第七章原子核物理概论201003(2).doc

第七章 原子核物理概论一、学习要点原子核的基本性质（）质量数和电荷数；（）核由个核子组成，其中个质子（p）和N=个中子（n）；（）原子核的大小:r0A1/3 , r0 (1.11.3)10-15 m ，r=1014 t/m3常数(4)原子核自旋角动量:PI=,核自旋投影角动量原子的总角动量:PF= (其中FI+J,I+J-1,|I-J|. 若IJ， F取2J1个值；若，F取2I1个值原子的总投影角动量原子光谱和能级的超精细结构核自旋与核外电子的相互作用(5）核磁矩：, 核磁子(6)原子核的结合能、平均结合能、平均结合能曲线E= Zmp+(A-Z)mn-MNc2=ZMH+(A-Z)mn-MAc2， 1uc2=931.5MeV ，2.核的放射性衰变：（1）a、b、g射线的性质（2）指数衰变规律： ， ，放射性强度：（3）放射系（4）a衰变（位移定律、衰变能、条件、机制、推知核能级）（5）b衰变：b能谱与中微子理论，费米弱相互作用理论；b-衰变、b+衰变、轨道电子俘获（EC）（K俘获）（位移定则，衰变能，实质，条件，核能级等）（6）射线的探测：防护与应用；（7）g衰变：g跃迁、内转换；3核力：性质、汤川秀树、p介子理论；4原子核结构模型：（1）液滴模型（2）外斯塞格质量（结合能）半经验公式（3）壳层模型（了解）5核反应（1）历史上几个著名核反应（2）守恒定律（3）核反应能及核反应阈能及其计算（4）核反应截面和核反应机制（5）核反应类型（6）重核裂变（裂变方程、裂变能、裂变理论、链式反应）（7）轻核裂变（聚变能、热核聚变的条件、类型等）二、基本练习（一）教材习题：杨书 P384 1，2，3，5，6，8，（二）第七章自测1选择题（从A、B、C和D中选一，在题号上打“”，每题2分，共52分）（1）可以基本决定所有原子核性质的两个量是：A 核的质量和大小 B.核自旋和磁矩 C.原子量和电荷 D.质量数和电荷数(2)原子核的大小同原子的大小相比，其R核R原的数量级应为：A105 B.103 C.10-3 D.10-5(3)原子核可近似看成一个球形，其半径R可用下述公式来描述：A.Rr0A1/3 B. Rr0A2/3 C. R D.R=(4)试估计核密度是多少g/cm3？A.10； B.1012 C.1014 D.1017(5)核外电子的总角动量,原子核的总角动量,则原子的总角动量,其中F为原子的总角动量量子数,其取值为A.4,3,2,1; B.3,2,1; C.2,1,0,-1,-2; D.5,4,3,2,1 (6)氘核每个核子的平均结合能为1.11MeV,氦核每个核子的平均结合能为7.07 MeV.有两个氘核结合成一个氦核时A.放出能量23.84 MeV; B.吸收能量23.84 MeV;C.放出能量26.06 MeV; D.吸收能量5.96 MeV,(7)由A个核子组成的原子核的结合能为,其中指A.Z个质子和A-Z个中子的静止质量之差； B.A个核子的运动质量和核运动质量之差;C. A个核子的运动质量和核静止质量之差； D. A个核子的静止质量和核静止质量之差(8)原子核平均结合能以中等核最大, 其值大约为A.8.57.5MeV； B.7.57.7MeV； C.7.78.7MeV； D.8.58.7MeV (9)原子核的平均结合能随A的变化呈现出下列规律A.中等核最大,一般在7.58.0 MeV ; B.随A的增加逐渐增加,最大值约为8.5 MeV ;C. 中等核最大，一般在8.5-8.7 MeV； D.以中等核最大，轻核次之，重核最小.(10)已知中子和氢原子的质量分别为1.008665u和1.007825u,则12C的结合能为A.17.6 MeV； B.8.5 MeV ； C.200 MeV； D.92 MeV .(11)放射性原子核衰变的基本规律是,式中N代表的物理意义是A. t时刻衰变掉的核数； B. t=0时刻的核数;C. t时刻尚未衰变的核数； D. t时刻子核的数目.