Question

人類認識原子結構和開發利用原子能經歷了十分曲折的過程．請按要求回答下列問題．
（1）盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結構或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻．
請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績．
①

 

②

 

（2）在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑．中子在重水中可與

2 1

H核碰撞減速，在石墨中與

12 6

C核碰撞減速．上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型．某反應堆中快中子與靜止的靶核發生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？

Answer 1

分析：（1）可根據物理學家的貢獻作答；
（2）由動量守恒及機械能守恒可求得與兩物質相碰后中子的速度，則可比較碰后速度大小，即可找出減速效果好的物質．

解答：解：（1）盧瑟福提出了原子的核式結構模型（或其他成就）
玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜（或其他成就）
查德威克發現了中子（或其他成就）．
（2）設中子質量為M_n，靶核質量為M
由動量守恒定律：M_nv₀=M_nv₁+Mv₂
由能量守恒定律：

1

2

Mn

v

2 0

=

1

2

Mn

v

2 1

+

1

2

m

v

2 2

解得：v1=

Mn-M

Mn+M

v0
在重水中靶核質量：M_H=2M_nv1H=

Mn-MH

Mn+MH

v0=-

1

3

v0
在石墨中靶核質量：M_c=12M_nv1C=

Mn-MC

Mn+MC

v0=-

11

3

v0
與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好．
答：（1）盧瑟福提出了原子的核式結構模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜；（2）重水減速效果更好

點評：本題考查用動量守恒解釋采用重水作減速劑的原因，動量守恒在本題中作用是大，應明確微觀粒子也符合動量守恒規律．