大学物理课后习题答案

习 题17 17.1选择题 (1) 由实验得知，原子核的半径R近似地与质量数A的立方根成正比，R＝R0A1/3(R0是常数)，由此得出： [ ] A.各原子核的密度是相同的 B.在各种不同元素的原子核内，核子间隔不同 C.质子和中子的质量，体积近似相等 D.质子数和中子数的比例在各种不同元素的原子核内近似相等 [答案：A ] (2) 放射性同位素有天然的和人工的两类，其中 [ ] A.天然的轻、重核都有，人工的多为轻核 B.天然的多为重核，人工的轻、重核皆有 C.天然的多为轻核，人工的可任意选择； D.人工的多为重核，天然的可任意选择 [答案：B ] (3) 下述说法不正确的是： [ ] A．核力具有饱和性； B．核力与电荷有关； C．核力是短程力； D．核力是强作用力。 [答案：B ] (4) 原子核自旋角动量的确切含义应该是： [ ] A．核子自旋角动量和电子自旋角动量的矢量和； B．由于核于没有轨道角动量，故核自旋角动量意义与电子的相同； C．核子自旋角动量和轨道角动量的矢量和； D．原子总自旋角动量扣除电子自旋角动量的结果。 [答案：C ] (5) 欲使238U发生裂变，入射中子应为 [ ] A．热中子； B．快中子； C．热中子和快中子； D．任意速度的中子。 [答案： B ] 17.2填空题 (1) 原子核发生(衰变时，其电子是从 转化为 时放出的。 [答案：中子; 质子 ] (2) 基本粒子之间主要存在着下列三种相互作用：__________、__________、__________． [答案：强相互作用; 电磁相互作用; 弱相互作用 ] (3) 基本粒子之间的强相互作用只是发生在__________________________之间，强相互作用是通过交换_____________________来实现的． [答案：强子与强子; 介子;] (4) 基本粒子的电磁相互作用是在________________________________________之间发生的，电磁相互作用是通过交换___________________来实现的． [答案：带电粒子及具有磁矩的粒子; 光子;] (5) 除重子与轻子以外，所有实物粒子之间都存在弱相互作用，其强度极弱，相对其它作用是微不足道的，它只是在________________和_____________过程中才起作用． [答案： 衰变; 俘获 ] 17.3按照原子核的质子—中子模型，组成原子核 EMBED Equation.3 
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 EMBED Equation.3 
的质子数是Ｚ，中子数是Ａ-Ｚ．核内共有A个核子．原子核的质量数是A，核电荷数是Z． 17.4原子核的体积与质量数之间有何关系?这关系说明什么? 答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R与质量数A的关系为 EMBED Equation.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结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A的平方成正比，而不是与A成正比． 17.5什么叫原子核的质量亏损?如果原子核 EMBED Equation.3 
的质量亏损是Δm，其平均结合能是多少? 答：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 EMBED Equation.3 
，原子核 EMBED Equation.3 
的质量亏损为:  EMBED Equation.3 
 平均结合能为  EMBED Equation.3 
 17.6已知 EMBED Equation.3 
Th的原子质量为232.03821u，计算其原子核的平均结合能． 解：结合能为  EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
原子 M=232.03821u, Z=90, A=232. 氢原子质量 mH=1.007825u，mn=1.008665u.  EMBED Equation.3 
 ∴平均结合能为  EMBED Equation.3 
 17.7什么叫核磁矩?什么叫核磁子( EMBED Equation.3 
)? 核磁子 EMBED Equation.3 
和玻尔磁子 EMBED Equation.3 
有何相似之处?有何区别?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 EMBED Equation.3 
的物理意义是什么?它和核的g因子、核自旋量子数的关系是什么? 答：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：  EMBED Equation.3 
 式中 EMBED Equation.3 
是质子的质量． 核磁子与玻尔磁子形式上相似，玻尔磁子定义为 EMBED Equation.3 
，式中 EMBED Equation.3 
是电子的质量． 质子的磁矩不等于 EMBED Equation.3 
．质子的磁矩 EMBED Equation.3 
． 平常用来衡量核磁矩大小的是核磁矩在外磁场方向分量的最大值 EMBED Equation.3 
，它和原子核 EMBED Equation.3 
因子、自旋量子数的关系是 EMBED Equation.3 
． 17.8核自旋量子数等于整数或半奇整数是由核的什么性质决定?核磁矩与核自旋角动量有什么关系?核磁矩的正负是如何规定的? 答：原子核是由质子和中子组成．质子和中子的自旋均为 EMBED Equation.3 
．因此组成原子核的质子和中子数的奇、偶数决定了核自旋量子数为零或 EMBED Equation.3 
的奇、偶倍数． 核磁矩与自旋角动量的关系是：  EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
的正负取决于 EMBED Equation.3 
的正负．当 EMBED Equation.3 
与 EMBED Equation.3 
平行时 EMBED Equation.3 
为正，当 EMBED Equation.3 
与 EMBED Equation.3 
反平行时， EMBED Equation.3 
为负． 17.9什么叫核磁共振?怎样利用核磁共振来测量核磁矩? 答：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 EMBED Equation.3 
等于核能级间隔时，原子核便吸收电磁场的能量，称为共振吸收，这一现象称为核磁共振．在磁场中核能级间隔为：  EMBED Equation.3 
 共振吸收时， EMBED Equation.3 
 通常用核磁矩在磁场方向分量的最大值 EMBED Equation.3 
来衡量磁矩的大小, EMBED Equation.3 
，则有  EMBED Equation.3 
 ∴  EMBED Equation.3 
，已测出 EMBED Equation.3 
， EMBED Equation.3 
，现测得 EMBED Equation.3 
就可以算出 EMBED Equation.3 
． 17.10什么叫核力?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 EMBED Equation.3 
, (3)核力与核子的带电状况无关．(4)具有饱和性． 17.11什么叫放射性衰变?α，β，γ射线是什么粒子流?写出 EMBED Equation.3 
U的α衰变和 EMBED Equation.3 
Th的β衰变的表示式．写出α衰变和β衰变的位移定则． 答：不稳定的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． EMBED Equation.3 
射线是带正电的氦核 EMBED Equation.3 
粒子流， EMBED Equation.3 
射线是高速运动的正、负电子流， EMBED Equation.3 
射线是光子流．  EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
衰变和 EMBED Equation.3 
衰变的位移定则为：  EMBED Equation.3 
衰变  EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
衰变  EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 17.12什么叫原子核的稳定性?哪些经验规则可以预测核的稳定性? 答：原子核的稳定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．以下经验规则可预测核的稳定性： (1)原子序数大于 EMBED Equation.3 
的核是不稳定的． (2)原子序数小于 EMBED Equation.3 
的核中质子数和中子数都是偶数的核稳定． (3)质子或中子数等于幻数 EMBED Equation.3 
、 EMBED Equation.3 
、 EMBED Equation.3 
、 EMBED Equation.3 
、 EMBED Equation.3