大学物理第十六章原子核物理

1第16章原子核物理一、选择题1.关于核物理，下列表述中正确的是[](A)重的原子核，例如铀核（U23892），因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定(B)锂核(Li63)的核子只有6个，它比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定(C)原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定(D)以上三个表述都错误2.下列表述中错误的是[](A)由一种核素自发地变为另一种核素，同时放射出射线的现象称为放射性(B)衰变是原子核自发地放射出He42而发生的转变(C)轨道电子俘获是衰变的一种(D)几乎所有的放射性现象均伴随着射线的发射3.铀U23592核裂变释放出的能量为200Mev.设某一核电站供热的功率为1000MW，则每星期至少需要消耗铀U23592原料为[](A)3.44kg(B)5.68kg(C)12.66kg(D)7.43kg4.放射性元素的半衰期为10年，则[](A)20年后这种元素全部衰变完(B)5年后这种元素衰变掉1/4，还剩下3/4(C)即使5000年后这种元素还会剩下一小部分(D)以上三个说法都是错误的5.已知质子的质量是mp、中子的质量是mn，质子、中子组成质量为ma的氦核。则有[](A)ma2(mp+mn)(B)ma=2(mp+mn)(C)ma2(mp+mn)(D)以上三种情况均有可能6.在下述几种情况中，不能释放原子核能的是[](A)由核子组成原子核(B)核反应中产生质量亏损的核反应(C)由重核裂变成质量较小的中等核(D)由质量小的原子核组成质量较大的原子核27.原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它的四个主要组成部分是[](A)原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统(B)原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统(C)原子燃料、调速剂、碰撞系统和传热系统(D)原子燃料、中子源、原子能聚存系统和输送系统8.人们在核能的利用中获得了巨大的利益。现已建成的核电站利用的是[](A)放射性元素衰变放出的能量(B)人工放射性同位素放出的能量(C)重核裂变放出的能量(D)轻核聚变放出的能量二、填空题1.碳原子核的半径为15103m，其质量为12u.则碳原子核的平均密度是______________3mkg，这一密度是金属铜的密度的___________倍.（已知金属铜的密度为89003mkg）2.已知氢核、中子、氘核质量分别为m1、m2、m3，氢核和中子结合为氘核时释放出的能量表达式为_________________________.3.一个核反应的反应式是：N147+H21He42+C126.已知N147的质量为14.00307u，H21的质量为2.01410u，C126的质量为12.00000u，He42的质量为4.00260u.则此核反应的质量亏损为___________Mev.它是一个____________（填：吸能、放能）反应.4.已知太阳每秒辐射的能量为3.8×1026J，则其质量的减少率为__________千克/秒。5.一个能量为2.09Gev的光子，产生一个正负质子对.已知其中质子的动能为95.0Mev，则反质子的动能为Mev.6.质子、中子的氘核的质量分别为1m、2m和3m，质子和中子结合成氘核时，发出射线。已知普朗克恒量为h，真空中的光速为c，则射线的频率为____________________。7.一个π介子（静能为1350EMev）衰变成两个能量相同的光子.则每个光子能量为_____________，动量的大小为_____________，频率为_____________.8.在一定条件下，两个光子是可以转化为正负电子对的.现在如果两个光子的能量相等，要实现这种转化，光子的波长最大是_____________米.39.在94Be核和42He核内核子的平均结合能分别为6.45MeV和7.07MeV，要把94Be核分裂为两个粒子和一个中子，必须耗费的能量为_____________.10．秦山核电站的发电功率为3.0×105kW.如果1gU23592完全裂变时释放的能量为8.2×1010J，并且假定所释放的能量完全变成了电能，那么，秦山核电站每年需要消耗的“核燃料”U23592为（一年可按365天计算）。三、计算题1.将kg100.64的铁放在很深的矿井中，以完全隔断宇宙射线的影响，在铁旁边有很多探测器，只要铁核中有核子（质子和中子）发生衰变，这个事件总能被纪录下来．这个实验从1980年冬天开始到1982年夏结束，历时1.5年，一共纪录了3个核子衰变的事例．已知N0个平均寿命为的粒子经过时间后的数目为/0etNN．根据以上事实估算出核子的平均寿命和半衰期．(已知核子的质量为kg106.127,693.0ln2,当10x时，xx1e．）2.用放射源钋(Po)发射的粒子打在铍核(Be94)上，产生一种新的粒子和另一生成物，这些新粒子组成的粒子流有如下特点：(1)在任意方向的磁场中都不偏转；(2)让它与含氢物质中的静止氢核相碰撞，可把氢核击出，被击出的氢核能量为MeV7.4HE；让它与含氮物质中的静止氮核相碰撞，也可把氢核击出，被击出的氮核能量为MeV2.1NE．碰撞可视为对心完全弹性碰撞，且已知氢核与氮核的质量比为1:14．试根据以上数据求出新粒子质量与氢核质量之比，并判断此新粒子是什么粒子．3.22688Ra核经衰变转变22686Rn核，并释放出两组能量分别是4.793MeV和4.612MeV的粒子，它们分别对应于从22688Ra的同一个能级到22686Rn的激发态和基态的跃迁所发出的.同时，22688Ra的上述衰变中还观测到射线的发射，这是22686Rn从激发态到基态的跃迁发出的.试求与两组粒子相对应的22688Ra的衰变能和光子的频率.4.考古发现了古生物遗骸，测量其14C的β放射性，得到每公斤遗骸样品的放射性活度为133.3Bq，为断定该遗骸生活的年代，测量了现今仍然存活的同类生物体的14C的β放射性活度，得到每公斤样品为208.3Bq.试求该古生物遗骸生活的年代距今多少年.45.计算23290Th原子核的核子平均结合能.已知23290Th的原子质量为232.03821u，氢原子H和中子n的质量分别为1.007830u和1.008665u.6.为什么实现吸能核反应的阈能大于该反应的Q值的大小?利用对撞机为什么能大大提高引发核反应的能量利用率?7.实验上发现，如果把原子核看作A个小硬球挤在一起形成的球形，则球的半径与核的质量数A的关系是3/10ArR其中m102.1150r.(1)证明：各种原子核的密度都大致相等；(2)计算原子核的密度.