2022年大学物理第十七章课后答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载习题十七17-1 依据原子核的质子一中子模型,组成原子核A ZX的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？答：组成原子核AX的质子数是Z ,中子数是AZ核内共有A 个核子原子核的质量Z数是 A ,核电荷数是Z 17-2 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？1答：试验说明,把原子核看成球体,其半径 R 与质量数 A 的关系为 R R 0A 3,说明原子核的体积与质量数 A 成正比关系 这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数即单位体积内核子数近似相等,并由此推知核的平均

2、结合能相等结合能正比于核子数,就表明核力是短程力假如核力象库仑力那样,依据静电能的公式,结合能与核子数 A 的平方成正比,而不是与 A 成正比A17-3 什么叫原子核的质量亏损？假如原子核 Z X 的质量亏损是 m ,其平均结合能是多少？解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和,它们的差额称为原子核的质量亏损设原子核的质量为 M x,原子核 Z AX 的质量亏损为 : m Zm p A Z m n M x2E 0 E mc平均结合能为 A A23217-4 已知 90 Th 的原子质量为 232.03821 u,运算其原子核的平均结合能 . 解：结合能为 E Zm H A Z m n M

3、 931 5. MeV23290 Th 原子 M 232 . 03821 u , Z 90 , A 232 , 氢原子质量 m H .1 007825 u,mn 1 . 008665 u E 90 1 . 007825 232 90 1 . 008665 232 . 03821 931 5. MeV1.766.56 MeV E 1766 . 56E 0 7 . 614 MeV平均结合能为 A 23217-5 什么叫核磁矩？什么叫核磁子（N ）？核磁子 N 和玻尔磁子 B 有何相像之处？有何区分？质子的磁矩等于多少核磁子？平常用来衡量核磁矩大小的核磁矩 I 的物理意义是什么？它和核的 g 因子、

4、核自旋量子数的关系是什么？解：原子核自旋运动的磁矩叫核磁矩,核磁子是原子核磁矩的单位,定义为：eh 1 27 2N B 5 . 05 . 10 A m4 m p 1836 . 1ehB式中 m 是质子的质量核磁子与玻尔磁子形式上相像,玻尔磁子定义为 4 m e,式中 m 是电子的质量质子的磁矩不等于 N 质子的磁矩 P 2 . 79273 N平常用来衡量核磁矩大小的是核磁矩在外磁场方向重量的最大值 I ,它和原子核 g 因子、自旋量子数的关系是 I g I I N17-6 核自旋量子数等于整数或半奇整数是由核的什么性质打算？核磁矩与核自旋角动量有名师归纳总结 - - - - - - -第 1

5、页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载什么关系？核磁矩的正负是如何规定的？1解：原子核是由质子和中子组成质子和中子的自旋均为2因此组成原子核的质子和中1子数的奇、偶数打算了核自旋量子数为零或2的奇、偶倍数核磁矩与自旋角动量的关系是：I 的正负取决于g 的正负当IgI2epP II 为正,当I 与IP反平行时,I 为mI 与IP平行时负17-7 什么叫核磁共振？怎样利用核磁共振来测量核磁矩？解：原子核置于磁场中,磁场和核磁矩相互作用的附加能量使原子核能级发生分裂当核在电磁辐射场中时,辐射场是光子组成的,当光子的能量hv 等于核能级间隔时,原子核便吸收电

6、磁场的能量,称为共振吸取,这一现象称为核磁共振在磁场中核能级间隔为：hEgINB,IgIIN,就有共振吸取时,hEgINB通常用核磁矩在磁场方向重量的最大值I 来衡量磁矩的大小IIBIIh,已测出 I ,现测得 B 就可以算出I B17-8 什么叫核力？核力具有哪些主要性质？答：组成原子核的核子之间的强相互作用力称为核力核力的主要性质：1 是强相互作用力,主要是引力2 是短程力,作用距离小于1015m, 238U的衰变和234 90 Th的3 核力与核子的带电状况无关4 具有饱和性17-9 什么叫放谢性衰变？,射线是什么粒子流？写出90衰变的表示式 . 写出衰变和衰变的位移定就. 解：不稳固的

7、原子核都会自发地转变成另一种核而同时放出射线,这种变化叫放射性衰变射线是带正电的氦核4He粒子流,射线是高速运动的正、负电子流,射线是光2子流238 92234Th4He902234 90Th234Pa01e e91衰变和衰变的位移定就为：A4Y4He衰变AXzz22衰变的位移定就为：AY0e eA zXzA zXA1Y01eez17-10 什么叫原子核的稳固性？哪些体会规章可以猜测核的稳固性？答：原子核的稳固性是指原子核不会自发地从核中发出射线而转变成另一种原子核的性质以下体会规章可猜测核的稳固性：名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - -

