Question

人類認(rèn)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(xué)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(xiàn)．
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(yīng)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(yīng)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）可根據(jù)物理學(xué)家的貢獻(xiàn)作答；
（2）由動量守恒及機(jī)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）．
（2）設(shè)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(zhì)量：M_H=2M_nv1H=

Mn-MH

Mn+MH

v0=-

1

3

v0
在石墨中靶核質(zhì)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(jié)構(gòu)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(yīng)明確微觀粒子也符合動量守恒規(guī)律．