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（U 23892）
，因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
(B) 锂核(Li 6
3)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) β衰变是原子核自发地放射出He 4
2而发生的转变
(C) 轨道电子俘获是β衰变的一种
(D) 几乎所有的放射性现象均伴随着γ射线的发射
3. 铀U 235
92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U 235
92原料为
[ ] (A) 3.44kg (B) 5.68kg
(C) 12.66kg (D) 7.43kg
4. 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m p 、中子的质量是m n ，质子、中子组成质量为m a 的氦核。则有
[ ] (A) m a > 2(m p +m n )
(B) m a =2(m p +m n ) (C) m a < 2(m p +m n ) (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
7. 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1510
3-?m ，其质量为12u.则碳原子核的平均密度是______________3m kg -?，这一密度是金属铜的密度的___________倍.（已知金属铜的密度为89003m kg -?）
2. 已知氢核、中子、氘核质量分别为m 1、m 2、m 3，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：N 14
7+H 21→He 42+C 126.已知N 147的质量为14.00307u ，
H 2
1的质量为2.01410u ，C 126
的质量为12.00000u ，He 42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γ射线。已知普朗克 恒量为h ，真空中的光速为c ，则γ射线的频率为____________________。
7. 一个π介子（静能为1350=E Mev ）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.
9. 在94Be 核和42
He 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α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1g U 235
92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”U 23592为 （一年可按365天计算）
。 三、计算题
1. 将kg 100.64?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N 0个平均寿命为τ的粒子经过时间后的数目为τ/0e t N N =．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kg 106.127-?, 693.0ln2=, 当10<< 2. 用放射源钋(Po)发射的α粒子打在铍核(Be 94)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MeV 7.4H =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MeV 2.1N =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. 226 88Ra 核经α衰变转变226 86Rn 核， 并释放出两组能量分别是4.793MeV 和4.612MeV 的α粒子，它们分别对应于从226 88Ra 的同一个能级到22686Rn 的激发态和基态的跃迁所发出的. 同时，226 88Ra 的上述衰变中还观测到γ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α粒子相对应的226 88Ra 的衰变能和γ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. 5. 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 3/10A r R = 其中m 102.1150-?=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.
相关主题
文本预览