大學(xué)物理課后習(xí)題答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上習(xí) 題17 17.1選擇題(1) 由實驗得知，原子核的半徑R近似地與質(zhì)量數(shù)A的立方根成正比，RR0A1/3(R0是常數(shù))，由此得出： A.各原子核的密度是相同的B.在各種不同元素的原子核內(nèi)，核子間隔不同C.質(zhì)子和中子的質(zhì)量，體積近似相等D.質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例在各種不同元素的原子核內(nèi)近似相等答案：A (2) 放射性同位素有天然的和人工的兩類，其中 A.天然的輕、重核都有，人工的多為輕核 B.天然的多為重核，人工的輕、重核皆有 C.天然的多為輕核，人工的可任意選擇； D.人工的多為重核，天然的可任意選擇答案：B (3) 下述說法不正確的是： A核力具有飽和性； B核力與

2、電荷有關(guān)；C核力是短程力； D核力是強作用力。 答案：B (4) 原子核自旋角動量的確切含義應(yīng)該是： A核子自旋角動量和電子自旋角動量的矢量和；B由于核于沒有軌道角動量，故核自旋角動量意義與電子的相同；C核子自旋角動量和軌道角動量的矢量和；D原子總自旋角動量扣除電子自旋角動量的結(jié)果。答案：C (5) 欲使238U發(fā)生裂變，入射中子應(yīng)為 A熱中子； B快中子； C熱中子和快中子； D任意速度的中子。答案： B 17.2填空題(1) 原子核發(fā)生b衰變時，其電子是從 轉(zhuǎn)化為 時放出的。答案：中子; 質(zhì)子 (2) 基本粒子之間主要存在著下列三種相互作用：_、_、_ 答案：強相互作用; 電磁相互作用;

3、弱相互作用 (3) 基本粒子之間的強相互作用只是發(fā)生在_之間，強相互作用是通過交換_來實現(xiàn)的 答案：強子與強子; 介子;(4) 基本粒子的電磁相互作用是在_之間發(fā)生的，電磁相互作用是通過交換_來實現(xiàn)的 答案：帶電粒子及具有磁矩的粒子; 光子;(5) 除重子與輕子以外，所有實物粒子之間都存在弱相互作用，其強度極弱，相對其它作用是微不足道的，它只是在_和_過程中才起作用 答案： 衰變; 俘獲 17.3按照原子核的質(zhì)子中子模型，組成原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各是多少?核內(nèi)共有多少個核子?這種原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)各是多少?答：組成原子核的質(zhì)子數(shù)是，中子數(shù)是-核內(nèi)共有A個核子原子核的質(zhì)量數(shù)是A，核電荷數(shù)是

4、Z17.4原子核的體積與質(zhì)量數(shù)之間有何關(guān)系?這關(guān)系說明什么?答：實驗表明，把原子核看成球體，其半徑R與質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系為，說明原子核的體積與質(zhì)量數(shù)A成正比關(guān)系這一關(guān)系說明一切原子核中核物質(zhì)的密度是一個常數(shù)即單位體積內(nèi)核子數(shù)近似相等，并由此推知核的平均結(jié)合能相等結(jié)合能正比于核子數(shù)，就表明核力是短程力如果核力象庫侖力那樣，按照靜電能的公式，結(jié)合能與核子數(shù)A的平方成正比，而不是與A成正比17.5什么叫原子核的質(zhì)量虧損?如果原子核的質(zhì)量虧損是m，其平均結(jié)合能是多少?答：原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，它們的差額稱為原子核的質(zhì)量虧損設(shè)原子核的質(zhì)量為，原子核的質(zhì)量虧損為:平均結(jié)合能為 17.6已

5、知Th的原子質(zhì)量為232.03821u，計算其原子核的平均結(jié)合能解：結(jié)合能為 原子 M=232.03821u, Z=90, A=232.氫原子質(zhì)量 mH=1.u，mn=1.u.平均結(jié)合能為 17.7什么叫核磁矩?什么叫核磁子()? 核磁子和玻爾磁子有何相似之處?有何區(qū)別?質(zhì)子的磁矩等于多少核磁子?平常用來衡量核磁矩大小的核磁矩的物理意義是什么?它和核的g因子、核自旋量子數(shù)的關(guān)系是什么?答：原子核自旋運動的磁矩叫核磁矩，核磁子是原子核磁矩的單位，定義為：式中是質(zhì)子的質(zhì)量核磁子與玻爾磁子形式上相似，玻爾磁子定義為，式中是電子的質(zhì)量質(zhì)子的磁矩不等于質(zhì)子的磁矩平常用來衡量核磁矩大小的是核磁矩在外磁場方

6、向分量的最大值，它和原子核因子、自旋量子數(shù)的關(guān)系是17.8核自旋量子數(shù)等于整數(shù)或半奇整數(shù)是由核的什么性質(zhì)決定?核磁矩與核自旋角動量有什么關(guān)系?核磁矩的正負是如何規(guī)定的?答：原子核是由質(zhì)子和中子組成質(zhì)子和中子的自旋均為因此組成原子核的質(zhì)子和中子數(shù)的奇、偶數(shù)決定了核自旋量子數(shù)為零或的奇、偶倍數(shù)核磁矩與自旋角動量的關(guān)系是： 的正負取決于的正負當與平行時為正，當與反平行時，為負17.9什么叫核磁共振?怎樣利用核磁共振來測量核磁矩?答：原子核置于磁場中，磁場和核磁矩相互作用的附加能量使原子核能級發(fā)生分裂當核在電磁輻射場中時，輻射場是光子組成的，當光子的能量等于核能級間隔時，原子核便吸收電磁場的能量，稱為

