自考本科核工程2025年核物理試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共20分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。)1.下列哪一種射線是由原子核發(fā)生α衰變時(shí)釋放出來(lái)的？A.β粒子B.γ射線C.中子D.α粒子2.放射性元素衰變半期為T，經(jīng)過(guò)時(shí)間t（t<T），該放射性元素的質(zhì)量將減少為原來(lái)的：A.1/2B.1/(2^t/T)C.1-e^(-t/T)D.e^(-t/T)3.根據(jù)玻爾理論，原子核半徑r與其質(zhì)量數(shù)A的關(guān)系近似為：A.r∝A^(1/3)B.r∝A^(2/3)C.r∝AD.r∝1/A^(1/3)4.在核反應(yīng)方程23?U+n→23?U*→23?Ba+X中，X表示：A.一個(gè)中子B.一個(gè)質(zhì)子C.一個(gè)α粒子D.一個(gè)β粒子5.核反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)前后守恒的物理量不包括：A.電荷數(shù)B.質(zhì)量數(shù)C.動(dòng)量D.總能量6.放射性衰變中，母核的放射性活度隨時(shí)間變化的規(guī)律是：A.線性減小B.指數(shù)減小C.對(duì)數(shù)減小D.先快后慢再快減小7.使原子核發(fā)生電離輻射的主要機(jī)制是：A.光電效應(yīng)B.康普頓效應(yīng)C.電離作用D.散射作用8.下列哪種現(xiàn)象是核殼層模型的主要證據(jù)？A.原子核的半徑隨質(zhì)量數(shù)A的變化B.原子核的質(zhì)子結(jié)合能隨質(zhì)子數(shù)Z的變化C.重原子核存在某些“幻數(shù)”D.α衰變的半衰期隨原子核質(zhì)量數(shù)的變化9.在核反應(yīng)堆中，中子經(jīng)濟(jì)性通常用哪個(gè)參數(shù)來(lái)衡量？A.中子通量B.燃料棒功率C.系統(tǒng)效率D.中子增殖因子10.輻射防護(hù)中通常所說(shuō)的“時(shí)間防護(hù)”是指：A.增加屏蔽材料的厚度B.增加與輻射源的距離C.縮短在輻射環(huán)境中的暴露時(shí)間D.使用個(gè)人防護(hù)用品二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在橫線上。）1.放射性衰變的三種主要類型是α衰變、______衰變和γ衰變。2.原子核的核子平均結(jié)合能隨質(zhì)量數(shù)A的變化，在A≈56附近達(dá)到最大值，這為_(kāi)_____和______提供了理論基礎(chǔ)。3.標(biāo)識(shí)一種放射性核素，通常使用符號(hào)23?U，其中238表示______，92表示______。4.當(dāng)光子能量足夠大時(shí)，可以與原子核發(fā)生彈性散射和______散射。5.標(biāo)準(zhǔn)的放射劑量單位是______，它表示在單位質(zhì)量空氣中，由電離輻射產(chǎn)生的______數(shù)。6.核反應(yīng)Q值的定義是反應(yīng)前后______之差，Q>0表示反應(yīng)______，Q<0表示反應(yīng)______。7.根據(jù)費(fèi)米理論，原子核中的核子主要依靠______力相互作用，這種力是短程力。8.穿透能力最強(qiáng)的電離輻射是______，防護(hù)這種輻射通常需要使用______材料。9.在核反應(yīng)堆中，控制棒的主要作用是吸收中子，以調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的______。10.放射性同位素示蹤技術(shù)利用了放射性核素______和______的特性。三、判斷題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將答案“正確”或“錯(cuò)誤”寫(xiě)在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.β衰變過(guò)程中，原子核的質(zhì)量數(shù)不變，但電荷數(shù)增加1。（）2.所有放射性核素都有半衰期，且半衰期與放射性活度成正比。（）3.核力是長(zhǎng)程力，它使得原子核能夠克服庫(kù)侖斥力而穩(wěn)定存在。（）4.當(dāng)一個(gè)中子被原子核俘獲時(shí)，通常會(huì)引發(fā)核裂變或核反應(yīng)。（）5.外照射防護(hù)的主要措施是利用厚重的屏蔽材料將輻射源與人員隔開(kāi)。（）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。請(qǐng)將答案寫(xiě)在答題紙上。）1.簡(jiǎn)述放射性衰變的指數(shù)衰變規(guī)律及其物理意義。2.簡(jiǎn)述原子核的液滴模型的主要觀點(diǎn)及其局限性。3.簡(jiǎn)述電離輻射對(duì)生物組織的危害主要有哪些方面？五、計(jì)算題（每小題10分，共20分。