大学物理第十章原子核物理答案
原子核物理习题答案
2-5
解： n+197Au→198Au
ln 2⋅t −
A = P(1− e T1/ 2 ) = 95%P
即
− ln 2⋅t
e T1 / 2 = 5%
所以， t = (− ln 0.05 / ln 2)T1/2 = 11.652d
2-6
解：
ln 2 m A = T1/ 2 M N A
所以，
T1/ 2
84 .95
0 0
衰变的原子数分别为：
N1′
=
m M
⋅
NA
⋅17.25 00
=
4.64 ×1014
N1′0
=
m M
⋅NA
⋅84.95 00
=
2.28 ×1015
2-2
解：A
=
πN
=
π
m M
⋅
NA
所以，
m=
AM
=
A⋅ M ⋅T1 2
πN A ln 2 ⋅ N A
1 µ C的i 质量 103Bq的质量
m1
=
3.7 ×104 s−
× 222g / mol ⋅3.824× 24× 36000s ln 2× 6.022×1023 mol
=
6.50 ×10−12
m2
=
103 Bq × 222g / mol ⋅3.824× 24× 36000s ln 2 × 6.022×1023 mol
= 1.76 ×10−13
1kg235U 吸收中子完全裂变放出的能量约为
E = 1kg × 6.02×1023 mol −1 × 210MeV 235g / mol
= 5.4 ×1027 MeV
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 vc m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能()MeV c vc 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 M045582236043944235236235==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。
大学物理课后习题详解(第十章)中国石油大学
根据高斯定理可得 方向由的正负确定
10-22 如图所示，在xOy平面内有与y轴平行、位于和处的两条无限长平 行均匀带电直线，电荷线密度分别为和。求z轴上任一点的电场强度。
[解] 无限长带电直线在线外任一点的电场强度 所以 P点的场强 由对称性知合场强的z方向分量为零，x方向分量 而
所以 方向指向x轴负方向 10-23 如图所示，在半径为R，体电荷密度为的均匀带电球体内点处放
所以 证毕。
10-27 电量q均匀分布在长为2l的细杆上，求在杆外延长线上与杆端距离 为a的点P的电势(以无穷远为零电势点)。 [解] 取如图所示的电荷元dq，，它在P点产生的电势为
则整个带电直线在P点产生的电势为
10-28 如图所示，在点电荷+q的电场中，若取图中点P处为电势零点， 则点M的电势为多少? [解] 取P点为电势零点，则M点电势为
10-10 如图所示，一厚度为b的无限大带电平板，其体电荷密度为 (0≤x≤b)，式中k为正常量。求：(1)平板外两侧任一点和处的场强大小； (2)平板内任一点P处的电场强度； (3)场强为零的点在何处? [解] (1)过点作一圆柱体穿过无限大带电平板，由高斯定理
即 所以 因此平板外一点的场强与距平板的距离无关， (2)板内(即0≤x≤b区域) (3)若电场强度为0，则 此时，此即为场强为0的点。
10-1l 一半无限长的均匀带电直线，线电荷密度为。试证明：在通过带 电直线端点与直线垂直的平面上，任一点的电场强度 E的方向都与这直 线成45°角。 [解] 如图选择直角坐标系，在棒上取电荷元
它在过棒端的垂直面上任意点贡献场强为
由于
且
所以
总场强的分量为 它与负y方向的夹角是
10-12 一带电细线弯成半径为R的半圆形，线电荷密度，式中为一常 量，为半径R与x轴所成的夹角，如图所示。试求环心O处的电场强度。 [解] 取电荷元
原子物理学课后习题答案第10章
第十章 原子核10.1 n H 1011和的质量分别是1.0078252和1.0086654质量单位，算出C 126中每个核子的平均结合能（1原子量单位=2/5.931c MeV ）.解：原子核的结合能为：MeV m Nm ZE E A H 5.931)(⨯-+= 核子的平均结合能为：AE E =0 MeV MeV m Nm ZE AE A n H 680.75.931)(1=⨯-+=∴ 10.2 从下列各粒子的质量数据中选用需要的数值，算出Si 3014中每个核子的平均结合能：007825.1,973786.29008665.1,014102.2,000548.01130141021→→→→→H Si n H e解：MeV MeV m Nm Zm AA E E ASi n H 520.85.931)(110110=⨯-+==10.3Th 23290放射α射线成为αR 22888.从含有1克Th 23290的一片薄膜测得每秒放射4100粒α粒子,试计算出Th 23290的半衰期为10104.1⨯年.