7、共振吸收，這一現(xiàn)象稱為核磁共振在磁場中核能級間隔為：共振吸收時，通常用核磁矩在磁場方向分量的最大值來衡量磁矩的大小,，則有 ，已測出，現(xiàn)測得就可以算出17.10什么叫核力?核力具有哪些主要性質(zhì)?答：組成原子核的核子之間的強相互作用力稱為核力核力的主要性質(zhì)：(1)是強相互作用力，主要是引力(2)是短程力，作用距離小于, (3)核力與核子的帶電狀況無關(guān)(4)具有飽和性17.11什么叫放射性衰變?，射線是什么粒子流?寫出U的衰變和Th的衰變的表示式寫出衰變和衰變的位移定則答：不穩(wěn)定的原子核都會自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種核而同時放出射線，這種變化叫放射性衰變射線是帶正電的氦核粒子流，射線是高速運動的正、負電子

8、流，射線是光子流衰變和衰變的位移定則為：衰變 衰變 17.12什么叫原子核的穩(wěn)定性?哪些經(jīng)驗規(guī)則可以預(yù)測核的穩(wěn)定性?答：原子核的穩(wěn)定性是指原子核不會自發(fā)地從核中發(fā)出射線而轉(zhuǎn)變成另一種原子核的性質(zhì)以下經(jīng)驗規(guī)則可預(yù)測核的穩(wěn)定性：(1)原子序數(shù)大于的核是不穩(wěn)定的(2)原子序數(shù)小于的核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都是偶數(shù)的核穩(wěn)定 (3)質(zhì)子或中子數(shù)等于幻數(shù)、的原子核特別穩(wěn)定(4)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比的核穩(wěn)定比值越大，穩(wěn)定性越差17.13寫出放射性衰變定律的公式衰變常數(shù)的物理意義是什么?什么叫半衰期? 和有什么關(guān)系?什么叫平均壽命?它和半衰期、和有什么關(guān)系?答：，衰變常數(shù)的物理意義是:表示在某時刻，單位時間內(nèi)衰變的原

9、子數(shù)與該時刻原子核數(shù)的比值是表征衰變快慢的物理常數(shù)原子核每衰變一半所需的時間叫半衰期平均壽命是每個原子核衰變前存在時間的平均值17.14測得地殼中鈾元素U只占0.72%，其余為U，已知U的半衰期為4.468y，U的半衰期為7.038y，設(shè)地球形成時地殼中的U和U是同樣多，試估計地球的年齡解：按半衰期 對: 對: 按衰變定律，可得17.15放射性同位素主要應(yīng)用有哪些?答：放射性同位素主要在以下幾個方面應(yīng)用較廣泛：醫(yī)學(xué)上用于放射性治療和診斷；工業(yè)上用于無損檢測；農(nóng)業(yè)上用放射性育種；考古學(xué)、地質(zhì)學(xué)中用于計算生物或地質(zhì)年代；生物學(xué)中作示蹤原子等等17.16為什么重核裂變或輕核聚變能夠放出原子核能?答：

10、輕核和重核的平均結(jié)合能較小，而中等質(zhì)量的核平均結(jié)合能較大，因此將重核裂變成兩個中等質(zhì)量的核或輕核聚變成質(zhì)量數(shù)較大的核時平均結(jié)合能升高，從而放出核能17.17原子核裂變的熱中子反應(yīng)堆主要由哪幾部分組成?它們各起什么作用?答：熱中子反應(yīng)堆的主要組成部份有堆芯、中子反射層、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、防護層堆芯是放置核燃料和中子減速劑的核心部份，維持可控鏈式反應(yīng)，釋放原子核能冷卻系統(tǒng)與換能系統(tǒng)合二為一，再通過冷卻系統(tǒng)將堆芯釋放出的核能輸送到堆芯以外控制系統(tǒng)是通過控制棒插入堆芯的長度，控制參加反應(yīng)的中子數(shù)，使反應(yīng)堆保持穩(wěn)定的功率中子反射層是阻擋中子從反應(yīng)堆中逸出防護層是反應(yīng)堆的安全屏障17.18試舉出在自然界

11、中存在負能態(tài)的例子這些狀態(tài)與狄拉克的負能態(tài)有什么區(qū)別?答：例如物體在引力場中所具有的引力勢能；正電荷在負電荷電場中的靜電能，都是自然界中的負能態(tài)這些負能態(tài)是能夠觀測到的，具有可觀測效應(yīng)狄拉克的負能態(tài)是觀測不到的，沒有可觀測效應(yīng)17.19將3MeV能量的光子引入狄拉克真空，結(jié)果產(chǎn)生1MeV的電子，此時還將產(chǎn)生什么?它的能量是多少?答：把能量大于電子靜能兩倍的光子引入真空，它有可能被負能量電子的一個電子所吸收，吸收了這么多能量的電子有可能越過禁區(qū)而躍遷到正能量區(qū)，并表現(xiàn)為一個正能量的負電子；同時，留下的空穴表現(xiàn)為一個正能量的正電子這一過程稱為電子偶的產(chǎn)生，可寫為按題意，根據(jù)能量守恒，正電子的能量為17.20試證明任何能量的光子在真空中都不可能產(chǎn)生正、負