原子及原子核物理(郭江编)_课后答案
原子核物理习题解答
2-2 已知 222Rn 的半衰期3.824 d，问1 Ci和103 Bq 的 222Rn 的质量分别是多少？
m N M AT1/2M
NA
N A ln 2
A = 1 Ci = 3.7 104 Bq 时，算得 m = 6.505 10 12 g。 A = 103 Bq 时，算得 m = 1.758 1013 g。
所以
t 5730 ln 5 1845 年
0.693 4
或者
t 1.9104 lg 5 1841 年
4
2010 1845 165年
第18页/共75页
2-10 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克勒尔和微居里的放射源。
解：12C与14C含量比为 1：1.21012 ，所以
1.099 105 m / s
（b） m BqR 0.11.6 10 19 0.182 2.65 10 26 kg
v
1.099 10 7
（c）
A m 1u
2.65 10 26 1.6605387 10
27
16
第1页/共75页
1-3 质子通过1.3×106 V的电势差后，在0.6 T的均匀 磁场中偏转，如果让4He核通过2.6×106 V的电势差后， 在均匀磁场中偏转与以上质子具有相同的轨道，问磁场 应为多少T？
原子和原子核
原子和原子核
1.α粒子散射实验
1909～1911年，英国物理学家卢琴福和他的助手们进行了α粒子散射实验.
（1）实验装置如图所示：
如图所示，用α粒子轰击金箔，由于金原子中的带电微粒对α粒子有库仓力作用，一些α粒子穿过金箔后改变了运动方向，这种现象叫做α粒子散射.
汤姆生
发现电子汤姆生枣糕模型
卢瑟福α粒子散射实
验
卢瑟福原子
核式结构模型
经典电
磁场理论
量
子
化
理
玻
尔
原
子
理
论
天然放射现
象的发现
原子可分
原子核可分
衰变（α、β衰变）
原子核人工转变
裂变
聚变
爱因斯坦质能方程E=mC
能量
氢原
子能级
半衰期
2
荧光屏可以沿着图中虚线转动，用来统计向不同方向散射的粒子数目.全部设备装在真空中.
（2）实验结果：
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转.
（3）现象解释：
认为原子中的全部正电荷和几乎所有质量都集中到一个很小的核上，由于核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的库仑力很小，它们的运动几乎不受影响.只有少数α粒子从原子核附近飞过，明显受到原子核的库仑力而发生大角度偏转.
2.原子的核式结构模型
内容：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动.
[说明] 核式结构模型的实验基础是α粒子散射实验，从α粒子散射的实验数据，估计原子核半径的数量级为10-14m ～10-15m ，而原子半径的数量级是10-10m.
3.玻尔的原子模型
内容：玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的.
智慧树知到《原子核物理》章节测试答案
第一章
1、原子的质量单位叫做碳单位
对
错
答案: 对
2、质子和中子的轨道角动量的矢量和就是原子核的自旋对
错
答案: 对
3、原子中的电子磁矩比核的磁矩小
对
错
答案: 错
4、长椭球形原子核具有负的电四极矩
对
错
答案: 错
5、在经典物理中存在宇称概念
对
错
答案: 错
6、质子和中子不是点状结构
对
错
答案: 错
7、核子之间的主要作用是库仑力
对
错
答案: 错
8、原子核的磁矩包含
质子的磁矩
中子的磁矩
电子的磁矩
答案: 质子的磁矩,中子的磁矩
9、下列说法正确的是
原子核是球形的
核内电荷分布半径就是质子分布的半径
核的电荷分布半径比核力作用半径大
电子在核上散射的角分布是核内电荷分布的函数答案: 核内电荷分布半径就是质子分布的半径10、下列说法正确的是
原子核的形状是长椭球形的
电四极矩多数是负值