解:根据放射性衰变规律:t e N Nλ-=0如果在短时间dt 内有dN 个核衰变,则衰变率dt dN /必定与当时存在的总原子核数目N 成正比,即:t e N N dtdNλλλ-==-0 此式可写成: 0N dtdN e t-=-λλ……（1） 其中2023023''0102612321002.6,232,1002.6,1;1,4100⨯=⨯⨯==⨯=⨯===--=-N A N AN N t dt dN N dt dNe t 故克克秒λλ将各已知量代入（1）式，得：182010264110264100⨯=⨯=-λλe……（2） 因为Th 23290的半衰期为10104.1⨯年，所以可视λ为很小，因此可以将λ+e 展成级数，取前两项即有：λλ+≈+1e这样（2）式变为：181026411⨯=+λλ 由此得：年秒秒101818104.110438.02ln /1058.1⨯=⨯==⨯=-λλT所以,Th 23290的半衰期为10104.1⨯年.10.4 在考古工作中,可以从古生物遗骸中C 14的含量推算古生物到现在的时间t .设ρ是古生物遗骸中C 14和C 12存量之比,0ρ是空气中C 14和C 12存量之比,是推导出下列公式:2ln )/ln(0ρρTt =式中T 为C 14的半衰期.推证:设古生物中C 12的含量为)(12C N ;刚死时的古生物中C 14的含量为)(140C N ;现在古生物遗骸中C 14的含量为)(14C N ;根据衰变规律,有:t e C N C N λ-=)()(14014由题意知: )()(1214C N C N =ρ;古生物刚死时C 14的含量与C 12的含量之比与空气二者之比相等, )()(121400C N C N =ρ 所以:t e λρρ=0因此得:2ln )/ln(ln 1ln000ρρρρλρρλTt t ==∴=10.5 核力在原子核大小的距离内有很强的吸引力，它克服了质子间的（元素氢除外，那里只有一粒质子）库仑推斥力的作用而使原子核结合着，足见在原子核中核力的作用超过质子间的库仑推斥力作用；从质子间推斥力的大小可以忽略地了解到核力大小的低限。
西南科技大学--最新-原子核物理及辐射探测学-1-10章答案汇编
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 vc m mc E e 924003521511012222=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-==；动能()MeV c vc 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 M045582236043944235236235== 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()()()[]M e V.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。
原子核物理课后答案
原子核物理课后答案篇一：原子核物理课后习题答案1-2、用均匀磁场质谱仪，测量某一单电荷正离子，先在电势差为1000V的电场中加速。
然后在0.1T的磁场中偏转，测得离子轨道的半径为0.182m。
试求：（1）离子速度（2）离子质量（3）离子质量数2.16. 从13C核中取出一个中子或质子，各需多少能量，试解释两者有很大差别的原因。
解：从13C核中取出一个中子或质子需要的能量即13C的最后一个中子或质子的结合能由Sn(Z,A)?[M(Z,A?1)?mn?M(Z,A)]c2 =?(Z,A?1)??(n)??(Z,A)Sp(Z,A)?[M(Z?1,A?1)?M(1H)?M(Z,A)]c2=?(Z?1,A?1)??(1H)??(Z,A)Sn(6,13)?3.02?8.071?3.125?7.966MeVSp(6,13)?13.369?7.289?3.125?17.533 MeV?从13C核中取出一个中子或质子需要的能量分别为7.966 MeV和17.533 MeV由于13C是奇偶核，从中取出一个中子变为12C，为偶偶核而从中取出一个质子变为12B，为奇奇核，由于有稳定性规律：偶偶核>奇偶核?奇奇核所以两者能量有较大的差别2.20.任何递次衰变系列，在时间足够长以后，将按什么规律衰变？对于任何递次衰变系列，不管各放射体的衰变常量之间的相互关系如何，其中必有一最小者，即半衰期最长者，则在时间足够长以后，整个衰变系列只剩下半衰期最长的及其后面的放射体，它们均按最长半衰期的简单指数规律衰减。
2.21.为什么在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC放射性？由于只有β稳定线右下部的核素即缺中子核素具有β+放射性和EC放射性。
而三大天然放射系的母体都是具有β稳定性的核，有α放射性，α衰变后质子数和中子数都减少2，而具有β稳定性核素的中质比随着质量数增加而增加，因而三大天然放射系中的核素不会有缺中子核，因而在三个天然放射系中没有见到β+放射性和EC放射性。
高考物理新近代物理知识点之原子核全集汇编附答案解析
