2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理專業(yè)實驗技巧培訓(xùn)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.下列哪種衰變方式會導(dǎo)致原子核的質(zhì)量數(shù)發(fā)生變化？(A)α衰變(B)β?衰變(C)β?衰變(D)γ衰變2.在使用蓋革計數(shù)器測量放射性樣品時，為了提高計數(shù)效率，通常需要？(A)使用屏蔽材料減少本底計數(shù)(B)降低周圍環(huán)境的溫度(C)選擇合適的工作電壓(D)使用較小的探測面積3.下列哪種探測器最適合探測高能β粒子？(A)蓋革計數(shù)器(B)閃爍探測器(C)半導(dǎo)體探測器(D)云室4.放射性活度的國際單位制單位是？(A)貝可勒爾（Bq）(B)希沃特（Sv）(C)戈瑞（Gy）(D)居里（Ci）5.在核反應(yīng)方程中，質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒分別指的是什么守恒？(A)動量守恒和能量守恒(B)能量守恒和動量守恒(C)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒(D)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒6.下列哪種核反應(yīng)過程通常用于產(chǎn)生中子？(A)裂變反應(yīng)(B)聚變反應(yīng)(C)(α,n)反應(yīng)(D)(p,n)反應(yīng)7.閃爍探測器的主要工作原理是？(A)利用氣體電離效應(yīng)探測粒子(B)利用晶體閃爍效應(yīng)探測粒子(C)利用粒子磁偏轉(zhuǎn)效應(yīng)探測粒子(D)利用粒子電離效應(yīng)探測粒子8.在核物理實驗中，誤差的主要來源包括哪些方面？(A)儀器誤差、系統(tǒng)誤差、隨機誤差(B)人為誤差、環(huán)境誤差、儀器誤差(C)系統(tǒng)誤差、隨機誤差、方法誤差(D)儀器誤差、人為誤差、環(huán)境誤差9.在進行放射性樣品的衰變計數(shù)實驗時，為了減小統(tǒng)計誤差，應(yīng)該？(A)增加測量時間(B)減小樣品的放射性活度(C)使用更高的工作電壓(D)使用更大的探測面積10.下列哪種核物理實驗方法常用于研究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？(A)放射性探測(B)核磁共振(C)粒子散射(D)核反應(yīng)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在題中的橫線上）1.原子核的放射性衰變遵循__________定律，即放射性樣品的衰變率與其瞬時存在的原子核數(shù)目成正比。2.蓋革計數(shù)器的主要優(yōu)點是__________，缺點是__________。3.閃爍探測器的輸出信號通常表現(xiàn)為__________，其幅度與入射粒子的能量__________。4.半導(dǎo)體探測器的主要探測材料是__________，其優(yōu)點是__________。5.在核反應(yīng)方程12C+α→1?N+x中，未知粒子x的質(zhì)量數(shù)A和電荷數(shù)Z分別為__________和__________。6.標(biāo)準(zhǔn)偏差是衡量數(shù)據(jù)__________的統(tǒng)計量，其計算公式為__________。7.在核物理實驗數(shù)據(jù)處理中，系統(tǒng)誤差可以通過__________方法進行修正，而隨機誤差可以通過__________方法減小其影響。8.云室是一種用于觀察__________的核物理實驗裝置，其主要工作原理是__________。9.氣泡室是一種用于觀察__________的核物理實驗裝置，其主要工作原理是__________。10.核磁共振技術(shù)可以用于研究原子核的__________，其基本原理是利用原子核在磁場中的__________。三、簡答題（每小題5分，共25分。請將答案寫在答題紙上）1.簡述α衰變、β?衰變和γ衰變的區(qū)別。2.簡述蓋革計數(shù)器的工作原理。3.簡述閃爍探測器的主要優(yōu)缺點。4.簡述核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的意義。5.簡述核物理實驗中誤差的主要來源及其減小方法。四、計算題（每小題10分，共20分。請將計算過程和答案寫在答題紙上）1.一個放射性樣品的初始放射性活度為10?Bq，其半衰期為5小時。求經(jīng)過10小時后，該樣品的放射性活度是多少？2.在一個核物理實驗中，測量到某個事件的計數(shù)為100次，測量時間為10分鐘。