2025年大學(xué)《核物理》專業(yè)題庫——核物理學(xué)在國防建設(shè)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.原子核結(jié)合能2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)3.核反應(yīng)截面4.核輻射探測5.核威懾二、填空題（每空2分，共20分）1.放射性衰變遵循________定律，半衰期是描述放射性核素衰變快慢的物理量，它表示放射性核素的________減少到初始值一半所需要的時間。2.重核裂變通常需要吸收一個中子才能引發(fā)，釋放的能量主要來自于________能量的釋放。輕核聚變是指將較輕的原子核結(jié)合成較重的原子核的過程，其過程通常釋放巨大的________。3.核動力潛艇利用________反應(yīng)產(chǎn)生的熱能，通過熱交換系統(tǒng)產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)，實(shí)現(xiàn)水下隱蔽航行。核武器按基本原理可分為________武器和________武器。4.常用的輻射探測器根據(jù)其工作原理可分為氣體探測器和________探測器兩大類。在核材料識別領(lǐng)域，可以利用特定核素的特征________進(jìn)行探測和鑒定。5.國際單位制中，吸收劑所受的劑量稱為________，其單位是戈瑞（Gy）；而劑量當(dāng)量則用于評估不同類型輻射對生物組織的損傷，其單位是希沃特（Sv），它們與相應(yīng)的劑量率單位分別是________和________。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述α衰變、β衰變和γ衰變的特點(diǎn)及衰變規(guī)律。2.簡述核反應(yīng)方程必須遵循的基本守恒定律。3.簡述核動力推進(jìn)系統(tǒng)（如核反應(yīng)堆）相比于傳統(tǒng)燃料推進(jìn)系統(tǒng)（如燃油）的主要優(yōu)勢，尤其是在軍事應(yīng)用方面的體現(xiàn)。4.簡述輻射探測的基本原理。列舉兩種不同類型的輻射探測器，并簡述其原理。5.簡述核材料（如鈾、钚）在國防建設(shè)中的主要用途。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述核威懾理論的基本思想及其在現(xiàn)代國防戰(zhàn)略中的地位和作用。2.分析核潛艇采用核動力推進(jìn)相較于傳統(tǒng)動力推進(jìn)的主要優(yōu)缺點(diǎn)，并探討其在國防建設(shè)中的戰(zhàn)略意義。試卷答案一、名詞解釋1.原子核結(jié)合能:原子核的靜質(zhì)量與其所包含的自由核子（質(zhì)子和中子）靜質(zhì)量之差，這個質(zhì)量差稱為質(zhì)量虧損，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，這部分質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量即為原子核結(jié)合能，它表示將原子核拆解成單個核子所需的能量，也反映了原子核的穩(wěn)定程度。2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng):指重核（如鈾-235或钚-239）吸收一個中子后發(fā)生裂變，產(chǎn)生兩個或多個較輕的原子核（裂變碎片）、釋放出中子（通常為2-3個）和巨大的能量。釋放出的中子又可以去轟擊其他的重核，使其發(fā)生裂變，如此持續(xù)進(jìn)行下去，形成反應(yīng)鏈不斷發(fā)展的過程。3.核反應(yīng)截面:描述原子核參與核反應(yīng)概率大小的物理量。它形象地表示一個原子核對于特定類型粒子的反應(yīng)可能性，其數(shù)值大小與原子核的大小和性質(zhì)以及入射粒子的種類、能量有關(guān)，單位通常為靶恩（b）。4.核輻射探測:利用各種探測器的物理效應(yīng)，識別、測量和記錄核輻射（如α、β、γ射線，中子等）的性質(zhì)（能量、強(qiáng)度、方向、時間等）的技術(shù)。它是核物理研究、核技術(shù)應(yīng)用和輻射防護(hù)中不可或缺的一環(huán)。5.核威懾:指通過擁有并公開展示強(qiáng)大的核武器庫（以及確保其快速打擊的能力），形成足以對潛在侵略者造成毀滅性報(bào)復(fù)的核威脅，從而阻止其發(fā)動核攻擊或大規(guī)模常規(guī)戰(zhàn)爭的戰(zhàn)略意圖。其核心是“相互確保摧毀”（MAD）。二、填空題1.指數(shù)；放射性核素2.核子；核能3.核；裂變；聚變4.閃爍體（或固體）；特征輻射（或能譜）5.照射量；希沃特；戈瑞三、簡答題1.α衰變:是重原子核自發(fā)釋放出一個α粒子（即氦核，含2個質(zhì)子和2個中子）而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€新原子核的過程。特點(diǎn)：釋放能量較大，α粒子動能和電離能力較強(qiáng)，但穿透能力弱（易被紙張或皮膚阻擋），衰變過程只涉及原子核內(nèi)部變化，新核與原核在元素周期表中位于前一位。β衰變:是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子，同時釋放出一個電子（β?粒子）和一個反電子中微子，或一個質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€中子，同時釋放出一個正電子（β?粒子）和一個中微子。特點(diǎn)：釋放能量相對較小（主要表現(xiàn)為β粒子動能），β粒子電離能力比α粒子弱，但穿透能力較強(qiáng)（可穿透幾毫米厚的鋁片），衰變過程中質(zhì)子數(shù)（原子序數(shù)）改變，新核在元素周期表中位于后一位（β?）或前一位（β?）。β衰變遵循動量守恒和角動量守恒等規(guī)律。γ衰變:是原子核從較高的激發(fā)態(tài)躍遷到較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時，釋放出高能光子（γ射線）的過程。