高考物理新近代物理知识点之原子核全集汇编附答案解析一、选择题1．下列四幅图是教材中的几个实验装置图，科学家提出原子核式结构的实验装置是（ ）A ．B ．C ．D ．2．对原子的认识，错误．．的是 A ．原子由原子核和核外电子组成B ．原子核的质量就是原子的质量C ．原子核的电荷数就是核中的质子数D ．原子序数等于核电荷与电子电荷大小的比值3．科学家们对微观粒子的研究推动了科学的进步，下列符合历史事实的是A ．普朗克发现了电子B ．爱因斯坦提出能量子假说C ．贝克勒尔发现了天然放射现象D ．汤姆孙提出了原子的核式结构4．下列关于α粒子的说法，正确的是A ．α粒子是氦原子核，对外不显电性B ．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”C ．天然放射现象中， α粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强D ．核反应2382349290U TH X →+中，X 代表α粒子，则是α衰变5．下列实验或发现中能提示原子具有核式结构的是A ．粒子散射实验B ．光电效应实验C ．中子的发现D ．氢原子光谱的发现6．若用x 代表一个中性原子中核外的电子数，y 代表此原子的原子核内的质子数，z 代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th 的原子来说( )A ．x ＝90，y ＝90，z ＝234B ．x ＝90，y ＝90，z ＝144C ．x ＝144，y ＝144，z ＝90D ．x ＝234，y ＝234，z ＝3247．若元素A 的半衰期为4天，元素B 的半衰期为5天，则相同质量的A 和B ，经过20天后，剩下的质量之比m A :m BA ．1:2B ．2:1．C ．30:3D ．31:30 8．23290Th 具有放射性，经以下连续衰变过程：2322282282282089088899082Th Ra Ac Th Pb →→→→→，最后生成稳定的20882Pb ，下列说法中正确的是 A ．23290Th 和22890Th 中子数相同，质子数不同B ．整个衰变过程共发生6次α衰变和4次β衰变C ．22888Ra 发生β衰变后变为22889Ac ，说明22888Ra 原子核内有β粒子 D ．22888Ra 的半衰期为6.7年，取40个该种原子核，经过13.4年剩下10个该种原子核9．关于原子、原子核以及核反应，以下说法正确的是（ ）A ．一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线，且γ射线穿透能力最强B ．一个氢原子从n =3的能级发生跃迁，可能只辐射1种频率的的光子C ．10个23592U 原子核经过一个半衰期后，一定还剩5个23592U 原子核没发生衰变 D ．核泄漏事故污染物铯(Cs)137能够产生对人体有危害的辐射，其衰变方程为1371375556Cs Ba+x →，由方程可判断x 是正电子10．下列说法正确的是A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B ．α射线是高速运动的带电粒子流，穿透能力很强C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D ．发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比11．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等。
原子核物理课后习题答案
解 ： 由 已 知 条 件 知 原 子 的 总 角 动 量 量 子 数 可 以 取 6个 值
又 Q 电 子 总 角 动 量 j>核 的 自 旋 I
5 2I 1 6 I
ln 2
10 6
6.02 10 23
1.66 108
Bq
138.4 24 3600 210
2 .4 . 用 加 速 氘 轰 击 55 M n 来 生 成 56 M n ，56 M n 的 产 生 率 为 5 1 0 8 s 1 ,已 知 56 M n 的
解 ： 由 N N e t知 0
衰
变
的
份
额
：
=（
N 0
N）
t ln 2
（1 e t） = （1 e
） T 1 2
N
0
一
天
衰
变
的
份
额
：
= （1
e
） 0 .6 9 3 3 .6 6
=0.172=17.2%
十
天
衰
变
的
份
额
：
= （1
eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ） 1 0 0 .6 9 3 3 .6 6
=0.849=84.9%
（2）由公式可得：
m 2eU 2.653 10 26 kg V2
（3）由公式可得：
m 16 A
1.6605387 10 27 kg
1 -4 , 计 算 下 列 各 核 的 半 径 ：4 H e , 1 0 7 A g , 2 3 8 U , 设 r 1 .4 5 f m .