利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩
大多数原子核是球形的
答案: 利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩11、下列说法正确的是
宇称是微观物理领域中特有的概念
在一切微观过程中宇称是守恒的
原子核是由中子、质子、电子组成的微观体系
经典物理中存在宇称
答案: 宇称是微观物理领域中特有的概念
12、下列说法正确的是
质子和中子具有内部结构
自旋为整数的粒子叫费米子
自旋为半整数的粒子叫玻色子
电子、质子、中子的自旋为整数
答案: 质子和中子具有内部结构
13、为什么会产生超精细结构
核自旋与电子的总角动量相互作用
核自旋与电子自旋相互作用
质子的轨道角动量与电子的总角动量相互作用
质子的轨道角动量与电子自旋相互作用
答案: 核自旋与电子的总角动量相互作用
14、下来说法错误的是
原子物理学 课后答案
目录
第一章原子的位形 (2)
第二章原子的量子态：波尔模型 (8)
第三章量子力学导论 (12)
第四章原子的精细结构：电子的自旋....................... 错误！未定义书签。第五章多电子原理：泡利原理 (23)
第六章X射线 (28)
第七章原子核物理概论.......................................... 错误！未定义书签。
1.本课程各章的重点难点
重点:α粒子散射实验公式推导、原子能量级、氢原子的玻尔理论、原子的空间取向量子化、物质的波粒二象性、不确定原则、波函数及其物理意义和薛定谔方程、电子自旋轨道的相互作用、两个价电子的原子组态、能级分裂、泡利原理、电子组态的原子态的确定等。
难点：原子能级、电子组态、不确定原则、薛定谔方程、能级分裂、电子组态的原子态及基态的确定等。
2.本课程和其他课程的联系
本课程需在高等数学、力学、电磁学、光学之后开设，同时又是理论物理课程中量子力学部分的前导课程，拟在第三学年第一学期开出。
3.本课程的基本要求及特点
第一章原子的位形：卢瑟福模型
了解原子的质量和大小、原子核式模型的提出；掌握粒子散射公式及其推导，理解α粒子散射实验对认识原子结构的作用；理解原子核式模型的实验验证及其物理意义。
第二章原子的量子态：玻尔模型
掌握氢原子光谱规律及巴尔末公式；理解玻尔原子模型的基本假设、经典轨道、量子化条件、能量公式、主量子数、氢能级图；掌握用玻尔理论来解释氢原子及其光谱规律；了解伏兰克---赫兹实验的实验事实并掌握实验如何验证原子能级的量子化；理解索菲末量子化条件；了解碱金属光谱规律。
成都理工大学346体育综合参考书目
成都理工大学2023年硕士研究生招生
自命题科目参考书目
001地球科学学院
070503地图学与地理信息系统
高等数学：《高等数学》（第七版）上册，同济大学数学系编著，高等教育出版社，2014.
《高等数学》（第七版）下册，同济大学数学系编著，高等教育出版社，2014.
地理信息系统概论：《地理信息系统概论》（第三版），黄杏元、马劲松，高等教育出版社，2008. 遥感技术及应用：《遥感导论》，梅安新，高等教育出版社，2001.
地图学：《新编地图学教程》（第三版），毛赞猷，高等教育出版社，2017.
软件工程：《软件工程》，李爱萍、崔冬华、李东生编，人民邮电出版社，2014.
070900地质学
高等数学：《高等数学》（第七版）上册，同济大学数学系编著，高等教育出版社，2014.
《高等数学》（第七版）下册，同济大学数学系编著，高等教育出版社，2014.
普通地质学：普通地质学（第三版），陶晓风，科学出版社，2020.1.
岩石学：《岩石学简明教程》（第三版），肖渊甫等，地质出版社，2014.
矿床学：《矿床学》（第三版），翟裕生等，地质出版社，2011.
构造地质学：《构造地质学》（第三版），李忠权等，地质出版社，2010.
第四纪地质学：《第四纪地质学与地貌学》，田明中、程捷，地质出版社，2009.
地球化学：《地球化学》，张宏飞、高山，地质出版社，2012.
