西南科技大学--最新-原子核物理及辐射探测学-1-10章答案

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....cvcmmcEe924003521511012222；动能MeVcvcmTe413.011122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uMmMme0026.44940.9314,244,224,20粒子的质量gumm2322010128.28186.1295.010026.411-4kg1的水从C00升高到C0100，质量增加了多少？答：kg1的水从C00升高到C0100需做功为JtcmE510184.41001184.4。kgcEm1228521065.4100.310184.41-5已知：;054325239;050786238239238u.UMu.UMu.UM;u.UM045582236043944235236235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,Mm,M,Bnn774845126023992238922399222MeV.uc.c,Mm,M,Bnn54556007027023692235922369222也可用书中的质量剩余A,Z：MeV....,n,,Bn806457250071830747239922389223992MeV....,n,,Bn545644242071891640236922359223692其差别是由于数据的新旧和给出的精度不同而引起的。1-6当质子在球形核里均匀分布时，原子核的库仑能为RZZeEc024)1(53πε−=Z为核电荷数，R为核半径，0r取m15105.1−×。试计算C13和N13核的库仑能之差。答：查表带入公式得ΔΕ=2.935MeV1-8利用结合能半经验公式，计算UU239236,最后一个中子的结合能，并与1－5式的结果进行比较。答：PsymCSVBAZAaAZaAaAaAZB12312322,最后一个中子的结合能2,1,,cAZMmAZMAZSnnAZBAZBcmZAZMmmZAZMnnn,1.1,111,121,,AZBAZB对U236，144,236,92NAZ代入结合能半经验公式，得到3123223692714.023633.18236835.15236,92B21122362.1123692223680.92=15.835*236-18.33*38.1892-0.714*922*0.1618-92.80*676*236-1+11.2*0.065=1794.1577MeV3123223592714.023533.18235835.15235,92B1223592223580.92=15.835*235-18.33*38.0813-0.714*8464*0.1620-92.80*650.25*235-1=1787.4012MeVSn(92,236)=1794.1577-1787.4012=6.756MeV对U239，147,239,92NAZ，238.92239,92239,92BBSn3123223992714.023933.18239835.15239,92B1223692223980.92=15.835*239-18.33*38.5122-0.714*8464*0.1611-92.80*756.35*239-1=1811.3823MeV3123223892714.023833.18238835.15238,92B21122382.1123592223880.92=15.835*238-18.33*38.4047-0.714*8464*0.1614-92.80*729*238-1+11.2*0.0648=1805.8608MeVSn(92,239)=1811.3823-1805.8608=5.5124MeV1-9利用结合能半经验公式计算UCeAgCu23914010764,,,核的质量，并把计算值与下列实验值相比较，说明质量公式的应用范围。uCuM929756.6364；uAgM905091.106107；uCeM905484.139140；uUM050786.238238；答：所求的核的质量应为相应的原子质量，已知为A,ZMXMA。原子核结合能的半经验公式：MeVBAZAaAZaAaAaA,ZBPsymCSV12312322其中MeV.a,MeV.a,MeV.a,MeV.asymCSV809271403301883515；奇奇核核奇偶偶核2/12/10AaAAaBPPP由结合能进而求核质量A,Zm和A,ZM：AZBmZAmZAZmnp,,，eZmA,ZmA,ZM对Cu64：2964Z,A，为奇奇核，312326429714064331864835156429...,B21126421164292648092..259645205915555uc.MeV.642935296429,Bmm,mnpu...59645200086649213500727646129u.917835634105848529917835632964296429..m,m,Meu.93374463对Ag107：47107Z,A，为奇A核，29794460348491210747uc.MeV.,B（计算过程从略）u.,m88243910610747u.,M9082710610747。