原子核物理智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学
原子核物理智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学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。
答案:错2.质子数相同，中子数不同的核素，为同位素。
答案:对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。
答案:对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（）。
答案:295.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？答案:12N;16O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。
答案:对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。
答案:对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。
答案:错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（）。
答案:公元155年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（）。
答案:2.65Bq,0.072μCi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。
答案:错2.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。
答案:错3.一块质量为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（）。
答案:0.96W4.利用核素质量，则226Ra的衰变能和粒子的动能分别为（）。
答案:4.87MeV,4.78MeV5.实验测得210Po的粒子能量为5301 keV，则其衰变能为（）。
答案:5404kev第四章测试1.轨道电子俘获系指放射性核俘获一个核外轨道电子而使核内的一个质子转化为中子并放出中微子的过程。
高考物理近代物理知识点之原子核全集汇编及答案解析(1)
高考物理近代物理知识点之原子核全集汇编及答案解析(1)一、选择题1．对核反应的下列说法正确的是A ．核反应方程1441717281N He O H +→+是属于α衰变B ．发生核反应23411120H H He n +→+需要吸收能量C ．核反应2351891441920365603U n Kr Ba n +→++是属于裂变D ．发生β衰变实质是质子向中子转变2．如图所示，一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次α衰变后变为钍核，α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动，则以下判断正确的是（ ）A ．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹B ．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹C ．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹D ．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹3．为提出原子核式结构模型提供依据的实验或现象是 A ．α粒子散射实验 B ．电子的发现 C ．质子的发现D ．天然放射现象4．下列关于α粒子的说法，正确的是 A ．α粒子是氦原子核，对外不显电性B ．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子“枣糕模型”C ．天然放射现象中， α粒子形成的射线速度很快，穿透能力很强D ．核反应2382349290U TH X →+中，X 代表α粒子，则是α衰变5．关于近代物理，下列说法正确的是（ ） A ．射线是高速运动的氦原子B ．核聚变反应方程，表示质子C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征6．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料．这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是（ ） A ．射线与射线一样是电磁波，但穿透本领远比射线强 B ．氡的半衰期为天，个氡原子核经过天后就一定只剩下个氡原子核C ．衰变成要经过次衰变和次衰变D ．放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 7．关于原子物理知识，下列说法正确的是（ ）A ．γ射线是高速运动的电子流B ．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生的轻核聚变C ．的半衰期为5天，10g经过10天后还剩下5gD ．由爱因斯坦质能方程E ＝mc 2可知质量与能量可以相互转化 8．下列说法正确的是（ ）A ．普朗克为了解释黑体辐射的实验结果而提出了光子说B ．康普顿效应说明光子不仅有能量还具有动量C ．是聚变反应D ．据波尔理论可知氢原子从高能级从低能级跃迁时，电子的动能减小，电势能增大9．