核物理答案

第一章1-3.试计算核素He和Li，并对比结合能之差别作讨论。

1-4.试计算Zr，Zr，Zr，三个核素的中子分离能；比较这三个分离能，可得出什么重要结论？1-5.求出U的平均结合能；如果近似假定中等质量原子核的平均结合能为8.5MeV，试估计一个U核分裂成两个相同的中等原子核时，能放出多少能量？1-6.试由质量半经验公式，试计算Ca和Co的质量，并与实验值进行比较。

1-7.利用质量半经验公式来推导稳定核素的电荷数Z与质量数A的关系式，并与β稳定线的经验公式作比较？1-8.试利用镜核（A相同，中子数N和质子数Z互换的一对核）N和C质量差以及质量半经验公式来近似估算原子核半径参量r。

1-11.在核磁共振法研究原子Mg的基态（Iπ=5/2+）的磁特性实验中，当恒定磁场的强度B0=5.4×103Gs以及高频磁场的频率为v=1.40MHz时，发现了能量的共振吸收，试求gI因子及核磁矩。

1-12.假定核电荷Ze均匀分布在两个主轴分别为a和c（c沿对称轴）的旋转椭球内，试推导公式（1.6.6）。

（Q=2Z（c2-a2））5第二章2-1.核力有哪些主要性质？对每一种性质，要求举一个实验事实。

2-3.试计算从N 715O 816F 917中取出一个质子所需的能量；并进行比较，从中可得出什么结论？2-4.由质量半经验公式估算O 17和F 17的基态质量差，并与实验值比较。

（r0取1.4fm ）2-5.根据壳层模型决定下列一些核的基态自旋和宇称：He 23，Li 37，Mg 1225，K 1941，Cu 2963，Kr 3683，Sb 51123，Pb 82209.2-6.实验测得He 25的最低三个能级Iπ为3/2-（基态），1/2-和3/2+；测得Ni 2857的最低4个能级的Iπ为3/2-（基态），5/2-，1/2-和7/2-，试与单粒子壳模型的预言相比较，并对比较结果作出定性说明。

第三章3-1.一个放射性核素的平均寿命为10d ，试问经过5天衰变的数目以及在第五天内发生衰变的数目是原来的多少（百分比）？3-2.已知1mg U 238每分钟放出740个α粒子，试计算1g U 238的放射性强度（T=4.5R10^9年）。

第一章 习题答案1-1 当电子的速度为18105.2-⨯ms 时，它的动能和总能量各为多少？答：总能量 ()MeV ....c v c m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能 ()MeV c v c m T e 413.011122=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--= 1-2.将α粒子的速度加速至光速的0.95时，α粒子的质量为多少？答：α粒子的静止质量()()()u M m M m e 0026.44940.9314,244,224,20=∆+=≈-= α粒子的质量 g u m m 2322010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=-=βα1-4 kg 1的水从C 00升高到C 0100，质量增加了多少？答：kg 1的水从C 00升高到C 0100需做功为J t cm E 510184.41001184.4⨯=⨯⨯=∆=∆。

()kg c E m 1228521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==()()u .U M ;u .U M 045582236043944235236235==试计算U-239,U-236最后一个中子的结合能。

答：最后一个中子的结合能()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 774845126023992238922399222==⋅-+=()()()[]MeV .uc .c ,M m ,M ,B n n 54556007027023692235922369222==⋅-+= 也可用书中的质量剩余()A ,Z ∆：()()()()MeV ....,n ,,B n 806457250071830747239922389223992=-+=∆-∆+∆= ()()()()MeV ....,n ,,B n 545644242071891640236922359223692=-+=∆-∆+∆=其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。

原子核物理试题及答案一、选择题1. 原子核由什么粒子组成？A. 电子B. 质子和中子C. 质子和电子D. 中子和电子答案：B2. 放射性衰变过程中，原子核的哪种性质会发生变化？A. 质量数B. 电荷数C. 核外电子数D. 核内质子数答案：A3. 下列哪种粒子的发现证实了原子核内部结构的存在？A. α粒子B. β粒子C. γ射线D. X射线答案：A4. 原子核的稳定性与哪种因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子数与中子数的比例D. 核外电子数答案：C5. 原子核的结合能与哪种因素有关？A. 原子核的质量B. 原子核的电荷数C. 原子核的体积D. 原子核的表面答案：A二、填空题1. 原子核的组成粒子中，带正电的是______，带负电的是______。

答案：质子；电子2. 放射性同位素的半衰期是指放射性物质的原子核数量减少到原来的______所需的时间。

答案：一半3. 原子核的结合能与原子核的质量亏损有关，质量亏损越大，结合能______。

答案：越大4. 核裂变是指重原子核在吸收中子后，分裂成两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量的______。

