原子物理第十章

第十章  原子核 一、学习要点 １．原子核的基本性质 （１）质量数Ａ和电荷数Ｚ； （２）核由Ａ个核子组成，其中Ｚ个质子（p）和N=Ａ－Ｚ个中子（n）； （３）原子核的大小:Ｒ＝r0A1/3 , r0 (1.1~1.3)10-15 m ，=1014 t/m3═常数 (4）核磁矩： , 核磁子 (5)原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线 E= [Zmp+(A-Z)mn-MN]c2=[ZMH+(A-Z)mn-MA]c2， 1uc2=931.5MeV ， 2.核的放射性衰变： （1）、、射线的性质 （2）指数衰变规律： ， ， ， 放射性活度： （3）放射系 （4）衰变（位移定律、衰变能、条件、核能级） （5）衰变：能谱与中微子理论；-衰变、+衰变、轨道电子俘获（EC）（K俘获）（位移定则，衰变能，条件，核能级等） （6）衰变：跃迁、内转换； 3．核力：性质、汤川秀树介子理论； 4．原子核结构模型：(了解) （1）液滴模型 （2）外斯塞格质量（结合能）半经验公式 （3）壳层模型 5．核反应 （1）守恒定律 （2）核反应能及核反应阈能及其计算 （3）核反应截面和核反应机制 （4）核反应类型 （5）重核裂变（裂变方程、裂变能、裂变理论、链式反应） （7）轻核裂变（聚变能、热核聚变的条件、类型等） 二、基本练习 1．选择题： (1)原子核的大小同原子的大小相比，其R核／R原的数量级应为： A．105        B.103      C.10-3      D.10-5 (2)原子核可近似看成一个球形，其半径R可用下述公式来描述： A.R＝r0A1/3    B. R＝r0A2/3    C. R＝     D.R= (3)试估计核密度是多少g/cm3？ A.10；      B.1012      C.1014        D.1017 (4)核外电子的总角动量 ,原子核的总角动量 ,则原子的总角动量 ,其中F为原子的总角动量量子数,其取值为 A.4,3,2,1;    B.3,2,1;      C.2,1,0,-1,-2;    D.5,4,3,2,1 (5)氘核每个核子的平均结合能为1.11MeV,氦核每个核子的平均结合能为7.07 MeV.有两个氘核结合成一个氦核时 A.放出能量23.84 MeV;        B.吸收能量23.84 MeV; C.放出能量26.06 MeV;        D.吸收能量5.96 MeV, (6)由A个核子组成的原子核的结合能为 ,其中 指 A.Z个质子和A-Z个中子的静止质量之差；    B.A个核子的运动质量和核运动质量之差; C. A个核子的运动质量和核静止质量之差；  D. A个核子的静止质量和核静止质量之差 (7)原子核平均结合能以中等核最大, 其值大约为 A.8.5~7.5MeV；      B.7.5~7.7MeV；    C.7.7~8.7MeV；    D.8.5~8.7MeV (8)原子核的平均结合能随A的变化呈现出下列规律 A.中等核最大,一般在7.5~8.0 MeV ;  B.随A的增加逐渐增加,最大值约为8.5 MeV ; C. 中等核最大，一般在8.5-8.7 MeV；  D.以中等核最大，轻核次之，重核最小. (9)放射性原子核衰变的基本规律是 ,式中N代表的物理意义是 A. t时刻衰变掉的核数；          B. t=0时刻的核数; C. t时刻尚未衰变的核数；        D. t时刻子核的数目. (10)已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的 A.5倍;        B.10倍;      C.4倍;        D.8倍. (11) Kr样品的原子核数N0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为 A.N0/9；        B. N0/2；        C. N0/3；        D. N0/6. (12)若以居里为单位,在t时刻有N个核,其衰变常数为的核素的放射性强度为 A. N/3.71010 ；    B. N3.71010；      C. N ；      D. Ne-t. (13)天然放射性铀系的始祖元素是 U,最后该系形成稳定的核是 Pb,那么铀系共经过多少次衰变? A.59；      B.8；      C.51；      D.10. (14)在衰变过程中,若粒子质量为M ,反冲核质量为Mr,则衰变能E0和粒子的动能E有如下关系 A. ；        B. ; C. ；        D. . （15）在衰变中从能,量或静止质量角度考虑能发生+和K俘获的关系是： A．能发生必须能发生K俘获  B．能发生不一定能发生K俘获 C．能发生k俘获必能发生    D．还要考虑其他条件才能判断 （16）发生+衰变的条件是 A.M(A,Z)＞M(A,Z－1)＋me;  B.M(A,Z)＞M(A,Z＋1)＋2me; C. M(A,Z)＞M(A,Z－1);    D. M(A,Z)＞M(A,Z－1)＋2me (17) 发生－衰变的条件是 A.M(A,Z)＞M(A,Z＋1)＋me;      B.M(A,Z)＞M(A,Z＋1)－me; C.M(A,Z)＞M(A,Z＋1);          D.M(A,Z)＞M(A,Z＋1)＋2me. (18)已知74Be的原子量为7.016290, 73Li的原子量为7.016004,从能量角度74Be： A．