8、 - - - - 学习必备 欢迎下载1 原子序数大于84的核是不稳固的2 原子序数小于84的核中质子数和中子数都是偶数的核稳固3 质子或中子数等于幻数2 、 8 、 20 、 28 、 50、 82、 126的原子核特殊稳固n1T1？T14 质子数和中子数之比p的核稳固比值越大,稳固性越差17-11 写出放射性衰变定律的公式. 衰变常数的物理意义是什么？什么叫半衰期22T 1和有什么关系？什么叫平均寿命？它和半衰期2、和有什么关系？解：NN0e-t,衰变常数d N/dtN的物理意义是表示在某时刻,单位时间内衰变的原子数与该时刻原子核数的比值是表征衰变快慢的物理常数原子核每衰变一半所需的时间叫半

9、衰期平均寿命T 1ln22是每个原子核衰变前存在时间的平均值1T 1ln2238 92U的半衰期为4.468 109217-12 测得地壳中铀元素235 92U只点 0.72%,其余为238 92U,已知年,235U的半衰期为7.038 10 8 年,设地球形成时地壳中的238U和235U是同样多,试估929292计地球的年龄 . 解：按半衰期0. 693tTln20.69310100.6939.84710101/年235U：192T 17. 0381018对238U：20. 6930 .6931.55110101/年924. 468109T 2对按衰变定律NN0e,可得N0e1t e21tN

10、1就地球年龄：N2N0e2ttlnN1N221ln0 . 7299 . 281 . 5519 . 847 .5 949 10年17-13 放射性同位素主要应用有哪些？名师归纳总结 答：放射性同位素主要在以下几个方面应用较广泛：医学上用于放射性治疗和诊断；工业上第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载用于无损检测； 农业上用放射性育种；考古学、地质学中用于运算生物或地质岁月；生物学 中作示踪原子等等17-14 为什么重核裂变或轻核聚变能够放出原子核能？答：轻核和重核的平均结合能较小,而中等质量 A 40 60 的核平均结

11、合能较大,因此 将重核裂变成两个中等质量的核或轻核聚变成质量数较大的核时平均结合能上升,从而放出核能17-15 原子核裂变的热中子反应堆主要由哪几部分组成？它们各起什么作用？答：热中子反应堆的主要组成部份有堆芯、中子反射层、冷却系统、掌握系统、防护层堆芯是放置核燃料和中子减速剂的核心部份,维护可控链式反应,释放原子核能冷却系统与换能系统合二为一,再通过冷却系统将堆芯释放出的核能输送到堆芯以外掌握系统是通过掌握棒插入堆芯的长度,掌握参与反应的中子数,使反应堆保持稳固的功率中子反射层是阻挡中子从反应堆中逸出防护层是反应堆的安全屏障17-16 试举出在自然界中存在负能态的例子. 这些状态与狄拉克真空

12、,结果产生1 MeV 的电子,此时仍将产生什么？它的能量是多少？答：例如物体在引力场中所具有的引力势能；正电荷在负电荷电场中的静电能,都是自然界中的负能态 这些负能态是能够观测到的,没有可观测效应具有可观测效应 狄拉克的负能态是观测不到的,17-17 将 3MeV能量的光子引入狄拉克真空,结果产生 1MeV的电子, 此时仍将产生什么？它的能量是多少？答：把能量大于电子静能两倍E2 m 0c21. 022MeV的光子引入真空,它有可能被负能量电子的一个电子所吸取,吸取了这么多能量的电子有可能越过禁区而跃迁到正能量区,并表现为一个正能量的负电子e ；同时,留下的空穴表现为一个正能量的正电子e 这一过程称为电子偶的产生,可写为名师归纳总结 ee第 4 页,共 4 页按题意,依据能量守恒,正电子的能量为2MeV17-18 试证明任何能量的光子在真空中都不行能产生正、负电子对. 答：证明：设由光子转化成的一对正负电子其动量分别为p 和p ,在电子的质心系中应有p 1p 20并且正负电子的总能量应大于2 mec2依据相对论, 光子动量与能量的关系为Epc,动量等于零而能量不等于零的光子是不存在的明显光子转换成正负电子,同时满意能量守恒和动量守恒是不行能的,即在真空中无论光子能量多大, 都不行能产生正负电子对但是光子与重原子核作用时便可转化为正负电子对- - - - - - -