請(qǐng)寫(xiě)出必要的公式、代入數(shù)據(jù)、計(jì)算過(guò)程和結(jié)果。）1.某放射性核素的半衰期為5天。現(xiàn)測(cè)得該核素的質(zhì)量為100克，求：(1)10天后剩余的核素質(zhì)量是多少？(2)10天內(nèi)衰變掉多少核素？2.一個(gè)能量為1MeV的中子與靜止的靶核（可視為靜止）發(fā)生彈性正碰，碰后中子的能量降為0.5MeV。求：(1)靶核的質(zhì)量是中子質(zhì)量的多少倍？(2)碰撞后靶核獲得的動(dòng)能是多少？試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.B3.A4.C5.D6.B7.C8.C9.D10.C二、填空題1.β2.核能；核武器3.質(zhì)量數(shù)；原子序數(shù)4.非彈性5.居里；電荷6.總能量；吸熱；放熱7.核力8.γ射線；低密度（如塑料、水）9.中子增殖因子（或中子密度）10.易于探測(cè)；衰變特性（或放射性）三、判斷題1.正確2.錯(cuò)誤3.錯(cuò)誤4.正確5.正確四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：放射性衰變遵循指數(shù)規(guī)律，即放射性活度（或核素?cái)?shù)量）隨時(shí)間呈指數(shù)衰減。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為N(t)=N?e^(-λt)或A(t)=A?e^(-λt)，其中N(t)或A(t)是時(shí)間t時(shí)刻的剩余核素?cái)?shù)量或活度，N?或A?是初始值，λ是衰變常數(shù)，t是時(shí)間。物理意義在于描述了放射性核素自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌怂氐慕y(tǒng)計(jì)規(guī)律，半衰期T?/?=ln(2)/λ是放射性核素減少到初始一半所需的時(shí)間，它是一個(gè)與外界因素?zé)o關(guān)的固有屬性。2.解析思路：液滴模型將原子核比作液滴，認(rèn)為核子之間主要作用力是短程的核力（吸引）和長(zhǎng)程的庫(kù)侖斥力（質(zhì)子間排斥）。模型認(rèn)為原子核的體積近似與質(zhì)量數(shù)A成正比（r∝A^(1/3)），結(jié)合能也近似與A成正比，但考慮了庫(kù)侖斥力對(duì)輕核和中等質(zhì)量核結(jié)合能的修正，解釋了原子核半徑和質(zhì)量數(shù)的關(guān)系。其局限性在于無(wú)法解釋原子核結(jié)合能的峰值（幻數(shù)現(xiàn)象）、核形的各向異性以及核子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.解析思路：電離輻射通過(guò)其攜帶的能量與物質(zhì)相互作用，可以引起原子或分子電離、激發(fā)，產(chǎn)生離子對(duì)。這些電離產(chǎn)物可能直接損傷生物細(xì)胞中的DNA等關(guān)鍵生物大分子，導(dǎo)致突變、細(xì)胞死亡或功能喪失。累積的損傷可能導(dǎo)致組織器官功能異常，引發(fā)輻射sickness、癌癥等短期或長(zhǎng)期健康問(wèn)題。此外，輻射還能產(chǎn)生熱量，對(duì)組織造成熱損傷。五、計(jì)算題1.解析思路與過(guò)程：(1)根據(jù)指數(shù)衰變規(guī)律N(t)=N?e^(-λt)，先求衰變常數(shù)λ=ln(2)/T?/?=ln(2)/5天。10天后剩余質(zhì)量M=M?e^(-λt)=100*e^(-ln(2)*10/5)=100*e^(-2ln(2))=100*(e^(ln(2))^(-2))=100*2^(-2)=100*0.25=25克。(2)衰變掉的質(zhì)量ΔM=M?-M=100克-25克=75克。結(jié)果：(1)10天后剩余25克。(2)10天內(nèi)衰變掉75克。2.解析思路與過(guò)程：(1)彈性正碰中，碰撞前后系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能守恒。設(shè)中子質(zhì)量為m，靶核質(zhì)量為M，碰前中子速度為v?，碰后中子速度為v?，靶核速度為V。動(dòng)量守恒：mv?=mv?+MV。動(dòng)能守恒：(1/2)mv?2=(1/2)mv?2+(1/2)MV2。聯(lián)立兩式消去v?，得到：mv?2=mv?2+MV2=m(v?2-2v?v?)+MV2。整理得：(M/m)v?2=(M/m)v?2+MV2，即(M/m)v?2=MV2，因?yàn)関?2=v?2-2v?v?<v?2。所以M/m=V2/v?2。由于碰后中子能量降為0.5MeV，即(1/2)m(v?2)=0.5*(1/2)m(v?2)，得v?2=0.5v?2。代入V2/v?2=M/m，得V2=0.5*(M/m)v?2。所以M/m=V2/(0.5v?2)=2*(V2/v?2)=2*0.5=1。即靶核質(zhì)量M=m。(2)碰撞后靶核獲得的動(dòng)能E_K=(1/2)MV2。由上一步知V2=0.5v?2，M=m，代入得E_K=(1/2)m*