下列说法正确的是（ ）A ．不确定关系告诉我们，不能准确测量物体的位置或动量的值B ．天然放射现象揭示了原子具有核式结构C ．原子核衰变的半衰期不受温度压强影响，但与元素的状态有关D ．氢弹的原理是核聚变，同等情况释放的能量大于原子弹10．碘131的半衰期约为8天，某药物中含有质量为m 的碘131，经过48天后，该药物中碘131的含量大约还有（ ） A ．m/8B ．m/16C ．m/32D ．m/6411．下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B ．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D ．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 12．天然放射性元素23290Th （钍）经过一系列α衰变和β衰变之后，变成20882Pb （铅）．下列论断中正确的是 A ．铅核比钍核少23个中子 B ．铅核比钍核少24个质子C ．衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变D ．衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变13．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48）轰击（锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子充数最大的元素．实验表面，该元素的原子核先放出3个相同的粒子，再连续经过3次衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子是 A ．中子B ．质子C ．电子D ．粒子14．核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。
2023大学_原子及原子核物理(郭江著)课后习题答案下载
2023原子及原子核物理（郭江著）课后习题答案下载原子及原子核物理（郭江著）课后答案下载第1章原子的核型结构及氢原子的玻尔理论1.1 原子的基本状况1.2 原子的核式结构1.3 卢瑟福散射公式1.4 氢原子玻尔理论的历史背景1.5 氢原子的.玻尔理论1.6 类氢离子光谱附录：数值计算法习题第2章量子力学初步2.1 波粒二象性德布罗意物质波2.2 不确定关系2.3 波函数薛定谔方程2.4 量子力学对氢原子的处理第3章碱金属原子和电子自旋3.1 碱金属原子的光谱和能级3.2 原子实的极化和轨道贯穿3.3 原子的精细结构3.4 电子自旋3.5 单电子辐射跃迁的选择定则3.6 氢原子光谱的精细结构习题第4章多电子原子4.1 氦及周期表第二族元素的光谱和能级 4.2 具有两个价电子的原子的原子态4.3 泡利不相容原理4.4 复杂原子光谱的一般规律4.5 辐射跃迁的普用选择定则习题第5章原子的壳层结构5.1 元素性质的周期性5.2 原子的电子壳层结构第6章磁场中的原子6.1 原子的磁矩6.2 磁场对原子的作用6.3 几个证明磁场中能级分裂的典型实验习题第7章 X射线7.1 X射线的产生及波长和强度的测量7.2 X射线发射谱及特征7.3 原子内壳层电子电离的能级——x射线标识谱产生机制 7.4 X射线的吸收习题第2编原子核物理第8章原子核的基本性质和结构8.1 原子核的电荷、质量和半径8.2 原子核的组成8.3 质量亏损和结合能8.4 原子核的角动量和磁矩8.5 原子核的统计性和宇称8.6 核力8.7 原子核结构模型习题第9章原子核放射性衰变9.1 放射性衰变及其规律9.2 4个放射系习题第10章衰变10.1 衰变的条件及能量分配10.2 能谱的精细结构与核能级10.3 长射程粒子习题第11章衰变11.1 衰变的3种形式11.2 衰变面临的难题11.3 衰变纲图和衰变3种形式的比较习题第12章衰变12.1 射线的一般性质12.2 内变换(IC)12.3 同质异能素12.4 穆斯堡尔效应习题第13章射线与物质的相互作用13.1 重荷电粒子与物质的相互作用13.2 快速电子与物质的相互作用13.3 射线同物质的相互作用13.4 放射性的应用习题第14章原子核反应14.1 核反应及遵循的守恒定律14.2 核反应中的能量14.3 核反应截面14.4 核反应的三阶段描述14.5 核反应的复合核模型14.6 原子核的光学模型习题第15章原子核的裂变和原子能的利用15.1 原子核的裂变现象15.2 裂变理论15.3 链式反应和原子反应堆习题第16章原子核的聚变和原子能的利用展望 16.1 原子核的聚变16.2 等离子体的约束第17章粒子物理简介17.1 粒子和粒子的相互作用17.2 共振态17.3 粲性粒子的发现17.4 夸克模型17.5 标准模型及“基本”粒子的分类习题附录附录Ⅰ常用物理常数附录Ⅱ一些核素的性质习题参考答案参考文献……原子及原子核物理（郭江著）：图书信息ISBN: 9787118067835开本： 16开定价: 29.00 元原子及原子核物理（郭江著）：内容简介点击此处下载原子及原子核物理（郭江著）课后答案原子及原子核物理（郭江著）：图书目录全书共分17章，各章均附有习题。
原子核物理实验方法课后习题答案
第一章习题1.设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。
