2025年大學(xué)《核物理》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——核物理學(xué)對(duì)生物多樣性的影響考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1.放射性同位素1?C用于測(cè)定生物遺體的年代，其衰變方式及產(chǎn)生的子核分別是？A.β?衰變，13NB.β?衰變，13NC.β?衰變，1?ND.α衰變，1?Be2.下列哪種輻射穿透能力最強(qiáng)？A.α粒子B.β?粒子C.γ射線D.中子3.在核反應(yīng)方程23?U→?23?Th+X中，X代表？A.α粒子（?He）B.β?粒子（??1e）C.β?粒子（??1e）D.中子（?1n）4.當(dāng)生物體受到一定劑量的電離輻射照射時(shí)，可能引起的細(xì)胞死亡或染色體損傷屬于輻射的？A.隨機(jī)性效應(yīng)B.確定性效應(yīng)C.內(nèi)照射效應(yīng)D.外照射效應(yīng)5.利用放射性同位素作為示蹤劑研究植物根系吸收水分的過(guò)程，主要利用了放射性同位素的？A.放射性強(qiáng)度隨時(shí)間衰減的特性B.能量轉(zhuǎn)換特性C.易于在生物體內(nèi)遷移的特性D.易于檢測(cè)的特性6.核電站運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的放射性廢物，其主要危害在于？A.發(fā)熱量過(guò)高導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱B.對(duì)工作人員造成急性外照射傷害C.長(zhǎng)期存放在環(huán)境中可能造成放射性污染D.放射性物質(zhì)易于在水中溶解7.碳-14測(cè)年法適用于測(cè)定古生物遺體的年齡，其基本原理是利用生物死亡后停止從環(huán)境中吸收1?C，而其體內(nèi)1?C含量？A.開(kāi)始增加B.保持不變C.開(kāi)始減少并按特定半衰期衰變D.立即降至環(huán)境中的濃度8.某種放射性同位素的半衰期為10年，經(jīng)過(guò)30年后，該同位素剩余的原子核占原有原子核的比例是？A.1/4B.1/2C.3/4D.7/89.輻射防護(hù)中通常采用的時(shí)間防護(hù)措施是指？A.增加與輻射源的距離B.減少在輻射場(chǎng)中暴露的時(shí)間C.穿戴合適的防護(hù)服D.使用屏蔽材料10.輻射誘變育種利用了電離輻射能夠？A.殺滅植物病原體B.抑制植物生長(zhǎng)C.引起植物基因突變D.促進(jìn)植物光合作用二、填空題（請(qǐng)將答案填寫(xiě)在橫線上。每空2分，共20分）1.放射性活度是指放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生放射性衰變的__________。2.輻射劑量當(dāng)量是用于評(píng)估電離輻射對(duì)生物組織隨機(jī)性效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)量，其國(guó)際單位制單位是__________。3.放射性同位素示蹤技術(shù)的核心優(yōu)點(diǎn)在于其具有高度的__________和特異性。4.核事故可能導(dǎo)致環(huán)境中的放射性核素通過(guò)__________、__________等途徑進(jìn)入食物鏈，對(duì)生物多樣性造成長(zhǎng)期影響。5.利用放射性同位素進(jìn)行年代測(cè)定時(shí)，衰變常數(shù)（λ）與半衰期（T?）的關(guān)系為_(kāi)_________。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題。每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述α粒子、β粒子、γ射線這三種射線在穿透能力、電離能力和在生物組織中的作用方式方面的主要區(qū)別。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明放射性同位素示蹤技術(shù)的基本原理及其在生態(tài)學(xué)研究中可以解決哪些類(lèi)型的問(wèn)題。3.描述核電站運(yùn)行過(guò)程中可能對(duì)周?chē)锒鄻有援a(chǎn)生的主要環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。4.