问题
计算题
模块3—5试题(12分)
(1)(4分)能量为Ei的光子照射基态氢原子,刚好可使该原子中的电子成为自由电子,这一能量Ei称为氢的电离能。现用一频率为v的光子从基态氢原子中击出了一电子,该电子在远离核以后速度的大小为 (用光子频率v、电子质量m、氢的电离能Ei与普朗克常量h表示)
(2)(8分)在核反应堆中,常用减速剂使快中子减速。假设减速剂的原子核质量是中子的k倍,中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正磁。设每次碰撞前原子核可认为是静止的,求N次碰撞后中子速率与原速率之比。
答案
(1)
(2)
(1) (4分)
(2)设中子和作减速剂的物质的原子核A的质量分别为和
,碰撞后速度分别为
,碰撞前后的总动量和总能量守恒,有
①
②
式中为碰撞前中子速度,由题设
③
由①②③式,经1次碰撞后中子速率与原速率之比为
④
经N次碰撞后,中子速率与原速率之比为
⑤
评分参考:本题共8分,①②④⑤式各2分.