能发生+衰变也可能发生K俘获；      B．仅能发生－衰变; C．仅能发生K俘获 ;                      D．仅能发生+衰变. (19)衰变中的内转换电子的产生原因是： A．核放出的射线使原子壳层中的电子被击出； B．核的电磁场与壳层电子的相互作用而释放电子； C．由壳层电子跃迁产生的射线再将另一电子击出； D．同俄歇电子产生原因相同 (20)在原子核发生衰变过程中,下述过程可产生俄歇电子 A．－和跃迁； B. +和K俘获； C. K俘获和内转换（内变换）； D.内转换和－ (21)以下五个试验：1.X射线 ，2.内转换，  3.康普顿效应 ，4.光电效应 ，5.俄歇电子. 问那两个可证实K俘获过程的存在： A .1 和2      B .4和2    C.1 和 3  D.1 和 5 (22)历史上发现的第一核反应是： A .P+73Li242He为吸能反应；      B. +147N178O+p为放能反应; C.p+73Li242He为放能反应；      D. +147N178O+p为吸能反应. (23)历史上利用人工加速所产生的第一个核反应方程是： A．147N（，p）178O,为放能反应;    B .147N（，p）178O,为吸能反应; C .73Li（p, ）42He,为放能反应;        D. 73Li（p ,c）42He,为吸能反应 (24)在核反应63Li+21H242He中,已知反应能为22.4MeV,测得21H的能量是4.0MeV若生成的两个粒子能量相等，其数值为： A．9.2MeV；  B.26.4MeV；  C.13.2MeV；  D.18.4MeV. (25)在核反应94Be+11H95B+01n中反应能为-1.84MeV,入射电子的阈能为： A.0MeV；    B.1.66MeV；    C.1.84MeV；  D.2.04MeV; (26)用能量为1.15MeV氘粒子引起11B（d，）9Be反应,在方向测得出射粒子能量为6.３7MeV,则反应能为： Ａ.６MeV    B. 8.03MeV    C .4MeV      D.4.03MeV (27)已知核2H、3H、4He的比结合能分别为1.11MeV、2.83MeV、7.07MeV，则核反应2H+3H、4He+n的反应能为 A.3.13MeV  B. 17.56MeV    C.-3.13MeV  D .–17.56MeV (28)一个235U发生裂变，其裂变碎片的质量数为下列哪一组几率最大？ A.118 ,118；    B.72 , 162 ;    C. 96, 140 ;    D.118,72. (29)235U核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe和9438Sr核,还产生另外什么粒子？ A.两个中子;  B.一个氘核;    C.一个氘核和一个质子;  D.三个中子. (30)一个235U吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为 A.8MeV；      B. 100MeV；    C .200MeV；  D.93.1MeV. (31)核力的力程数量级（以米为单位） A .10-15；      B. 10-18；      C.10-10；    D. 10-13. （32）下述哪一个说法是不正确的? A.核力具有饱和性;  B.核力与电荷有关;  C.核力是短程力;  D.核力是交换力. (33)核力具有以下性质： A.是具有饱和性的交换力;    B.大小与电荷有关; C.仅仅有有心力;            D.子是核力场中的量子. （34）汤川介子理论认为核力是交换下列粒子而产生： A.电子和中微子;    B. ；      C.,0;      D.胶子 2．简答题 （1）解释下列概念：、核衰变能、核反应能、裂变能、聚变能、链式反应、热核反应、核反应阈能、、K俘获、俄歇电子、内转换、. 内转换电子. （2）何谓衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性强度？放射性核素的衰变规律如何？ （3） 能谱有何特点？如何解释？ （5）原子核的平均结合能曲线有何特点？ （6）某原子 的质量小于 的质量，但大于 的质量，从能量的角度考虑，该核能发生何种衰变？ 4．计算题 (1)算出73Li（p, ）42He的反应能.已知：11H ：1.007825u, 42He:4.002603u, 73Li:7.015999u.（放能：17.35MeV） (2)第一题中,如果以1MeV的质子打击Li,问在垂直于质子束的方向观测到42He的能量有多大?（9.175MeV） (3)以能量E1=0.6MeV的氘核轰击氘靶放出中子：(a)写出这时发生的核反应式；(b)由氘核放出的中子方向与氘核入射方向垂直时,试计算中子的能量E2?(2.58MeV)