矿物学：《矿物学简明教程》（第二版），刘显凡等，地质出版社，2010.
沉积岩石学：《沉积学》，姜在兴，石油工业出版社，2003.
地球化学概论：《地球化学》，张宏飞、高山，地质出版社，2012.
西南科技大学 原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
西南科技大学最新原子核物理及辐射探测学_1-10章答案
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
西南科技大学 原子核物理与辐射探测学1-10章课后习题答案
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 924003521511012
2
22
=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=
-=
=；
动能
()
MeV c v
c m T e 413.0111
2
2=⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎣
⎡--= 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 232
2
010128.28186.1295.010026.41-⨯==-=
-=
βα
1-4 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 12
28521065.4100.310184.4-⨯=⨯⨯=∆=∆ 1-5 已知：()();054325239;050786238239238u .U M u .U M ==
(
)(
)
u .U M
;u .U M
045582236043944235236
235
==
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
原子核物理智慧树知到答案章节测试2023年东华理工大学
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:B
2.质子数相同，中子数不同的核素，为同位素。
A:错
B:对
答案:B
3.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:B
4.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:28
B:30
C:29
D:27
答案:C
5.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:16O
B:7Li
C:12Be
D: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:B
2.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:B
3.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:A
4.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:B
5.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,0.072μCi
B:2.65Bq,0.72μCi
C:26.5Bq,0.072μCi
D:265Bq,0.72μCi
原子及原子核物理答案(郭江,赵晓凤,彭直兴)
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6
7.6810×电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο
θ=所对应的瞄准距离b 多大？
解：根据卢瑟福散射公式：
2
22
2
442K Mv ctg b b Ze
Ze
α
θ
πεπε=
=
得到：
21921501522
12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010)
Ze ctg ctg b K ο
θαπεπ−−−××===××××××米
式中2
12K 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
2202
1
21()(1)4sin
m
Ze r Mv θ
πε+ ，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 202
1
21
()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929
619479(1.6010)1
910(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：
2
2
0min
12
4p
原子核物理课后习题答案
（1）离子速度
（2）离子质量
（3）离子质量数
解：（1）因为：
eU
1 2
mv2
R mv
eB
可得：
v 2U 109890.01m / s 1.099105 m / s BR
N1 N2
0.720 99.2745
ln 2 T1 2,1
ln 2 T1 2,2
t
ln 0.0145
T1 2
可得：
t 5.1109 a
2-9、经测定一出土古尸的14C的相对含量为现代人的80％，求 该古代人的死亡年代。
解：可设该古代人是在t年前死亡的，由此可得：
N1 et N2
ln 2
0.8
N1 N2
t
ln 0.8 T1 2 ln 2
T1 2
代入数据可得：
t 1844.6a
2.10. 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Bq和微居里的放射源。
原子核物理及辐射探测学1-4章答案
m0M 2,4 2m e M 2,4
2,4
931.4940 4.0026u
4.0026_
.1 0.952
12.8186U 2.128 10 23 g
4.184 105
8 2
3.0 108
4.65 10 12kg
第一章习题答案
1- 1当电子的速度为2.5 108ms1时，它的动能和总能量各为多少？
答：总冃匕量E
2 mc
2
m e C 0.511
----------- 0.924MeV，
2
2.5
3.0
1 v c
2 1
动能T m e c2 1 1 0.413MeV
1 v/2
c
1-2.将粒子的速度加速至光速的0.95时，粒子的质量为多少？
答：粒子的静止质量
粒子的质量
1-4 1kg的水从00C升高到100°c，质量增加了多少?