特點(diǎn)：γ射線是電磁波，光子能量很高，電離能力最弱，但穿透能力最強(qiáng)（可穿透厚實(shí)的鉛板或混凝土），γ衰變過程不改變原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，即原子核在元素周期表中位置不變。通常γ衰變伴隨著α衰變或β衰變發(fā)生，用于核能級結(jié)構(gòu)的測定。2.核反應(yīng)方程必須遵循電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒定律。電荷數(shù)守恒：反應(yīng)前后所有粒子的電荷數(shù)（以質(zhì)子數(shù)為標(biāo)志）的總和相等。質(zhì)量數(shù)守恒：反應(yīng)前后所有粒子的質(zhì)量數(shù)（質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和）的總和相等。這兩個守恒定律是書寫正確核反應(yīng)方程的基礎(chǔ)和依據(jù)。3.核動力推進(jìn)的主要優(yōu)勢在于：無需攜帶大量重燃料，航程無限，隱蔽性好（噪音小，不依賴空氣），可以在水下長時間駐留。軍事應(yīng)用體現(xiàn)：核潛艇能夠長時間潛航執(zhí)行任務(wù)，不受傳統(tǒng)燃料補(bǔ)給的限制，增加了戰(zhàn)略威懾和作戰(zhàn)能力。4.輻射探測的基本原理是利用核輻射與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生的可測量效應(yīng)。當(dāng)帶電粒子或高能光子穿過探測器時，會損失能量并激發(fā)或電離探測介質(zhì)，產(chǎn)生可探測的信號（如電信號、光信號等）。通過測量這些信號的特征（如強(qiáng)度、時間、波形等），可以推斷出入射輻射的性質(zhì)（種類、能量、強(qiáng)度、數(shù)量等）。①氣體探測器:利用輻射與氣體相互作用產(chǎn)生的電離或激發(fā)效應(yīng)。如蓋革-米勒計(jì)數(shù)器（G-M探測器），利用輻射電離產(chǎn)生的離子對在強(qiáng)電場下復(fù)合時產(chǎn)生脈沖放電信號；半導(dǎo)體探測器（如硅二極管或鍺探測器），利用輻射在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的載流子（電子-空穴對）在電場作用下形成電流或電壓信號，能譜分辨率較高。②閃爍體探測器:利用輻射使閃爍體材料（晶體或液體）原子激發(fā)，隨后由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時發(fā)射出光子（熒光或磷光），再用光電倍增管等光電探測器接收這些光子并將其轉(zhuǎn)換成電信號。根據(jù)閃爍體材料不同，可分為有機(jī)閃爍體（如閃爍塑料）和無機(jī)閃爍體（如NaI(Tl)晶體，對γ射線探測效率高，常用于輻射成像）。5.核材料在國防建設(shè)中的主要用途包括：①制造核武器:鈾-235和钚-239是制造核裂變武器的主要材料；氘和氚是制造核聚變武器（或作為核聚變裂變彈）的關(guān)鍵燃料材料。②提供核動力:鈾-235和钚-239是核反應(yīng)堆的燃料，為潛艇、航母、導(dǎo)彈發(fā)射井等提供可靠的電力和動力，實(shí)現(xiàn)隱蔽和遠(yuǎn)航。③制造放射性同位素源:利用放射性同位素（如钚-238）提供熱能（用于深空探測器和衛(wèi)星）、作為輻射源（用于工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)診斷和治療、安全監(jiān)控等）。④開發(fā)未來核能:氘、氚是潛在的核聚變能源，聚變能具有資源豐富、環(huán)境友好、固有安全等優(yōu)點(diǎn)，是未來能源和戰(zhàn)略威懾的重要方向。四、論述題1.核威懾理論的基本思想是“相互確保摧毀”（MutuallyAssuredDestruction,MAD）。其核心在于擁有核能力的國家之間，通過確保對方在遭受第一次核打擊后仍能保留足夠的核力量進(jìn)行毀滅性報(bào)復(fù)，從而阻止任何一方首先發(fā)動核戰(zhàn)爭。這種恐怖平衡使得發(fā)動核攻擊的代價(jià)（承受對方的全面報(bào)復(fù)）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其可能帶來的任何收益，從而達(dá)到威懾的效果。在現(xiàn)代國防戰(zhàn)略中，核威懾是確保國家安全、維護(hù)國際戰(zhàn)略穩(wěn)定的重要基石，它不僅存在于大國之間，也影響著地區(qū)沖突和軍備控制談判。2.核潛艇采用核動力推進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：①續(xù)航力無限:不依賴空氣，只需補(bǔ)充少量核燃料，即可在水下連續(xù)航行數(shù)十年，極大地增強(qiáng)了戰(zhàn)略部署和作戰(zhàn)靈活性。②隱蔽性極好:水下運(yùn)行噪音低，不易被探測發(fā)現(xiàn)，能夠長時間潛伏在關(guān)鍵海域執(zhí)行任務(wù)。③自持力強(qiáng):不受基地補(bǔ)給限制，可在遠(yuǎn)離本土的大洋獨(dú)立活動。④作戰(zhàn)能力多樣:可搭載彈道導(dǎo)彈、魚雷等武器，結(jié)合隱蔽性，構(gòu)成強(qiáng)大的二次核打擊力量或可靠的常規(guī)打擊平臺。主要缺點(diǎn)包括：①技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高昂:核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)復(fù)雜，需要高水平的專業(yè)人才，導(dǎo)致潛艇本身成本極高，維護(hù)費(fèi)用也很大。②反應(yīng)堆安全性問題:核反應(yīng)堆一旦發(fā)生事故，可能造成嚴(yán)重的核污染和長期的環(huán)境危害，對潛艇艇員的健康也存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。③反應(yīng)堆小型化和輕量化