Question

物理--物理3-5
人類認識原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)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(jié)構(gòu)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

 

．
在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對放射線的性質(zhì)進行了深入研究，如圖為三種射線在同一磁場中的運動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途．

 

．
（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₁²H核碰撞減速，在石墨中與₆¹²C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(fā)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）前兩空可根據(jù)物理學家的貢獻作答；根據(jù)三種射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)性質(zhì)可判斷分別是什么粒子，則可得出粒子的作用；
（2）由動量守恒及機械能守恒可求得與兩物質(zhì)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(zhì)．

解答：解：
（1）盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)了中子（或其他成就）．
α粒子帶正電，由左手定則可知，向左偏轉(zhuǎn)的為α粒子；γ光子不帶電，故中子在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；電子帶負電，故電子在磁場中向右偏；
高速α粒子流可以用在人工核轉(zhuǎn)變中；γ光子可以用于醫(yī)療放射治腫瘤；電子可以使熒光屏發(fā)光；
故可回答為：不偏轉(zhuǎn)的射線2為γ光子，可以用于醫(yī)療放射治腫瘤．
（2）設中子質(zhì)量為M_n靶核質(zhì)量為M，由動量守恒定律M_nv₀=M_nv₁+Mv₂
由能量守恒得：

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(zhì)量：M_H=2M_n
v1H=

Mn-MH

Mn+MH

v0=-

1

3

v0
在石墨中靶核質(zhì)量：M_C=12M_n
v1C=

Mn-MC

Mn+MC

v0=-

11

13

v0
與重力靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好．

點評：本題考查原子核的衰變中產(chǎn)生射線的性質(zhì)及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(guī)律．