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【核潜艇中U238核的半衰期为4.5×10^9年,衰变中有0.7%的概率成为U234核,同时放出一个高能光子,这些光子中的93%被潜艇钢板收。1981年,前苏联编号U137的核潜艇透
到艇外的高能光子被距核源(处理为点状)1.5m处的探测仪测得。仪器正入
面积为22cm^2,效率为0.25%(每400个入
光子可产生一个脉冲讯号),每小时测得125个讯号。
①求U238核的平均寿命(ln2=0.693)。
②求该核潜艇中U238的质量(单位kg,取2位数)】读完题目,陆舟心中轻声一叹。
不愧是被往届前辈们封为“物院四恶魔”的李教授,一出手就是这种题目吗?
话说,下个周一才开第一堂大物课,直接拿这种打超纲擦边球的核物理知识考自己,真的没问题?
“要不找个地方坐着算?”
“不用了,就在这吧。”接过了李教授随手递来的笔和草稿纸,陆舟站在办公桌旁边,皱紧眉头,思索了片刻。
物理确实不是他擅长的领域。
不过,经过了一个暑假的爆肝式学习,站在这里的他无懈可击!
大概五分钟过去,陆舟眉头一松,笔尖唰唰唰地动了。
【放核素的衰变规律:N=N0e^(-λt)衰变常数与半衰期的关系为:N0/2=N0e^(-λT1/2),由此可得T1/2=ln2/λ】写下这两行算式,陆舟目光微微闪烁。
他已经成功将物理问题变成了高数问题。
接下来,就是逐个击破!
首先第一问!
笔尖在A4纸上飞快游走。
【(1)放核素的平均寿命t=∫λNtdt/N0=……=1.1443T1/2代入数据可得,t=6.49*10^9年。】扫了眼那张A4纸,李荣恩教授眉
挑了下,眼中浮现一抹有趣的神
。
并没有注意到李教授表情的变化,注意力高度集中在纸上的陆舟,开始继续解答下一问。
【由题干信息可解得,在dt时间衰变成U234所产生的高能光子数量为-dN·n0=n0λNdt再设光子穿过钢板的效率为n1,算出dt时间内穿过钢板的光子数为dN1=n0λNdt·n1进入探测器的光子数……
探测器中产生的信号数……
算得潜艇中的U238数量,并且由此计算U238核的数量。】陆舟代入所有数据,算出潜艇中U238核的数量N=7.456*10^25。