Li B:12N C:16O D:12Be答案:12N;16O第二章测试1.比结合能——原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。
用于表示原子核结合松紧程度。
A:错 B:对答案:对2.放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需要的时间是半衰期。
A:错 B:对答案:对3.质量亏损是组成某一原子核的核外电子质量与该原子核质量之差。
A:错 B:对答案:错4.经测定一出土古尸的14C的相对含量为现代人的80%，该古人的死亡年代为（）。
A:公元15.5年 B:公元1.55年 C:公元155年 D:公元1550年答案:公元155年5.已知人体的碳含量为18.25%，问体重为63 kg的人体相当于活度为多少贝可勒尔和多少微居里的放射源（）。
A:26.5Bq,0.072μCi B:2.65Bq,0.72μCiC:265Bq,0.72μCi D:2.65Bq,0.072μCi答案:2.65Bq,0.072μCi第三章测试1.短射程α粒子是指母核的激发态到子核的基态放出的α粒子。
A:错 B:对答案:错2.长射程α粒子是指母核的基态发射到子核的激发态的α粒子。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第16章 原子核物理
一、选择题
1. C
2. B
3. D
4. C
5. C
6. D
7. A
8. D
二、填空题
1. 171076.1⨯，13
1098.1⨯
2. 2321)(c m m m -+
3. 1.35放能
4. 9102.4⨯
5. 117.8
6. 2321`c h
m m m -+ 7 . 67.5MeV ，67.5MeV/c ，22
1036.1⨯Hz 8. 121042.2-⨯
9. 1.49MeV
10. 115kg
三、填空题
1. 解：设从t =0开始做实验，总核子数为N 0，到刻核子数为N
由于实验1.5年只有3个铁核衰变，所以
1<<τt ，)1(0τ
t N N -≈ t =0时，铁核总数为 31274
0106.310
66.1104.6⨯=⨯⨯=-N t =1.5年时，铁核总数为 )1(300τ
t N N N -≈-=由此解得 3131
00108.15.13
106.3⨯=⨯⨯=-=t N N N τ年
设半衰期为T ，则当t =T 时有2/0N N =，由τ/0e t N N =得τ/e 21T = 所以， 31
311025.1693.0108.12ln ⨯=⨯⨯==τT 年
2. 解：设氢核和氮核的质量分别为N H m m 、，被未知粒子碰撞后速度分别为v H 和v N ； 未知粒子的质量为m , 碰撞前速度为v ，与氢核碰撞后为v 1，与氮核碰撞后为v 2 未知粒子与氢核完全弹性碰撞过程满足关系 H H 1v m mv mv +=
2H H 2122
12121v m mv mv += 未知粒子与氮核完全弹性碰撞过程满足关系
N N 2v m mv mv +=
2N N 2122
12121v m mv mv += 联立~得 2N N 2
H H N H )
()(m m m m m m E E ++= 带入数据，可解得 03.1H
=m m 由其质量比值可知，未知粒子的质量与氢核的质量十分接近，另由于它在任意方向的磁场中都不偏转，说明它不带电．由此判断该新粒子是中子．
3. 解：与第一组粒子相对应的衰变能为
α1α12264.793MeV 4.879MeV 4222
A E K A ==⨯=- 与第二组粒子相对应的衰变能为 α2α2
2264.612MeV 4.695MeV 4222A E K A ==⨯=- 226
86Rn 的两能级差为
()α1α2 4.879 4.695MeV 0.184MeV E E E ∆=-=-=
光子的能量与此两能级差相对应，所以光子的频率为
619
19340.18410 1.60218910Hz 4.4510Hz 6.62610
E h ν--∆⨯⨯⨯===⨯⨯
4. 解：已知14C 的半衰期为5370a. 半衰期T 与衰变常量λ的关系为
0.693T
λ= 根据题意，该生物遗骸在刚死亡时，其体内所包含的14C 的放射性活度与现今活着的同类生物体的14C 的放射性活度是相同的，经过了时间t ，14C 的放射性活度减弱为133.3Bq 。
根据衰变规律，放射性活度是随时间按指数规律衰减的，即
0e t A A λ-=
由上式可以解出时间t ，得到
01
208.35730ln ln 0.4464a 3691a 0.693133.30.693
A T t A λ===⨯= 该生物遗骸死亡的时间是在距今3691年.