对Ce140：58140Z,A，为偶偶核，225133491611116514058uc.MeV.,Bu.,m88122313914058u.,M91304013914058。对U238：92238Z,A，为偶偶核，293890210759180623892uc.MeV.,Bu.,m99561023723892u.,M04607923810747。说明适用范围是很广的，尤其对中、重核符合很好。但对很轻的核及某些N或Z为幻数的核，实验值与计算值差别较大。1-11质子、中子和电子的自旋都为21，以7147N为例证明原子核不可能由电子－质子组成，但可以由质子－中子组成。由核素表可查得：7147N的核自旋1I,服从玻色统计；若由电子－质子组成，则原子核由A个质子和ZA个电子组成。由于质子和电子都是费米子，则质量数为A电荷数为Z的原子核有ZA2个费米子。如果Z为偶数，则ZA2为偶数，于是该核为玻色子；如果Z为奇数，则ZA2为奇数，于是该核为费米子；对7147N核，该核由14质子和7个电子组成，应为费米子，服从费米统计，与实验不符。而由质子－中子组成，则由7个中子和7个质子组成，总核子数为偶数，其合成可以是整数，服从玻色统计。第二章原子核的放射性2.1经多少半衰期以后，放射性核素的活度可以减少至原来的3%,1%,0.5%,0.01%?答：21693.00lnTAtAt分别为t5.0621T；t6.621T；t10.021T；t13.321T。2.2已知P32C14U238的半衰期分别为d26.14，a5730，a910468.4,求其衰变常数。（以s为单位）答：s711062.5；s1221084.3；s1831092.4；2.3放射性核素平均寿命的含义是什么？已知21T求。答：平均寿命为样品所有核的平均寿命21044110TNtdttN.经过时间，剩下的核数目约为原来的37%.2.4由衰变曲线求和21T。应该用方格纸或半对数坐标纸，最好用后者，得到：14211003.2min;57sT2-7人体内含18%的C和0.2%的K。已知天然条件下14C和12C的原子数之比为1.2：1012，14C的T1/2=5730y，40K的天然丰度为0.0118%，T1/2=1.26×109y。求体重为75kg的人体的总放射性活度。答：据活度定义为A(t)=λN(t)由于放射性核素处于平衡状态，不随时间变化A=λ14CN14C+λ40kN40k=7.88×103Bq2-8已知Sr90按下式衰变：ZrYSrha9064,901.28,90(稳定)试计算纯Sr90放置多常时间，其放射性活度刚好与Y90的相等。答：由给定数据16111082.2243651.28693.0hh；1221008.164693.0hhtm9.7631082.21008.1ln1008.11ln162212122-1131000cm海水含有g4.0K和g6108.1U。假定后者与其子体达平衡，试计算31000cm海水的放射性活度。答：其中K40是独立存在的放射性，其中K40的丰度%0118.0，半衰期为aT9211026.1。而U则包括U235系(即锕铀系)和U238系（即铀系）且处于平衡。可知U235的丰度为%720.0，U238的丰度为%275.99。K40放射性：4239401017.1102.3910023.64.06060243651026.1693.0NKABq57.12U235系的放射性：对Bi211和Ac227的分支比过程不影响活度的计算，按经过11次衰变，由于处于长期平衡，0AAi，0A为U235的放射性，所以3236851020.703.23810023.6108.13600243651004.7693.011系UABq21014.1U238系的放射性：对Bi211和Ac227的分支比过程不影响活度的计算，按经过14次衰变，由于处于长期平衡，0AAi，0A为U235的放射性，所以993.003.23810023.6108.13600243651047.4693.01423698系UABq31.0总放射性BqA89.12.第三章习题答案3.1实验测得Ra226的能谱精细结构由%95785.41MeVT和%5602.42MeVT两种粒子组成，试计算答：1).子体Rn222核的反冲能TATmmTrr44MeVTMeVTrr0829.0,0862.0212).Ra226的衰变能TAATTEr40MeVEMeVE685.4,871.402013).激发态Rn222发射的光子的能量MeVEEE186.002013.2比较下列核衰变过程的衰变能和库仑位垒高度：ThHeU2304234；RnCU22212234；PoOU21816234。答：由公式，衰变能：MeVAzAZAZQ857.4,,,2211库仑位垒高度：312311002214AAr