答案：能量5. 核聚变是指轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，同时释放出______。

答案：能量三、简答题1. 请简述原子核的组成及其性质。

答案：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。

原子核的性质包括质量数、电荷数、结合能等。

2. 放射性衰变有哪几种类型？请分别简述其特点。

答案：放射性衰变主要有α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。

α衰变是原子核放出α粒子（由两个质子和两个中子组成）的过程，导致原子核质量数减少4，电荷数减少2；β衰变是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被放出，导致原子核电荷数增加1；γ射线是原子核在能量状态变化时放出的高能光子，不改变原子核的质量数和电荷数。

3. 核裂变和核聚变有何不同？答案：核裂变是重原子核在吸收中子后分裂成两个或多个较轻原子核的过程，释放出能量；核聚变是轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，也释放出能量。

第一章测试1.具有相同质子数Z和中子数N的一类原子，称为一种核素。

A:对B:错答案:B2.质子数相同，中子数不同的核素，为同位素。

A:错B:对答案:B3.同位旋是认为原子核的质子态和中子态是处于不同电荷状态的相同的粒子，处于正的电荷态的是质子处于负的电荷状态的是中子。

为了描述核子的质子态和中子态而引入的算符。

A:错B:对答案:B4.实验测得某元素的特征Kα线的能量为7.88 keV，则该元素的原子序数Z为（）。

A:28B:30C:29D:27答案:C5.已知12C的第一激发态的同位旋量子数T=1，它与下列哪两个核的什么态组成同位旋三重态？A:16OB:7LiC:12BeD:12N答案:AD第二章测试1.比结合能——原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量。

用于表示原子核结合松紧程度。

A:错B:对答案:B2.放射性原子核数衰减到原来数目的一半所需要的时间是半衰期。

A:错B:对答案:B3.质量亏损是组成某一原子核的核外电子质量与该原子核质量之差。

A:错B:对答案:A4.经测定一出土古尸的14C的相对含量为现代人的80%，该古人的死亡年代为（）。

A:公元1.55年B:公元155年C:公元1550年D:公元15.5年答案:B5.已知人体的碳含量为18.25%，问体重为63 kg的人体相当于活度为多少贝可勒尔和多少微居里的放射源（）。

A:2.65Bq,0.072μCiB:2.65Bq,0.72μCiC:26.5Bq,0.072μCiD:265Bq,0.72μCi答案:A第三章测试1.短射程α粒子是指母核的激发态到子核的基态放出的α粒子。

A:错B:对答案:A2.长射程α粒子是指母核的基态发射到子核的激发态的α粒子。

A:对B:错答案:B3.一块质量为0.5 kg的核燃料纯239Pu，试计算这块核燃料存放时由于衰变放出的功率为（）。

A:0.96WB:960WC:96WD:9.6W答案:A4.利用核素质量，则226Ra的衰变能和粒子的动能分别为（）。

第一章1、微观截面：△I＝－σIN△x，σ为比例常数，称为微观截面，它与靶核的性质和中子的能量有关。

σ是表示平均一个给定能量的入射中子与一个靶核发生作用概率大小的一种度量。

宏观截面：∑＝Nσ，把∑称为宏观截面，宏观截面是一个中子与单位体积内所有原子核发生核反应的平均概率大小的一种度量。

2、平均自由程：中子与原子核发生某种反应之前所穿行的平均距离。

3、中子密度：单位体积内的中子数，用n表示。

4、核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数，用R表示，便等于R＝nv∑ 中子/m3•s，R叫做核反应率。

5、中子通量密度：等于该点的中子密度与相应中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。

中子通量密度是该点沿空间各个反向的微分中子束强度之和。

中子注量率＝中子通量密度。

它的大小反映堆芯内核反应率的大小，因此也反映出堆的功率水平。

6、俘获-裂变比：α＝σr/σf，辐射俘获截面与裂变截面只比。

α与裂变同位素种类和中子能量有关。

7、有效裂变中子数：燃料核每吸收一个中子后平均放出的中子数，用η表示。

8、顺发中子：裂变反应时，99%以上的中子是在裂变瞬间（约10ˇ-14次方s）发射出来的，把这些中子叫顺发中子。

9、缓发中子：有小于1%的中子（对235U裂变，约有0.65%）是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫做缓发中子。