解：051525(,)!5(0;5)0.00670!5(0;5)0.03371!5(0;5)0.08422!NN r r r r NP N N e N P e P e P e ----=⋅=⋅==⋅==⋅= 在1秒内小于或等于2的概率为：(0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++=2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104X 围内的概率。
解：高斯分布公式2222)(22)(2121)(σπσπm n mm n ee mn P ----==1002==σm ===----2222)104(22)(2121)104(σπσπm mm n ee mP将数据化为标准正态分布变量11010090)90(-=-=x 4.010100104)104(=-=x查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=0.4，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104X 围内的概率为0.49673. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。
解：tn=σ 本底测量的时间为：min 25205002===bb b n t σ 样品测量时间为：min 35207002===ss s n t σ 样品净计数率为：1min 200500700-=-=-=bb s s t nt n n 净计数率误差为：1min 640-==+=+=b s bb s s t nt n σσσ此测量的净计数率为：1min 6200-±4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。
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第16章 原子核物理
一、选择题
1. C
2. B
3. D
4. C
5. C
6. D
7. A
8. D
二、填空题
1. 171076.1⨯，13
1098.1⨯
2. 2321)(c m m m -+
3. 1.35放能
4. 9102.4⨯
5. 117.8
6. 2321`c h
m m m -+ 7 . 67.5MeV ，67.5MeV/c ，22
1036.1⨯Hz 8. 121042.2-⨯
9. 1.49MeV
10. 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(0τ
t N N -≈ t =0时，铁核总数为 31274
0106.310
66.1104.6⨯=⨯⨯=-N t =1.5年时，铁核总数为 )1(300τ
t N N N -≈-=由此解得 3131
00108.15.13
106.3⨯=⨯⨯=-=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 2
1T = 所以， 31
311025.1693.0108.12ln ⨯=⨯⨯==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 2122
12121v 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 2122
12121v m mv mv += ❍ 联立 ~❍得 2
N N 2
H 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 4222
A E K A ==⨯=- 与第二组α粒子相对应的衰变能为 α2α2
2264.612MeV 4.695MeV 4222A E K A ==⨯=- 226
86Rn 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
619
19340.18410 1.60218910Hz 4.4510Hz 6.62610
E 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
0.693T
λ= 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 。
根据衰变规律，放射性活度是随时间按指数规律衰减的，即
0e t A A λ-= 由上式可以解出时间t ，得到
01
208.35730ln ln 0.4464a 3691a 0.693133.30.693
A T t A λ===⨯= 该生物遗骸死亡的时间是在距今3691年.
5. 解：232
90Th 核的质量亏损为
()H n X ,m ZM A Z m M ∆=+--
其中
Z = 90，A = 232，M X = 232.03821u ，M H = 1.007830u ，m n = 1.008665u
将这些数据代入上式可算的质量亏损，为
1.89692u m ∆=
核子的平均结合能为
20 1.89692931.501MeV 7.61631MeV 232
mc A ε∆⨯=== 6. 解：用x 和X 分别表示反应前的入射粒子和靶核，y 和Y 表示反应后的出射轻粒子和剩余核. 它们相应的静质量为：M x ，M X ，M y ，M Y ，相应的动能为：K x ，K X ，K y ，K Y . 则核反应一般可表示为：
x + X → y + Y (1)
或者 X(x ，y)Y (2)
据能量守恒定律
M x c 2 + E x + M X c 2 + E X = M y c 2 + K y + M Y c 2 + K Y (3)
已知反应能Q 为
Q = (M x + M X - M y - M Y )c 2 = K y + K Y - K x - K X (4)
核反应的Q 值就是核反应释放的能量的大小，它可以通过质量亏损算出.