答：1kg的水从00C升高到1000C需做功为
cm t 4.184 1 100 4.184 105J。
1-5 已知：M 238U 238.050786u；M 239U 239.054325u；
M 235U 235.043944u; M 236U 236.045582u 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
B n 92,239 M 92,238 m n M 92,239 c2 0.5126uc2 4.7748MeV
2 2
B n 92,236 M 92,235 mi n M 92,236 c 0.007027uc 6.5455MeV
也可用书中的质量剩余Z,A :
B n 92,239 92,238 n 92,239 47.307 8.071 50.572 4.806MeV
原子核物理课后习题
t 5730 ln 5 1845 年
0.693 4
或者
t 1.9104 lg 5 1841 年
4
2-10. 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克勒尔和微居里的放射源。
解：12C与14C含量比为 1：1.21012 ，所以
N 14C
B15 N 71,1 80,1 7,15 115.49 Ed 15O 8,15 7,15 1.022 1.73
Ed n 0,1 1,1 0.78
B 15O 8 1,1 7 0,1 8,15
解：（a）
Uq
mv R
2
1 2
mv 2 Bqv
v
2U BR
2 1000 0.1 0.182
1.099 105 m / s
（b）
m
BqR v
0.11.6 10 19 0.182 1.099 10 7
2.65 10 26 kg
（c）
A m 1u
B 29582Cf A
1881.229 7.47MeV / Nu 252
2-15 试估算一下，1 kg 235U吸收中子完全发生裂变可释 放多大能量（单位用MeV）？相当于多少吨煤燃烧时所释 放的能量（每吨煤燃烧所放出的能量是3.41010 J）？
原子核物理试卷及答案10套
原子核物理 试卷A
试简述下列物理概念 （20分）
1．深度非弹性散射 2．同位旋 3．复合核 4．长射程α粒子
壳层模型之所以成立的主要依据有哪些？它的基本思想是什么？并举两个用壳
层
模
型
解
释
实
验
现
象
较
成
功
的
例
子
。
（10分）
用某一能量的124C +轰击209Bi 靶，得210Po 的生成率为311.610S -⨯，已知束流强度
为0.1A μ，靶厚为2340gcm μ-（薄靶），求反应截面。 （10分）
快中子照射铌靶时，能发生反应93
92(,2)
m
Nb n n Nb ，
1/29210.15m
T d
Nb β-
=−−−−→ ，已知铌靶面积为23cm ，厚度为0.1cm ，靶面垂直于中子束，求铌靶经通量密度为
102110cm s --的14MeV 中子照射8小时后，再冷却20天后的放射性活度（已
知该反应截面935mb σ=，38.57Nb gcm ρ-=，93
Nb 丰度为100o o ）。
（15分）
226
Ra 是238U 衰变的产物，在铀矿中每62.810⨯个238U 原子便伴有一个226Ra 原
子。若已知226Ra 的半衰期2261/2()1620T Ra =年，而238U 的半衰期远远大于
226
Ra 的半衰期，试求
238
U 的半衰期。
（10分）
对23(,)H d p H 反应，已知入射氘核能量 1.2d E MeV =，质子与氘核运动方向成直
角飞出去，并具有能量 3.30p T MeV =，试求核反应的反应能。 （10分）
95
Zr 的衰变纲图如下图，试根据β衰变和γ跃迁的选择定则判断每一β衰变的衰
原子及原子核物理习题.