像87Br这种裂变碎片，在衰变过程中能够产生缓发中子，通常叫做缓发中子先驱核。

10、四因子公式：k∞＝εpfη。

第二章1慢化能力：.只有当中子与核发生散射碰撞时，才有可能使中子的能量降低。

因此要求慢化剂应同时具有较大的宏观散射截面∑s和平均对数能降ξ。

通常把乘积ξ∑s叫做慢化剂的慢化能力。

2.慢化比：我们定义ξ∑s/∑a叫做慢化比。

从反应堆物理观点来看，它是表示慢化剂优劣的一个重要参数，好的慢化剂不近应具有较大的ξ∑s值，还应该具有较大的慢化比。

3.慢化剂的选择：除了要求有大的慢化能力外，从减少中子损失的角度显然还要求慢化剂应具有小的吸收截面。

2024高考物理核物理学基础习题及答案一、选择题1. 下列哪个是粒子物理的研究对象？A) 声音 B) 光 C) 原子核 D) 电动力学答案：C) 原子核2. 下列哪个不属于核反应？A) α衰变B) β衰变 C) 核裂变 D) 分子振动答案：D) 分子振动3. 质子和中子的质量比约为：A) 2:1 B) 3:1 C) 4:1 D) 1:1答案：A) 2:14. 以下哪类粒子属于费米子？A) 光子 B) 中子C) α粒子D) β粒子答案：B) 中子和D) β粒子5. 下列哪个是造成核辐射的主要原因？A) 电磁辐射 B) 引力作用 C) 原子核稳定性 D) 电子运动答案：C) 原子核稳定性二、填空题1. 电子在原子核附近形成的轨道称为_________。

答案：能级2. 具有相同质子数但中子数不同的核称为_________。

答案：同位素3. _________是最轻的稳定粒子。

答案：电子4. 核能是源于_________。

答案：核反应5. 核电子以光速的_________，如果用最快速度的飞机旅行，需要_________。

答案：3x10^8 m/s；1秒三、解答题1. 请简要解释什么是核聚变和核裂变，并分别举一个实际应用的例子。

答案：核聚变是指轻核融合成重核的过程，其中包括太阳光和氢弹爆炸等现象。

例如，氢弹爆炸中，氢原子核和氘原子核聚变形成氦原子核，并释放出巨大能量。

核裂变是指重核分裂成轻核的过程，其中包括核反应堆的运行和原子弹爆炸等现象。

例如，在核反应堆中，铀-235原子核裂变成若干个中子和两个裂变产物核，并释放出大量能量。

2. 请解释什么是质能等效，并给出一个实际应用的例子。

答案：质能等效是指质量和能量之间的转换关系，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，质量与能量是可以相互转化的。

一个实际应用的例子是核电站中的核裂变。

在核裂变过程中，少量的质量转化为巨大的能量。

核裂变过程中释放出的能量被用来加热水，蒸汽产生后驱动涡轮发电机转动，最终产生电能。

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-5）第六部分原子物理专题6.10 原子核物理（基础篇）一．选择题1．（2020四川眉山二诊）地光是在地震前夕出现在天边的一种奇特的发光现象，它是放射性元素氡因衰变释放大量的带电粒子，通过岩石裂隙向大气中集中释放而形成的。

已知氡22286Rn的半衰期为3.82d，经衰变后产生一系列子体，最后变成稳定的20682Pb，在这一过程中A. 要经过4 次α衰变和4 次β衰变B. 要经过4 次α衰变和6 次β衰变C. 氡核22286Rn的中子数为86，质子数为136D. 标号为a、b、c、d 的4 个氡核22286Rn经3.82d 后一定剩下2 个核未衰变【参考答案】A【名师解析】原子核衰变，一次α衰变，核电荷数减少2，质量数减少4；一次β衰变，核电荷数增加1，质量数不变；所以氡22286Rn经过一系列衰变最后变成稳定的20686Pb要经过n=222-2064=4次α衰变，经过4次β衰变，选项A正确B错误；氡核22286Rn的质子数为86，中子数222-86= 136，选项C错误；由于半衰期是对大量原子核的统计规律，对几个原子核没有意义，所以标号为a、b、c、d 的 4 个氡核22286Rn经3.82d 后不一定剩下 2 个核未衰变，选项D错误。

2. （2020全国I卷高考仿真模拟1）下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A.γ射线是高速运动的电子流B.氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.210 83Bi的半衰期是5天，100克210 83Bi经过10天后还剩下50克【参考答案】B【名师解析】β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A错误.氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确.太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的210 83Bi 为100×1()2t τ g ＝100×(12)2 g ＝25 g ，选项D 错误. 3.（2020年4月贵州模拟）核反应方程为U 23892→323490Th x +，根据方程提供的信息，下例说法中正确的是（ ）A.方程中的x 3表示的是电子B.方程表示的是原子的裂变C.这种核反应的变化是自发的，与原子所处的物理化学状态无关D.这种核反应没有质量亏损【参考答案】C【命题意图】考查原子核的衰变规律和核反应方程等必备知识。

1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭'C 放射的，其动能为67.6810×电子伏特。

散射物质是原子序数79Z =的金箔。

试问散射角150οθ=所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式：2222442K Mv ctg b b ZeZeαθπεπε==得到：2192150152212619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)Ze ctg ctg b K οθαπεπ−−−××===××××××米式中212K Mv α=是α粒子的功能。

1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为2202121()(1)4sinmZe r Mv θπε+ ，试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202121()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο−−×××=×××+×××143.0210−×米1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。

问质子与金箔。

问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。

当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

根据上面的分析可得：220min124pZe Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε=19291361979(1.6010)910 1.141010 1.6010−−−××=××=×××米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410−×米。