兰州大学原子核物理历年真题
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兰州大学2007~2008学年第 1学期
期末考试试卷(A卷)
课程名称:原子核物理任课教师:胡碧涛
学院:核科学与技术学院专业:核物理年级: 2004 班级核物理
姓名:校园卡号:
一.简术下列物理概念(20分)1.核素的质量过剩; 2.轨道电子俘获;
3.穆斯鲍尔效应; 4.长射程α粒子。
二.简述原子核集体运动模型的实验基础,基本思想及集体运动模型应用成功的两个例。
(15分)三.用能量1.51MeV的氘引起反应11B(d,α)9Be,在θ=90°方向测得α粒能量为6.37MeV,试求反应能Q。
(15分)四.207Pb核能级特性从下而上依次为1/2- ,5/2-,13/2+,7/2-;试画出能级图,标明最可能发生的γ跃迁类型。
(15分)五.根据原子核壳模型和β衰变理论,判断下列β跃迁的级次和子,母核基态的自旋,宇称和同位旋。
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F e→5525Mn 31H→32He (15分)
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六.Φ=1cm厚为0.5cm的金片被通量密度为1012 cm-2 s-1的热中子垂直照射圆面5min,通过197Au(n,γ)198Au反应,生成198Au(T1/2=2.7d),已知该反应的截面为98.7b,金的密度为19.3g.cm-3,试求照射结束5天时,此金片的放射活度。
(20分)。
第16章 原子核物理一、选择题1. C2. B3. D4. C5. C6. D7. A8. D二、填空题1. 171076.1⨯,131098.1⨯2. 2321)(c m m m -+3. 1.35放能4. 9102.4⨯5. 117.86. 2321`c h m m m -+7 . 67.5MeV ,67.5MeV/c ,221036.1⨯Hz8. 121042.2-⨯9. 1.49MeV10. 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(0τtN N -≈t =0时,铁核总数为 312740106.31066.1104.6⨯=⨯⨯=-Nt =1.5年时,铁核总数为 )1(300τtN N N -≈-=由此解得31310108.15.13106.3⨯=⨯⨯=-=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, 31311025.1693.0108.12ln ⨯=⨯⨯==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 212212121v 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 212212121v m mv mv += ❍ 联立 ~❍得 2N N 2H 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α粒子相对应的衰变能为α1α12264.793MeV 4.879MeV 4222A E K A ==⨯=- 与第二组α粒子相对应的衰变能为 α2α22264.612MeV 4.695MeV 4222A E K A ==⨯=- 22686Rn 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61919340.18410 1.60218910Hz 4.4510Hz 6.62610E 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0.693Tλ= 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 。
《原子物理学》经典题一、简答题【每题满分15分,满分合计60分】1、简述原子的样子(结构、大小、质量)。
答:(1)α粒子散射的实验与理论充分证明了原子具有核式结构:原子具有一个集中了原子绝大部分质量和所有正电荷但尺度较小的中心体——原子核,原子核所带正电的数值是原子序数乘单位正电荷,原子核周围散布着带负电的电子。
【9分】(2)原子半径:10-10米。
【2分】(3)原子核半径:10-15米。
【2分】(4)原子质量:10-27千克。
【2分】2、简述氢原子光谱的特征和实验规律。
答:(1)氢原子光谱是线状分离谱,谱线分为赖曼线系(紫外光区)、巴尔末线系(可见光区)、帕邢线系(近红外光区)、布喇开线系(中红外光区)、普丰德线系(远红外光区)五个线系。
【7分】(2)氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为: 【4分】 氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为两光谱项之差:()()T m T n ν=-% ——里兹并合原理。
其中,()H R T n n 2= (n 为正整数)【4分】【备注:照抄课本P26页的(1)、(2)、(3)条而且抄全的得9分】3、简述玻尔理论对氢原子光谱实验规律的解释。
2271111()1231.096775810%L H HR k n k n k n k R m νλ-==-=>=⨯其中:、为整数,、 、 、 ;; 里德堡常数答:(1)玻尔理论的三个基本假设:定态假设、频率假设、量子化假设。
【6分】(2)将氢原子的库仑作用力和势能表达式联立玻尔理论的角动量量子化和频率假设,可得:【4分】【4分】 和氢原子光谱实验规律吻合。
【1分】二、计算题【满分合计40分】1、试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。
【本题满分16分】解:电离能为i E E E 1∞=-,【4分】氢原子的能级公式n E Rhc n 2/=-,【2分】 代入,得:i H H E R hc R hc 211()1=-=∞=13.6eV 。
专题76原子核物理专题导航目录常考点原子核物理 (1)考点拓展练习 (8)常考点原子核物理【典例1】2021年3月,考古学家利用技术测定了三星堆遗址四号“祭祀坑”距今约3200年至3000年,年代区间属于商代晚期。
已知的半衰期为8267年,其衰变方程为→+,则下列判断正确的是()A.四个经过8267年一定还剩余两个B.的比结合能一定大于C.β衰变的本质是核内一个质子转化中子和电子D.β衰变过程满足动量守恒,不满足能量守恒解:A、半衰期是大量放射性原子衰变的统计规律,四个不符合统计规律,故A错误;B、β衰变的过程中释放能量,所以生成物的比结合能变大,故B正确;C、β衰变的本质是核内一个中子转化质子和电子并放出能量,故C错误;D、β衰变过程能量守恒,重力相对于内力可忽略不计,系统的动量也守恒,故D错误。
【典例2】如图所示为核反应堆的示意图,铀棒是核燃料,其反应方程为U+n→Ba+Kr+3n.用重水做慢化剂可使快中子减速,假设中子与重水中的氘核(H)每次碰撞均为弹性正碰,而且认为碰撞前氘核是静止的,则下列说法正确的是()A.铀核的比结合能比钡核的小B.该反应为热核反应C.中子与氘核碰后可原速反弹D.镉棒插入深一些可增大链式反应的速度解:A.在该核反应中,会释放出大量的能量,因为比结合能越大,原子核越稳定,可知铀核的比结合能比钡核的小,故A正确;B.该反应是重核裂变反应,不是热核反应,故B错误;C.由题意知,氘核质量数是中子的两倍,取碰撞前中子的速度方向为正方向,碰撞是弹性碰撞,根据动量守恒定律和机械能都守恒定律可得mv0=mv1+2mv2联立解得,故C错误;D.要使裂变反应更激烈一些,应使镉棒插入浅一些,让它少吸收一些中子,链式反应速度就会快一些,故D错误。
【技巧点拨】一.原子核物理发展简史二.核能及其计算对半衰期的理解(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律,对个别或少量原子核,无半衰期可言。
(2)根据半衰期的概念,可总结出公式N 余=N 原⎝⎛⎭⎫12t τ,m 余=m 原⎝⎛⎭⎫12t τ。