(12)已知某放射性核素的半衰期为2年,经8年衰变掉的核数目是尚存的A.5倍; B.10倍; C.15倍; D.20倍.(13)1克铀23892U在1秒内发射出1.24104个a粒子,其半衰期为A.3.41019秒; B. 1.41017秒； C. 2.01017秒； D. 4.910-18秒. (14)钍Th的半衰期近似为25天,如果将24克Th贮藏150天,则钍的数量将存留多少克?A.0.375； B.0.960； C.2.578； D.12.(15)若以居里为单位,在t时刻有N个核,其衰变常数为l的核素的放射性强度为A. lN/3.71010 ； B. lN3.71010； C. lN ； D. lNe-lt.(16)历史上利用加速器所加速的粒子实现的第一个人工核反应是：A .P+73Li242He为吸能反应； B. a+147N178O+p为放能反应;C.p+73Li242He为放能反应； D. a+147N78O+p为吸能反应.(17)历史上利用加速天然放射性所产生的第一个核反应方程是：A147N（a，p）178O,为放能反应; B .147N（a，p）178O,为吸能反应;C .73Li（p, a）42He,为放能反应; D. 73Li（p ,c）42He,为吸能反应(18)在核反应63Li+21H242He中,已知反应能为22.4MeV,测得21H的能量是4.0MeV若生成的两个粒子能量相等，其数值为：A9.2MeV； B.26.4MeV； C.13.2MeV； D.18.4MeV.(19)在核反应94Be+11H95B+01n中反应能为-1.84MeV,入射电子的阈能为：A.0MeV； B.1.66MeV； C.1.84MeV； D.2.04MeV;(20)用能量为1.15MeV氘粒子引起11B（d，a）9Be反应,在方向测得出射粒子能量为6.7MeV,则反应能为：.MeV B. 8.03MeV C .4MeV D.4.03MeV(21)已知核2H、3H、4He的比结合能分别为1.11MeV、2.83MeV、7.07MeV，则核反应2H+3H、4He+n的反应能为A.3.13MeV B. 17.56MeV C.-3.13MeV D .17.56MeV (22)235U核吸收一个热中子之后,经裂变而形成13954Xe和9438Sr核,还产生另外什么粒子？A.两个中子; B.一个氘核; C.一个氘核和一个质子; D.三个中子.(23)在反应堆中为使快中子变为热中子所采用的减速剂：A.镉、硼等; B.水、重水、石墨、氧化铍等; C.水、重水、铅等; D.水、重水、混凝土 (24)一个235U吸收一个慢中子后,发生的裂变过程中放出的能量为A.8MeV； B. 100MeV； C .200MeV； D.93.1MeV.(25)核力的力程数量级（以米为单位）A .10-15； B. 10-18； C.10-10； D. 10-13.（26）下述哪一个说法是不正确的?A.核力具有饱和性; B.核力与电荷有关; C.核力是短程力; D.核力是交换力.2简答题（共18分，每题各6分）（1）解释下列概念：核电四极矩、核力及其性质、核衰变能、核反应能、裂变能、聚变能、链式反应、核反应截面、热核反应、核反应阈能、K俘获、俄歇电子、内转换、. 内转换电子.（2）何谓衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性强度？放射性核素的衰变规律如何？（3）原子核的平均结合能曲线有何特点？3计算题（共30分，每题各10分。要求写出必要的文字说明、计算公式和重要演算步骤。只写出最后答案，而未写出主要演算过程的，不能得分。）(1)算出73Li（p, a）42He的反应能.已知：11H ：1.007825u, 42He:4.002603u, 73Li:7.015999u.（2）如果开始时放射性物质中含有1克234U，则经过两万年，