解釋什么是內(nèi)照射和外照射，并各舉一個(gè)可能發(fā)生于生物多樣性研究領(lǐng)域的例子。四、論述題（請(qǐng)結(jié)合具體實(shí)例或原理，深入分析和闡述下列問(wèn)題。每題10分，共30分）1.論述放射性核素1?C在生態(tài)學(xué)研究中（如食物網(wǎng)分析、碳循環(huán)研究）的應(yīng)用價(jià)值及其基本原理。2.分析核能利用在為人類(lèi)提供清潔能源的同時(shí)，可能對(duì)生物多樣性構(gòu)成威脅的主要途徑，并提出相應(yīng)的緩解措施。3.結(jié)合一個(gè)具體的核事故案例（如切爾諾貝利或福島），論述其對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的長(zhǎng)期影響，并探討科學(xué)界在災(zāi)后生態(tài)修復(fù)中可能發(fā)揮的作用。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.B5.D6.C7.C8.A9.B10.C二、填空題1.次數(shù)2.希沃特（Sv）3.可檢測(cè)性4.空氣、水體、土壤5.λ=ln(2)/T?三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：區(qū)分三種射線的根本屬性：電荷、質(zhì)量（或無(wú)質(zhì)量）、穿透能力、電離能力。*α粒子：具有雙正電荷，質(zhì)量較大（約4個(gè)原子質(zhì)量單位），穿透能力最弱（僅幾厘米空氣或一張紙即可阻擋），電離能力最強(qiáng)（在短距離內(nèi)損失能量快，能使介質(zhì)產(chǎn)生大量電離）。*β粒子：具有單負(fù)電荷，質(zhì)量很小（電子質(zhì)量），穿透能力中等（可達(dá)幾毫米組織或幾米空氣），電離能力較α粒子弱。*γ射線：電荷為零，質(zhì)量為零，穿透能力最強(qiáng)（可達(dá)厘米甚至米厚的屏蔽材料），電離能力最弱（需通過(guò)較厚物質(zhì)才能有效電離）。*在生物組織中的作用：α粒子因電離能力強(qiáng)且穿透淺，若進(jìn)入體內(nèi)且靠近敏感組織（如細(xì)胞核），損傷可能很大，但外部防護(hù)易。β粒子穿透力適中，進(jìn)入體內(nèi)后可在組織中一定范圍造成電離損傷。γ射線穿透力強(qiáng)，若外部照射，需厚重屏蔽；進(jìn)入體內(nèi)后可在全身范圍緩慢造成電離。2.解析思路：解釋示蹤技術(shù)的核心原理（標(biāo)記-追蹤-檢測(cè)）和其在生態(tài)學(xué)中的用途。*原理：利用放射性同位素（示蹤劑）模擬生物體內(nèi)原有的穩(wěn)定同位素或非放射性物質(zhì)，通過(guò)標(biāo)記生物體、環(huán)境介質(zhì)或研究對(duì)象，利用探測(cè)器跟蹤其隨時(shí)間、空間遷移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程。*生態(tài)學(xué)用途：可用于追蹤物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)路徑（如水、養(yǎng)分、碳、氮等元素），量化能量流動(dòng)效率，確定食物鏈關(guān)系（通過(guò)示蹤劑在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)的富集程度），研究物種間相互作用（如捕食關(guān)系、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系），評(píng)估污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和生物累積/生物放大過(guò)程，監(jiān)測(cè)氣候變化對(duì)生態(tài)過(guò)程的影響等。3.解析思路：列舉核電站可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，特別是對(duì)生物多樣性的影響。*熱污染：核電機(jī)組冷卻過(guò)程可能釋放較高溫廢水，改變河流或近海水體溫度，影響水生生物生存環(huán)境和種群分布。*放射性物質(zhì)泄漏：核反應(yīng)堆事故或燃料處理不當(dāng)可能導(dǎo)致放射性核素（如氚、銫-137、鍶-90等）泄漏到環(huán)境中，通過(guò)水體、土壤進(jìn)入植物，并通過(guò)食物鏈傳遞，造成生物體內(nèi)污染和遺傳損傷，甚至影響遺傳多樣性。