对不同的核反应，Q 可正可负.Q ＞0的称做放能反应，Q ＜0的称做吸能反应.
考虑吸能反应
实验室中靶核一般处于静止状态，即K X =0，让一个入射粒子来轰击它.则有
Q = K y + K Y - K x (5)
据(5)式，入射粒子的动能E x 等于该反应的|Q|值是不够的，因为如果这两者相等，反应产物的动能K y 和K Y 就都为零，即反应产物都静止，在实验室坐标系中这是不可能的，因为:
入射粒子有动能K x ，它和静止的靶粒子组成二粒子系统的质心动能不为零，就有一个质心动量，据动量守恒定律，反应后系统仍应保持这个动量.所以反应产物的动能K y + K Y 不可能为零.
由此可见，入射粒子的动能K x 中有一部分要贡献给质心动能，因而不能全部被用于核转变.能够引发核反应的动能称为资用能，用E av 表示. 显然，资用能必须大于|Q|，即
av ||E Q ≥ (6)
考察碰撞过程：
碰撞前，入射粒子的能量为：它的动能加上静止能量，
22224x x x x E K M c p c M c =+=
+
即 2222x x x 2p c K M c K =+ (7)
两个粒子的总能量为
2x X x x X ()E E E K M M c =+=++ (8)
其中p 是入射粒子的动量，也就是它和静止靶核构成的两粒子系统的总动量.
当两个粒子刚碰到一起还未分裂成反应产物的时刻，系统可看作是一个质量为M 的复合粒子. 根据动量守恒，这个复合粒子显然应该具有动量p .所以它的总能量为
2224E p c M c =+ (9)
现在p 是质心动量，p 2c 2是相应的质心动能，这部分能量无法用于核反应.剩余的部分都可以用于核反应.因而资用能就是：
E av = M c 2 (10)
将(3)、(10)两式代入(9)式，结合(8)式可得：
2222x x X x x x av ()2K M M c K M c K E ++=++ (11)
此式两边平方后移项可得：
222av X x x X 2[()]E M c K M M c =++ (12)
此资用能大于|Q|时才能引发吸热核反应.
当入射粒子以低速运动时，其动能远小于它的静止能量.这时可对(12)式右边作近似： 2X x X x x X x X 2222x X x X 2()1()[1]()()M K M K M M c
M M c M M c M M c
++=++++
2X x X x x X ()M M M c K M M =++
+ (13) 在经典力学中，资用能为
X av x x X
M E K M M =+ (14) 能够引发核反应的入射粒子的动能K x 的最小值称为反应的阈能，用E th 表示.由(6)式，能够引发核反应的资用能E av 的最小值就是|Q |，所以
x X X th X X
||(1)||M M M E Q Q M M +==+ (15) 在对撞机中，靶粒子不是静止的，它与入射粒子对撞.当两个粒子以同样大小的动量相对运动时，它们的质心动量为零，因而质心动能为零，反应后的质心动能自然也为零.因此(9)式中的p 为零，简化成与(10)式相同：E = M c 2 = E av .所以反应前的总能量都可以被用于核转变，从而能大大提高引发核反应的能量利用率.
7. 证明：(1) 因球体积V 与其半径R 的3次方成正比，所以原子核的体积为
33044ππ33
V R r A =
= ① 即 A V ∝ ②
如果一个原子核中有A 个核子，则原子核的质量M 为
M mA = ③
其中kg 10
67.127-⨯=m 为一个核子的质量.
于是，核密度为 33
0034π/34πM mA m V r A r ρ=== ④ 式④表明核密度与质量数A 无关，即各种核的密度都大致相等.
(2)将m 和r 0的数值代入，得到
37m kg 103.2-⋅⨯=ρ ⑤
这一数值比地球的平均密度大到1014倍！。