光的波粒二象性 原子及原子核物理习题
1．如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a 、b 、c 三种单
色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉装置在光屏上产生干涉条纹（双缝间距和缝屏间距不变）；②让这三种单色光分别照射锌板；③让这三种单色光分别垂直投射到一条直光纤的端面上；下列说法中正确的是（ ）
A ．如果单色光b 能产生光电效应，则单色光a 一定能产生光电效应
B ．单色光c 的波动性最显著
C ．单色光a 穿过光纤的时间最长
D ．单色光c 形成的干涉条纹间距最小
2．如图所示是伦琴射线管的装置示意图，关于该装置，下列说
法中正确的是（ ）
A. E 1可用低压交流电源，也可用直流电源（蓄电池）
B.E 2是高压直流电源，且E 2的右端为电源的正极
C.射线a 、b 均是电子流
D.射线a 是电子流、射线b 是X 射线
3.如图所示，已知用光子能量为2.82eV 的紫光照射光电管中的金属涂
层时，毫安表的指针发生了偏转。若将电路中的滑动变阻器的滑头P 向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1V ，则该金属涂层的逸出功约为（ ）
A. 2. 9×10-19J
B. 4.5×10-19J
C. 2. 9×10-26J
D. 4. 5×10-26 J
4. A 、B 两束不同频率的光波均能使某金属发生光电效应，如果产生
光电流的最大值分别为I A 和I B ，且I A <I B ，则下列关系正确的是（ ）
A ．照射光的波长
B A λλ< B ．照射光的光子能量B A E E <
智慧树知到原子核物理章节测试答案
第一章
1、原子的质量单位叫做碳单位
对
错
答案: 对
2、质子和中子的轨道角动量的矢量和就是原子核的自旋对
错
答案: 对
3、原子中的电子磁矩比核的磁矩小
对
错
答案: 错
4、长椭球形原子核具有负的电四极矩
对
错
答案: 错
5、在经典物理中存在宇称概念
对
错
答案: 错
6、质子和中子不是点状结构
对
错
答案: 错
7、核子之间的主要作用是库仑力
对
错
答案: 错
8、原子核的磁矩包含
质子的磁矩
中子的磁矩
电子的磁矩
答案: 质子的磁矩,中子的磁矩
9、下列说法正确的是
原子核是球形的
核内电荷分布半径就是质子分布的半径
核的电荷分布半径比核力作用半径大
电子在核上散射的角分布是核内电荷分布的函数答案: 核内电荷分布半径就是质子分布的半径10、下列说法正确的是
原子核的形状是长椭球形的
电四极矩多数是负值
利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩
大多数原子核是球形的
答案: 利用原子核本身能级间的跃迁可以测出电四极矩11、下列说法正确的是
宇称是微观物理领域中特有的概念
在一切微观过程中宇称是守恒的
原子核是由中子、质子、电子组成的微观体系
经典物理中存在宇称
答案: 宇称是微观物理领域中特有的概念
12、下列说法正确的是
质子和中子具有内部结构
自旋为整数的粒子叫费米子
自旋为半整数的粒子叫玻色子
电子、质子、中子的自旋为整数
答案: 质子和中子具有内部结构
13、为什么会产生超精细结构
核自旋与电子的总角动量相互作用
核自旋与电子自旋相互作用
质子的轨道角动量与电子的总角动量相互作用
质子的轨道角动量与电子自旋相互作用
答案: 核自旋与电子的总角动量相互作用
14、下来说法错误的是
原子核物理常见题型及解答
高三年级物理学案 使用时间：第 周第 课时总 课时 制作人：仪忠凯 班级 姓名 评价 组长签字： 励志笃学求古今智慧 厚德敦行做中华栋梁
原子核物理常见题型及解答
1.正确理解光电效应规律
【例1】现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的
1
1-n 。
A.1200
B.2000
C.2200
D.24 00
解：画出示意图，分步计算，不难得出结论①400个，②400个，③400
个，④200个，⑤200个，⑥200个，⑦400个，共2200个。
【例2】如图，当电键S 断开时，用光子能量为2.5eV 的一束光照射阴极
K ，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为
A.1.9eV
B.0.6eV
C.2.5eV
D.3.1eV 解：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，根据动能定理，光电子的最大初动能刚好为0.6eV 。由E k = h ν-W 可知W =1.9 eV 。选A 。 2.氢原子跃迁及光谱线的计算
实际上公式hv =E 初-E 终只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，而对于光子与原子作用使原子电离或实物粒子与原子作用而使原子激发的情况(如高速电子流打击任何固体表面产生伦琴射线，就不受此条件的限制。这是因为原子一旦电离，原子结构就被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。 实物粒子与原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收， 所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，都有可能使原子受激发而向高能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差。