2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——各類核反應(yīng)及其應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)中，若入射α粒子的動(dòng)能保持不變，增大原子核靶的半徑，則散射α粒子的最大偏轉(zhuǎn)角將（）。A.增大B.減小C.不變D.無法確定2.以下哪個(gè)物理量在核反應(yīng)過程中總是守恒？（）A.電荷數(shù)B.質(zhì)量數(shù)C.動(dòng)量D.以上都是3.放射性元素經(jīng)歷一個(gè)半衰期后，其原子核數(shù)量減少到原來的（）。A.50%B.70.7%C.1/eD.1/24.β衰變過程中，原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別（）。A.質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1B.質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)減少1C.質(zhì)量數(shù)增加1，電荷數(shù)不變D.質(zhì)量數(shù)減少1，電荷數(shù)不變5.以下哪種核反應(yīng)是重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)中等質(zhì)量核的過程？（）A.散射反應(yīng)B.人工核轉(zhuǎn)變C.裂變D.聚變6.核反應(yīng)Q>0表示（）。A.吸收能量B.釋放能量C.動(dòng)量不守恒D.電荷數(shù)不守恒7.在核電站中，利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量來驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，所利用的核能形式主要是（）。A.放射性衰變熱B.核裂變釋放的巨大能量C.核聚變釋放的熱量D.中子動(dòng)能8.以下哪種技術(shù)利用了放射性同位素示蹤原理？（）A.核磁共振成像B.X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描C.正電子發(fā)射斷層掃描D.放射性治療9.在核反應(yīng)堆中，用于吸收中子、控制反應(yīng)堆功率的核材料是（）。A.裂變?nèi)剂螧.中子反射器C.控制棒D.冷卻劑10.下列關(guān)于核聚變的描述，正確的是（）。A.僅在極高溫度下才能發(fā)生B.是目前核電站的主要能量來源C.產(chǎn)生的放射性廢料比裂變少D.A和C都正確二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.核反應(yīng)方程??U+1?n→???Kr+X+31?n中，X代表的中子數(shù)（或粒子符號(hào)）為________。2.入射粒子與原子核發(fā)生碰撞，最接近原子核中心時(shí)的距離稱為________。3.放射性同位素32P的半衰期為7.14天，經(jīng)過21天后，其剩余量為原始量的________倍。4.α衰變過程中，原子核放出一個(gè)氦核（即??He），其質(zhì)量數(shù)減少________，電荷數(shù)減少________。5.核裂變反應(yīng)中，為了維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，需要使用________材料來吸收多余的中子。6.利用放射性同位素進(jìn)行工業(yè)輻照處理，可以改變材料的________或________。7.正電子發(fā)射斷層掃描（PET）利用的是放射性同位素衰變時(shí)產(chǎn)生的________現(xiàn)象。8.標(biāo)識(shí)放射性核素活度的單位是________，其國際單位制單位是________。9.核反應(yīng)截面是描述單位面積上發(fā)生核反應(yīng)可能性的物理量，其國際單位制單位是________。10.核能的釋放基于愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，其中m代表________。三、簡答題（每小題5分，共15分）1.簡述核散射實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)論及其意義。2.簡要比較核裂變和核聚變?cè)诜磻?yīng)條件、釋放能量、產(chǎn)物特性等方面的主要區(qū)別。3.簡述放射性在醫(yī)學(xué)診斷（如顯像）中的一種具體應(yīng)用原理。四、計(jì)算題（每小題7分，共14分）1.已知鈹核??Be的質(zhì)量為9.012182u，α粒子??He的質(zhì)量為4.002603u，中子1?n的質(zhì)量為1.008665u。計(jì)算核反應(yīng)??Be+??He→12?C+1?n的反應(yīng)能Q值（提示：1u的質(zhì)量對(duì)應(yīng)的能量約為931.5MeV）。2.某放射性樣品最初含有10^20個(gè)原子核，其半衰期為5年。求：a.2年后，樣品中剩余的原子核數(shù)量大約是多少？b.樣品的放射性活度（以貝可勒爾Bq為單位）是多少？（假設(shè)初始時(shí)刻活度為A?）五、論述題（10分）結(jié)合核裂變和核聚變的基本原理，探討核能利用面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.D4.A5.C6.B7.B8.C9.C10.D二、填空題1.1?n(或中子)2.韌致距離3.1/44.4,25.控制棒6.物理,化學(xué)性質(zhì)7.正電子湮滅8.居里(Ci),貝可勒爾(Bq)9.薩米特(b)10.質(zhì)量虧損三、簡答題1.解析思路：盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)通過α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)大部分粒子穿過，少數(shù)偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)反彈。結(jié)論是原子具有核式結(jié)構(gòu)，原子中心存在一個(gè)很小但質(zhì)量和電荷集中的原子核。意義在于推翻了湯姆孫的葡萄干布丁模型，建立了原子核模型。2.解析思路：核裂變需要中子轟擊重核（如U-235）引發(fā)，反應(yīng)條件相對(duì)較低溫度，釋放巨大能量，產(chǎn)物為中等質(zhì)量核和較多中子。核聚變需要極高溫度和壓力條件（克服庫侖斥力），反應(yīng)物為輕核（如氘氚），單位質(zhì)量釋放能量比裂變更大，產(chǎn)物為較重核，放射性廢料相對(duì)較少。比較要點(diǎn)：反應(yīng)條件、能量大小、反應(yīng)物、產(chǎn)物。3.解析思路：以PET為例，注入體內(nèi)放射性示蹤劑（如1?F-FDG），該同位素發(fā)生β?衰變釋放正電子，正電子與體內(nèi)電子湮滅產(chǎn)生γ光子，沿直線射出。體外探測器探測到這些γ光子對(duì)，確定放射性分布，重建圖像，從而反映器官功能或代謝情況。四、計(jì)算題1.解析思路：a.計(jì)算反應(yīng)前后總質(zhì)量差（質(zhì)量虧損）：Δm=(m_Be+m_α)-(m_C+m_n)=(9.012182+4.002603)-(12.000000+1.008665)=13.014785-13.008665=0.006120ub.計(jì)算反應(yīng)能Q值：Q=Δm*c2=0.006120u*931.5MeV/u=5.70258MeV答案：Q≈5.70MeV2.解析思路：a.經(jīng)歷2個(gè)半衰期（2年），剩余原子核數(shù)量為初始量的(1/2)2=1/4。N=N?*(1/2)^(t/T?)=10^20*(1/2)^(2/5)≈10^20*0.707=7.07x10^19個(gè)。b.初始活度A?=N?*λ=N?/T?=10^20/5年=2x10^19Bq。2年后活度A=A?*(1/2)2=(2x10^19)*0.25=0.5x10^19Bq=5x10^18Bq。答案：a.7.07x10^19個(gè)；b.5x10^18Bq。五、論述題解析思路：機(jī)