*核廢料處置：高度放射性核廢料的安全處置是長(zhǎng)期挑戰(zhàn)，若處置不當(dāng)，可能長(zhǎng)期持續(xù)釋放放射性，污染大片土地和水源，導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)退化，生物多樣性銳減。*外來(lái)物種入侵：核電站周邊區(qū)域可能因管理或環(huán)境變化，成為某些外來(lái)入侵物種的棲息地，擠壓本地物種生存空間，威脅生物多樣性。4.解析思路：區(qū)分內(nèi)照射和外照射的概念，并聯(lián)系生物多樣性研究場(chǎng)景。*內(nèi)照射：指放射性核素通過(guò)呼吸、食入、皮膚吸收等途徑進(jìn)入生物體內(nèi)部，并在體內(nèi)蓄積，持續(xù)對(duì)內(nèi)部組織（尤其是細(xì)胞核）造成電離輻射損傷。例子：研究人員在進(jìn)行放射性同位素實(shí)驗(yàn)時(shí)，若防護(hù)不當(dāng)吸入或食入放射性粉塵或溶液，導(dǎo)致體內(nèi)器官受到輻射。*外照射：指生物體暴露在體外放射源或外部輻射場(chǎng)中，受到電離輻射的照射。例子：使用放射性同位素標(biāo)記的示蹤劑進(jìn)行野外植物研究時(shí)，研究人員在處理或觀察標(biāo)記植物/土壤樣本時(shí)，受到了來(lái)自放射性示蹤劑的體外輻射。四、論述題1.解析思路：闡述1?C的生態(tài)學(xué)應(yīng)用原理，結(jié)合具體過(guò)程。*原理：1?C與穩(wěn)定同位素12C化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，可參與生物體的碳代謝過(guò)程（光合作用或呼吸作用），在生物圈、水圈、大氣圈之間循環(huán)。由于1?C具有放射性，可以通過(guò)探測(cè)其衰變來(lái)追蹤碳的流動(dòng)路徑和速率。*應(yīng)用：*食物網(wǎng)分析：通過(guò)測(cè)定不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體（植物、食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物）組織中的1?C含量，可以估算能量在食物鏈中的傳遞效率，揭示不同物種間營(yíng)養(yǎng)聯(lián)系強(qiáng)度。*碳循環(huán)研究：測(cè)定大氣、水體、土壤、生物體中1?C的濃度變化，有助于研究碳在地球系統(tǒng)中的交換速率、儲(chǔ)量和周轉(zhuǎn)時(shí)間。例如，通過(guò)古海洋沉積物中的1?C測(cè)年結(jié)合碳同位素組成分析，重建古代海洋環(huán)流和碳匯變化。*同化速率測(cè)定：在實(shí)驗(yàn)室或野外控制條件下，給植物標(biāo)記1?CO?，通過(guò)測(cè)定植物組織對(duì)1?C的吸收和同化速率，研究光合作用效率。*總結(jié)：1?C示蹤法利用其放射性易于檢測(cè)和參與碳循環(huán)的特性，為生態(tài)學(xué)研究碳素動(dòng)態(tài)和能量流動(dòng)提供了強(qiáng)大的工具。2.解析思路：分析核能利用的潛在生物多樣性威脅途徑，并提出緩解措施。*威脅途徑：*核電站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)：占用大量土地，可能破壞原有自然生態(tài)系統(tǒng)（森林、濕地等），改變地形和水文，導(dǎo)致棲息地喪失和碎片化。運(yùn)行產(chǎn)生的熱污染影響水生生物。核廢料處理若不當(dāng)，會(huì)造成長(zhǎng)期放射性污染，使區(qū)域失去生態(tài)功能。*核事故：嚴(yán)重事故可能導(dǎo)致大范圍、高濃度的放射性物質(zhì)泄漏，對(duì)周邊乃至更大范圍的生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性打擊，生物體直接受輻射損傷、遺傳突變，食物鏈發(fā)生嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致物種數(shù)量銳減甚至滅絕，生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期難以恢復(fù)。*放射性廢物處置：即使是低中放廢物，長(zhǎng)期（數(shù)萬(wàn)至百萬(wàn)年）的放射性風(fēng)險(xiǎn)仍存在，若處置場(chǎng)所防護(hù)失效，可能污染土壤和水源，影響區(qū)域生物多樣性。