5. 解：232
90Th 核的质量亏损为
()H n X ,m ZM A Z m M ∆=+--
其中
Z = 90，A = 232，M X = 232.03821u ，M H = 1.007830u ，m n = 1.008665u
将这些数据代入上式可算的质量亏损，为
1.89692u m ∆=
核子的平均结合能为
20 1.89692931.501MeV 7.61631MeV 232
mc A ε∆⨯=== 6. 解：用x 和X 分别表示反应前的入射粒子和靶核，y 和Y 表示反应后的出射轻粒子和剩余核. 它们相应的静质量为：M x ，M X ，M y ，M Y ，相应的动能为：K x ，K X ，K y ，K Y . 则核反应一般可表示为：
x + X → y + Y (1)
或者 X(x ，y)Y (2)
据能量守恒定律
M x c 2 + E x + M X c 2 + E X = M y c 2 + K y + M Y c 2 + K Y (3)
已知反应能Q 为
Q = (M x + M X - M y - M Y )c 2 = K y + K Y - K x - K X (4)
核反应的Q 值就是核反应释放的能量的大小，它可以通过质量亏损算出.
对不同的核反应，Q 可正可负.Q ＞0的称做放能反应，Q ＜0的称做吸能反应. 考虑吸能反应
实验室中靶核一般处于静止状态，即K X =0，让一个入射粒子来轰击它.则有
Q = K y + K Y - K x (5)
据(5)式，入射粒子的动能E x 等于该反应的|Q|值是不够的，因为如果这两者相等，反应产物的动能K y 和K Y 就都为零，即反应产物都静止，在实验室坐标系中这是不可能的，因为:
入射粒子有动能K x ，它和静止的靶粒子组成二粒子系统的质心动能不为零，就有一个质心动量，据动量守恒定律，反应后系统仍应保持这个动量.所以反应产物的动能K y + K Y 不可能为零.
由此可见，入射粒子的动能K x 中有一部分要贡献给质心动能，因而不能全部被用于核转变.能够引发核反应的动能称为资用能，用E av 表示. 显然，资用能必须大于|Q|，即
av ||E Q ≥ (6)
考察碰撞过程：
碰撞前，入射粒子的能量为：它的动能加上静止能量，
2x x x E K M c =+=
即 2222x x x 2p c K M c K =+ (7)
两个粒子的总能量为
2x X x x X ()E E E K M M c =+=++ (8)
其中p 是入射粒子的动量，也就是它和静止靶核构成的两粒子系统的总动量.
当两个粒子刚碰到一起还未分裂成反应产物的时刻，系统可看作是一个质量为M 的复合粒子. 根据动量守恒，这个复合粒子显然应该具有动量p .所以它的总能量为
E = (9)
现在p 是质心动量，p 2c 2是相应的质心动能，这部分能量无法用于核反应.剩余的部分都可以用于核反应.因而资用能就是：
E av = M c 2 (10)
将(3)、(10)两式代入(9)式，结合(8)式可得：
2x x X ()K M M c ++= (11)
此式两边平方后移项可得：
av E = (12)
此资用能大于|Q|时才能引发吸热核反应.
当入射粒子以低速运动时，其动能远小于它的静止能量.这时可对(12)式右边作近似：
2X x x X x X 22x X ()()[1]()M K M M c M M c M M c
+=+++
2X x X x x X ()M M M c K M M =++
+ (13) 在经典力学中，资用能为
X av x x X
M E K M M =+ (14) 能够引发核反应的入射粒子的动能K x 的最小值称为反应的阈能，用E th 表示.由(6)式，能够引发核反应的资用能E av 的最小值就是|Q |，所以
x X X th X X
||(1)||M M M E Q Q M M +==+ (15) 在对撞机中，靶粒子不是静止的，它与入射粒子对撞.当两个粒子以同样大小的动量相对运动时，它们的质心动量为零，因而质心动能为零，反应后的质心动能自然也为零.因此(9)式中的p 为零，简化成与(10)式相同：E = M c 2 = E av .所以反应前的总能量都可以被用于核转变，从而能大大提高引发核反应的能量利用率.
7. 证明：(1) 因球体积V 与其半径R 的3次方成正比，所以原子核的体积为
33044ππ33
V R r A =
= ① 即 A V ∝ ②
如果一个原子核中有A 个核子，则原子核的质量M 为
M mA = ③
其中kg 10
67.127-⨯=m 为一个核子的质量.
于是，核密度为 3300
34π/34πM mA m V r A r ρ=== ④ 式④表明核密度与质量数A 无关，即各种核的密度都大致相等.
(2)将m 和r 0的数值代入，得到
37m kg 103.2-⋅⨯=ρ ⑤
这一数值比地球的平均密度大到1014倍！。