2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核反應(yīng)堆超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種核反應(yīng)過程中釋放能量？A.α衰變B.β衰變C.γ衰變D.核聚變2.超聲波在介質(zhì)中傳播的速度主要取決于：A.頻率B.波長C.介質(zhì)的物理性質(zhì)D.激發(fā)方式3.在核反應(yīng)堆中，用于測量堆芯燃料棒功率分布的傳感器是：A.超聲波測厚傳感器B.超聲波液位傳感器C.超聲波輻射劑量傳感器D.超聲波燃料棒軸向功率分布傳感器4.超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的主要優(yōu)勢之一是：A.可靠性高B.成本低C.非接觸式測量D.以上都是5.下列哪種材料適合用作超聲波傳感器的壓電晶體？A.金屬B.陶瓷C.塑料D.木頭6.超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會發(fā)生以下哪種現(xiàn)象？A.反射B.折射C.吸收D.以上都是7.核反應(yīng)堆中，用于監(jiān)測冷卻劑液位的傳感器是：A.超聲波測厚傳感器B.超聲波液位傳感器C.超聲波輻射劑量傳感器D.超聲波燃料棒軸向功率分布傳感器8.超聲波傳感器的靈敏度是指：A.傳感器輸出信號的大小B.傳感器對被測量的敏感程度C.傳感器測量的范圍D.傳感器測量結(jié)果的準(zhǔn)確度9.超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)之一是：A.介質(zhì)的腐蝕性B.輻射環(huán)境的影響C.信號的干擾D.以上都是10.超聲波測厚傳感器在核反應(yīng)堆中可用于：A.監(jiān)測壓力容器壁厚B.監(jiān)測燃料棒包殼厚度C.監(jiān)測冷卻劑管道壁厚D.以上都是二、填空題（每空1分，共10分）1.核反應(yīng)堆中常用的超聲波傳感器頻率范圍一般為______MHz至______MHz。2.超聲波傳感器的基本原理是______。3.超聲波在水中傳播的速度約為______m/s。4.超聲波傳感器的信噪比是指______與______的比值。5.核反應(yīng)堆中，超聲波傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括______、______和______等。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的優(yōu)勢。2.簡述超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)。3.簡述超聲波測厚傳感器的原理。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.超聲波傳感器發(fā)射超聲波脈沖后，經(jīng)過0.4ms接收到反射回波，假設(shè)超聲波在介質(zhì)中的傳播速度為1500m/s，求被測物體的距離。2.超聲波傳感器在水中傳播，已知頻率為5MHz，求其波長。五、論述題（15分）超聲波傳感器技術(shù)在核反應(yīng)堆安全運(yùn)行中扮演著重要角色，請論述超聲波傳感器技術(shù)在核反應(yīng)堆安全運(yùn)行中的重要作用，并分析其未來發(fā)展趨勢。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.D4.D5.B6.D7.B8.B9.D10.D二、填空題1.11002.壓電效應(yīng)3.15004.信號幅度有效噪聲5.功率測量壁厚測量液位測量三、簡答題1.解析：超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的優(yōu)勢包括：非接觸式測量，不干擾被測物體；安全性高，不受輻射影響；可測量高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的參數(shù)；靈敏度高，可測微小變化；抗電磁干擾能力強(qiáng)等。2.解析：超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)包括：輻射環(huán)境對傳感器性能的影響；高溫、高壓、高腐蝕性介質(zhì)對傳感器材料的損害；超聲波信號易受干擾；傳感器安裝和維護(hù)難度較大；測量精度受介質(zhì)特性影響等。3.解析：超聲波測厚傳感器原理：利用超聲波脈沖在介質(zhì)中傳播的時(shí)間來測量介質(zhì)的厚度。傳感器發(fā)射超聲波脈沖到被測物體，再接收反射回波，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算超聲波在介質(zhì)中傳播的距離，再結(jié)合超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，即可計(jì)算出被測物體的厚度。四、計(jì)算題1.解析：超聲波在介質(zhì)中傳播的總距離為2*1500m/s*0.0004s=1.2m。因?yàn)槌暡▊鞑サ目偩嚯x是物體距離的兩倍，所以被測物體的距離為1.2m/2=0.6m。2.解析：超聲波在介質(zhì)中傳播的速度v=1500m/s，頻率f=5MHz=5*10^6Hz。根據(jù)公式v=f*λ，其中λ為波長，可得波長λ=v/f=1500m/s/(5*10^6Hz)=0.0003m=0.3mm。五、論述題解析：超聲波傳感器技術(shù)在核反應(yīng)堆安全運(yùn)行中扮演著重要角色。首先，在功率測量方面，超聲波傳感器可以非接觸式測量燃料棒功率分布，為核反應(yīng)堆的負(fù)荷調(diào)節(jié)和安全控制提供重要依據(jù)。其次，在壁厚測量方面，超聲波傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力容器、冷卻劑管道等重要部件的壁厚變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋、腐蝕等缺陷，防止發(fā)生泄漏、爆炸等事故。此外，在液位測量方面，超聲波傳感器可以監(jiān)測堆芯冷卻劑液位，確保堆芯有足夠的冷卻劑，防止發(fā)生堆芯熔化等嚴(yán)重事故。未來發(fā)展趨勢方面，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲波傳感器在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用將更加廣泛，例如：更高