2025年大學《核物理》專業(yè)題庫——核技術在城市照明中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪項不是原子核的組成粒子？A.質(zhì)子B.中子C.電子D.光子2.放射性同位素衰變過程中，釋放出α粒子，則衰變后的新核相比原核：A.質(zhì)量數(shù)減少1，原子序數(shù)減少2B.質(zhì)量數(shù)增加1，原子序數(shù)增加2C.質(zhì)量數(shù)減少2，原子序數(shù)減少1D.質(zhì)量數(shù)增加2，原子序數(shù)減少13.根據(jù)核力性質(zhì)，下列描述正確的是：A.核力是電磁力的一種表現(xiàn)B.核力隨著距離的增加而迅速減小C.核力只作用于質(zhì)子之間D.核力比電磁力強，但作用范圍更小4.在核反應方程$_{92}^{235}U+_{0}^{1}n\rightarrow_{56}^{141}Ba+_{36}^{92}Kr+x$中，x代表的粒子是：A.中子B.質(zhì)子C.電子D.α粒子5.下列哪種輻射具有最高的穿透能力？A.α射線B.β射線C.γ射線D.中子射線6.核電站利用核能的主要方式是：A.核聚變B.核裂變C.放射性衰變D.核俘獲7.下列哪項技術不屬于核技術應用領域？A.核醫(yī)學B.核能發(fā)電C.半導體制造D.天文觀測8.核電池利用放射性同位素的衰變熱發(fā)電，其主要優(yōu)點是：A.安全高效B.成本低廉C.環(huán)保無污染D.以上都是9.放射性廢料處理的主要挑戰(zhàn)是：A.占用空間大B.放射性強度高C.長期危害性D.以上都是10.下列哪種光源利用了核輻射的原理？A.白熾燈B.LED燈C.放射性發(fā)光燈D.太陽能燈二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上。）1.原子核的放射性衰變遵循_______定律。2.標識原子核的物理量是_______和_______。3.核能釋放的主要途徑是_______和_______。4.核輻射對生物體的影響主要表現(xiàn)在_______、_______和_______三個方面。5.核技術在城市照明中的應用主要包括_______和_______。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述原子核的組成和基本性質(zhì)。2.簡述核裂變和核聚變的區(qū)別。3.簡述核電池的工作原理及其應用領域。4.簡述核技術在城市路燈照明中的優(yōu)勢。四、計算題（每題10分，共20分。）1.一個鈾-238原子核經(jīng)過一系列α衰變和β衰變，最終變成鉛-206原子核。請寫出核反應方程，并計算過程中發(fā)生了多少次α衰變和β衰變。2.假設一個城市路燈使用放射性同位素钚-238作為能源，钚-238的半衰期為87.7年。如果初始時钚-238的質(zhì)量為1kg，請計算10年后剩余的钚-238的質(zhì)量。五、論述題（10分。）結合核物理原理，論述核技術在未來城市可持續(xù)照明發(fā)展中的潛力和挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.A5.C6.B7.D8.D9.D10.C二、填空題1.指數(shù)衰減2.質(zhì)量數(shù)，原子序數(shù)3.核裂變，核聚變4.輻射損傷，遺傳變異，癌癥5.核電池，放射性發(fā)光三、簡答題1.解析思路：從原子核的組成粒子（質(zhì)子和中子）入手，描述原子核的半徑、電場、核力等基本性質(zhì)。答：原子核由質(zhì)子和中子組成，帶正電，位于原子中心。原子核的半徑約為10^-15米，內(nèi)部存在強大的核力，將質(zhì)子和中子緊密束縛在一起。原子核也具有一定的質(zhì)量，其質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。2.解析思路：從核反應的條件、產(chǎn)物、能量釋放方式等方面比較核裂變和核聚變的區(qū)別。答：核裂變是重核受中子轟擊后分裂成兩個中等質(zhì)量的核，同時釋放出中子和大量能量。核聚變是兩個輕核結合成一個較重的核，同時釋放出大量能量。核裂變可以在較容易的條件下發(fā)生，而核聚變需要極高的溫度和壓力條件。3.解析思路：從放射性同位素衰變釋放能量的原理，以及核電池的結構和應用領域進行闡述。答：核電池利用放射性同位素的衰變熱，通過溫差發(fā)電裝置將熱能轉化為電能。其工作原理是放射性同位素衰變產(chǎn)生的熱量，使熱端溫度升高，冷端溫度降低，形成溫差，從而驅動熱電偶發(fā)電。核電池具有體積小、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，廣泛應用于空間探測、醫(yī)療設備、遠程傳感器等領域。4.解析思路：從核能的效率、環(huán)保性、穩(wěn)定性等方面論述核技術在城市路燈照明中的優(yōu)勢。答：核技術在城市路燈照明中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：首先，核能的能量密度高，核電池體積小但可以提供長時間穩(wěn)定的電力，減少頻繁更換電池的麻煩；其次，核能發(fā)電過程不產(chǎn)生溫室氣體，屬于清潔能源，有利于城市環(huán)境保護；最后，核電池不受天氣影響，可以在惡劣天氣條件下正常工作，保證路燈的穩(wěn)定性。四、計算題1.解析思路：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒列方程，求解α衰變和β衰變的次數(shù)。答：核反應方程為：$_{92}^{238}U\rightarrow_{82}^{206}Pb+x$。根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒，4x=238-206，解得x=16/4=4，即發(fā)生了4次α衰變。根據(jù)電荷數(shù)守恒，92-2x+y=82，代入x=4，解得y=82-92+8=-2，即發(fā)生了2次β衰變。所以核反應方程為：$_{92}^{238}U\rightarrow_{82}^{206}Pb+4_{2}^{4}He+2_{-1}^{0}e$。2.解析思路：利用半衰期公式計算剩余質(zhì)量。答：半衰期公式為：m(t)=m(0)*(1/2)^(t/T)，其中m(t)為t時刻剩余質(zhì)量，m(0)為初始質(zhì)量，T為半衰期，t為時間。代入數(shù)據(jù)，m(10)=1kg*(1/2)^(10/87.7)≈0.887kg。所以10年后剩余的钚-238的質(zhì)量約為0.887kg。五、論述題解析思路：從核技術的優(yōu)勢（清潔、高效）和挑戰(zhàn)（安全性、核廢料處理）兩方面進行論述，并結合核物理原理進行分析。答：核技術在未來城市可持續(xù)照明發(fā)展中具有巨大的潛力。核能是一種清潔、高效的能源，核電池可以提供長時間穩(wěn)定的電力，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。核技術的優(yōu)勢在于其高能量密度和穩(wěn)定性，可以減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，降低城市照明對環(huán)境的污染。然而，核技術也面臨著一些挑戰(zhàn)。首