假設(shè)計數(shù)是隨機獨立的，求該事件的計數(shù)率及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。五、論述題（15分。請將答案寫在答題紙上）試述核物理實驗中如何進行數(shù)據(jù)處理和誤差分析，并舉例說明其在實際實驗中的應(yīng)用。試卷答案一、選擇題1.(A)2.(C)3.(B)4.(A)5.(D)6.(C)7.(B)8.(D)9.(A)10.(C)二、填空題1.指數(shù)2.計數(shù)效率高；無法區(qū)分不同類型的粒子3.脈沖；成正比4.硅；探測效率高、能量分辨率好5.?He；?6.波動性；(σ?)2/?7.校正；多次測量求平均值8.軌跡；帶電粒子在過飽和蒸汽中發(fā)生離子化，離子化了的蒸汽凝成小液滴，顯示出粒子的運動軌跡9.軌跡；高能帶電粒子在充滿過飽和液氫的容器中發(fā)生離子化，離子化了的液氫分子凝結(jié)成氣泡，顯示出粒子的運動軌跡10.自旋；進動三、簡答題1.α衰變：原子核釋放一個α粒子（?He），質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，使原子序數(shù)減少2。β?衰變：原子核中一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，釋放一個電子（β?粒子）和一個反中微子，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，使原子序數(shù)增加1。γ衰變：處于激發(fā)態(tài)的原子核釋放一個γ光子，回到較低能量狀態(tài)，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)均不變。2.當(dāng)放射源發(fā)出的射線穿過氣體時，會使氣體電離。電離產(chǎn)生的離子對在高壓電場作用下被加速，導(dǎo)致氣體進一步電離，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（即放電）。每個放電循環(huán)產(chǎn)生一個完整的計數(shù)，并在輸出電路中產(chǎn)生一個電脈沖信號，該信號可以被測量和記錄。3.優(yōu)點：探測效率高、響應(yīng)速度快、能量分辨率較好、輸出信號幅度較大，易于處理。缺點：需要光電倍增管等配套電子設(shè)備、對輻射類型選擇性較差、成本較高。4.質(zhì)量數(shù)守恒：在核反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后的所有原子核的質(zhì)量數(shù)之和保持不變。電荷數(shù)守恒：在核反應(yīng)過程中，反應(yīng)前后的所有原子核的電荷數(shù)（即原子序數(shù)）之和保持不變。這兩個守恒定律是核反應(yīng)方程必須滿足的基本條件，反映了核反應(yīng)過程中物質(zhì)和電荷的守恒。5.主要來源：儀器誤差（儀器精度限制）、人為誤差（讀數(shù)錯誤、操作不當(dāng)?shù)龋?、環(huán)境誤差（溫度、濕度、電磁場等變化）、方法誤差（實驗方法不完善）。減小方法：選擇精度更高的儀器、規(guī)范操作、多次測量求平均值、控制環(huán)境條件、改進實驗方法等。四、計算題1.解：設(shè)初始放射性活度為R?=10?Bq，半衰期為T?/?=5小時，經(jīng)過時間t=10小時后的放射性活度為R。根據(jù)放射性衰變公式R=R?*(1/2)^(t/T?/?)，代入數(shù)據(jù)得R=10?*(1/2)^(10/5)=10?*(1/2)^2=10?*1/4=2.5×10?Bq。答：經(jīng)過10小時后，該樣品的放射性活度為2.5×10?Bq。2.解：測量到的事件計數(shù)為N=100次，測量時間間隔為Δt=10分鐘=600秒。計數(shù)率R=N/Δt=100/600=1/6Hz≈0.167Hz。標(biāo)準(zhǔn)偏差σ=√(N/Δt)=√(100/600)=√(1/6)≈0.408Hz。答：該事件的計數(shù)率約為0.167Hz，其標(biāo)準(zhǔn)偏差約為0.408Hz。五、論述題核物理實驗中的數(shù)據(jù)處理是指對實驗過程中獲得的原始數(shù)據(jù)進行整理、分析、計算和解釋，以提取有用信息、驗證物理規(guī)律或評估實驗結(jié)果的過程。數(shù)據(jù)處理的主要步驟包括：數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果展示。誤差分析是指對實驗過程中可能存在的各種誤差進行分析和評估，以確定其對實驗結(jié)果的影響，并采取措施減小誤差的過程。誤差分析主要包括系統(tǒng)誤差分析和隨機誤差分析。系統(tǒng)誤差分析：分析實驗過程中可能存在的各種系統(tǒng)誤差來源，例如儀器誤差、環(huán)境誤差、方法誤差等，并采取措