*核材料安全：核燃料、核廢料、醫(yī)療/工業(yè)用放射性同位素的運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中若發(fā)生泄漏或丟失，可能造成局部環(huán)境污染，威脅生物安全。*緩解措施：*選址與設(shè)計(jì)：核電站選址應(yīng)避開(kāi)生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)，采用先進(jìn)的安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，最大限度降低事故風(fēng)險(xiǎn)。*嚴(yán)格管理：建立完善的核安全法規(guī)體系和監(jiān)管機(jī)制，確保核設(shè)施運(yùn)行規(guī)范，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和應(yīng)急演練。*高效處置：研發(fā)并采用先進(jìn)的核廢料處理技術(shù)（如深地質(zhì)處置），確保長(zhǎng)期安全隔離。加強(qiáng)核廢料運(yùn)輸?shù)陌踩雷o(hù)。*事故應(yīng)急：制定詳盡的核事故應(yīng)急預(yù)案，配備充足的應(yīng)急資源，事故發(fā)生后迅速啟動(dòng)響應(yīng)，采取有效措施控制污染擴(kuò)散，保護(hù)受影響區(qū)域的生物多樣性。*生態(tài)監(jiān)測(cè)與修復(fù)：在核設(shè)施周邊建立長(zhǎng)期生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，評(píng)估對(duì)生物多樣性的影響。對(duì)受放射性污染的生態(tài)系統(tǒng)，在條件允許時(shí)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。3.解析思路：選擇一個(gè)具體案例（如切爾諾貝利），分階段闡述事故對(duì)生物多樣性的影響，并探討科學(xué)界的作用。*案例選擇：切爾諾貝利核事故（1986年）。*影響階段與表現(xiàn)：*事故初期：大量放射性物質(zhì)（主要是銫-137、鍶-90）以煙羽形式迅速擴(kuò)散，對(duì)事故地及周邊地區(qū)造成短期高強(qiáng)度外照射，導(dǎo)致當(dāng)?shù)鼐用窈筒糠忠吧鷦?dòng)物（如馬、鹿）急性輻射病甚至死亡。*中期（數(shù)月至數(shù)年）：放射性核素沉降到地表，污染土壤、植被和水體。植物和土壤生物出現(xiàn)生物效應(yīng)，如遺傳損傷增加、生長(zhǎng)受阻、生物量下降。通過(guò)食物鏈富集，放射性污染在食草動(dòng)物和食肉動(dòng)物體內(nèi)達(dá)到較高水平，導(dǎo)致這些物種數(shù)量銳減，食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)破壞。出現(xiàn)具有遺傳突變特征的生物個(gè)體。*長(zhǎng)期（數(shù)十年至今）：盡管實(shí)施了隔離區(qū)建設(shè)（建立“隔離區(qū)”），但放射性污染仍對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生持續(xù)影響。研究發(fā)現(xiàn)，隔離區(qū)內(nèi)某些物種（如某些昆蟲(chóng)、兩棲類(lèi)）的遺傳多樣性發(fā)生變化，部分物種（如歐亞紅鹿）數(shù)量雖有恢復(fù)，但體內(nèi)仍殘留放射性標(biāo)記。輻射對(duì)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程的速度和路徑產(chǎn)生深刻影響。隔離區(qū)內(nèi)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境也催生了某些適應(yīng)性強(qiáng)的物種或新的生物群落。*科學(xué)界的作用：*長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)：科學(xué)家在隔離區(qū)及周邊進(jìn)行了數(shù)十年的持續(xù)生態(tài)監(jiān)測(cè)，追蹤放射性污染對(duì)生物體、生態(tài)系統(tǒng)和遺傳多樣性的動(dòng)態(tài)影響，為評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)和制定管理策略提供科學(xué)依據(jù)。