2025年大學(xué)核工程與核技術(shù)（核物理）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說(shuō)法正確的是（）A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來(lái)重核的結(jié)合能C.銫原子核（$^{133}_{55}Cs$）的結(jié)合能小于鉛原子核（$^{208}_{82}Pb$）的結(jié)合能D.比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定2.下列說(shuō)法正確的是（）A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)B.太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的核裂變反應(yīng)C.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾牟ㄩL(zhǎng)太短D.按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時(shí)，電子動(dòng)能減小，原子總能量增加3.在核反應(yīng)方程$^{4}_{2}He+^{27}_{13}Al→^{30}_{15}P+X$中，X表示的是（）A.質(zhì)子B.中子C.電子D.α粒子4.關(guān)于天然放射性，下列說(shuō)法正確的是（）A.所有元素都可能發(fā)生衰變B.放射性元素的半衰期與外界的溫度無(wú)關(guān)C.放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D.α、β和γ三種射線(xiàn)中，γ射線(xiàn)的穿透能力最強(qiáng)5.用頻率為$ν_0$的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為$ν_1$、$ν_2$、$ν_3$的三條譜線(xiàn)，且$ν_3>ν_2>ν_1$，則（）A.$ν_0<ν_1$B.$ν_3=ν_1+ν_2$C.$ν_0=ν_1+ν_2+ν_3$D.$\frac{1}{ν_1}=\frac{1}{ν_2}+\frac{1}{ν_3}$6.一靜止的鈾核放出一個(gè)α粒子衰變成釷核，衰變方程為$^{238}_{92}U→^{234}_{90}Th+^{4}_{2}He$。下列說(shuō)法正確的是（）A.衰變后釷核的動(dòng)能等于α粒子的動(dòng)能B.衰變后釷核的動(dòng)量大小等于α粒子的動(dòng)量大小C.鈾核的半衰期等于其放出一個(gè)α粒子所經(jīng)歷的時(shí)間D.衰變后α粒子與釷核的質(zhì)量之和等于衰變前鈾核的質(zhì)量7.下列核反應(yīng)方程中，屬于核聚變的是（）A.$^{2}_{1}H+^{3}_{1}H→^{4}_{2}He+^{1}_{0}n$B.$^{234}_{90}Th→^{234}_{91}Pa+^{0}_{-1}e$C.$^{235}_{92}U+^{1}_{0}n→^{144}_{56}Ba+^{89}_{k}Kr+3^{1}_{0}n$D.$^{4}_{2}He+^{27}_{13}Al→^{30}_{15}P+^{1}_{0}n$8.一質(zhì)子束入射到能止靶核$^{27}_{13}Al$上，產(chǎn)生如下核反應(yīng)：$p+^{27}_{13}Al→X+n$，式中p代表質(zhì)子，n代表中子，X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核。由反應(yīng)式可知，新核X的質(zhì)子數(shù)為（）A.12B.13C.14D.159.氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為$ν_1$，從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為$ν_2$，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，則（）A.吸收光子的能量為$hν_1+hν_2$B.輻射光子的能量為$hν_1+hν_2$C.吸收光子的能量為$hν_2-hν_1$D.輻射光子的能量為$hν_2-hν_1$10.下列說(shuō)法正確的是（）A.放射性元素的半衰期是針對(duì)大量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律B.α、β、γ射線(xiàn)比較，α射線(xiàn)的電離作用最弱C.光的波長(zhǎng)越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯D.原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在原子核里第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)采用了如圖所示的“碰撞實(shí)驗(yàn)器”驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。（1）實(shí)驗(yàn)中，斜槽軌道末端需水平，目的是____________________。（2）入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果______（填“有”或“無(wú)”）影響。（3）圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射小球m1多次從斜槽上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)P，測(cè)量平拋射程O(píng)P；然后，把被碰小球m2靜置于軌道末端，再將入射小球m1從斜槽上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是______（填選項(xiàng)前的字母）。A.用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度hC.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面高度HD.分別找到m1、m與m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N，并測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON（4）若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)_____（用（3）中測(cè)量的量表示）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿(mǎn)足的表達(dá)式為_(kāi)_____（用（3）中測(cè)量的量表示）。12.（15分）如圖，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧（彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì)）。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短。求從A開(kāi)始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過(guò)程中：（1）整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能；（2）彈簧被壓縮到最短時(shí)B的速度。13.（15分）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，三個(gè)帶電小球a、b和c分別位于邊長(zhǎng)為l的正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上；a、b帶正電，電荷量均為q，c帶負(fù)電。整個(gè)系統(tǒng)置于方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。已知靜電力常量為k。（1）若三個(gè)小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的大?。唬?）若將小球a從靜止釋放，求其剛釋放時(shí)的加速度大小。14.（15分）材料：在核反應(yīng)堆中，常用減速劑使快中子減速。假設(shè)減速劑的原子核質(zhì)量是中子的k倍。中子與原子核的每次碰撞都可看成是彈性正碰。設(shè)每次碰撞前原子核可認(rèn)為是靜止的。問(wèn)題：求N次碰撞后中子速率與原速率之比。15.（15分）材料核物理研究中，常利用云室探測(cè)射線(xiàn)。云室置于磁場(chǎng)中，通過(guò)射線(xiàn)在云室中產(chǎn)生的徑跡來(lái)分析射線(xiàn)的性質(zhì)。問(wèn)題若有一束射線(xiàn)在云室中產(chǎn)生的徑跡如圖所示，已知射線(xiàn)粒子帶正電，且初速度方向水平向右。請(qǐng)分析射線(xiàn)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡及相關(guān)物理量。答案：1.ABC2.D3.A4.BCD5.B6.B7.A8.C9.D10.ACD11.（1）使小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)速度水平（2）無(wú)（3）AD（4）m1·OP=m1·OM+m2·ON；m1·OP2=m1·OM2+m2·ON212.（1）1/6mv02（2）1/3v013.（1）2kq2/√3l2（2）2kq2/√3ml214.（k-1）^N/（k+1