Question

物理--物理3-5
人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．
（1）卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．①

 

_；②

 

．
在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请从三种射线中任选一种，写出它的名称和一种用途．

 

．
（2）在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与₁²H核碰撞减速，在石墨中与₆¹²C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

Answer 1

分析：（1）前两空可根据物理学家的贡献作答；根据三种射线在磁场中的偏转性质可判断分别是什么粒子，则可得出粒子的作用；
（2）由动量守恒及机械能守恒可求得与两物质相碰后中子的速度，则可比较碰后速度大小，即可找出减速效果好的物质．

解答：解：
（1）卢瑟福提出了原子的核式结构模型（或其他成就玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱（或其他成就）查德威克发现了中子（或其他成就）．
α粒子带正电，由左手定则可知，向左偏转的为α粒子；γ光子不带电，故中子在磁场中不发生偏转；电子带负电，故电子在磁场中向右偏；
高速α粒子流可以用在人工核转变中；γ光子可以用于医疗放射治肿瘤；电子可以使荧光屏发光；
故可回答为：不偏转的射线2为γ光子，可以用于医疗放射治肿瘤．
（2）设中子质量为M_n靶核质量为M，由动量守恒定律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
在重水中靶核质量：M_H=2M_n
v1H=

Mn-MH

Mn+MH

v0=-

1

3

v0
在石墨中靶核质量：M_C=12M_n
v1C=

Mn-MC

Mn+MC

v0=-

11

13

v0
与重力靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．

点评：本题考查原子核的衰变中产生射线的性质及用动量守恒解释采用重水作减速剂的原因，动量守恒在本题中作用是大，应明确微观粒子也符合动量守恒规律．