原子核物理试卷及答案10套

原子核物理 试卷A试简述下列物理概念 （20分）1．深度非弹性散射 2．同位旋3.复合核 4.长射程a粒子壳层模型之所以成立的主要依据有哪些？它的基本思想是什么？并举两个用壳层模型解释实验现象较成功的例子。（10分）用某一能量的12C4+轰击209Bi靶，得210Po的生成率为1.6X103S-1,已知束流强度为0.1卩A，靶厚为340Rgem-2（薄靶），求反应截面。 （10分）快中子照射铌靶时，能发生反应93Nb（n,2n）92mNb，92mNb ＞，已知T/2=10-15d铌靶面积为3em2，厚度为0.1em，靶面垂直于中子束，求铌靶经通量密度为1010cm-2s-1的14MeV中子照射8小时后，再冷却20天后的放射性活度（已知该反应截面b=935mb，p=8.57gem-3，93Nb丰度为100/）oNb o（15分）226Ra是238U衰变的产物，在铀矿中每2.8X106个238U原子便伴有一个226Ra原子。若已知226Ra的半衰期T（226Ra）=1620年，而238U的半衰期远远大于1/2226Ra的半衰期，试求238U的半衰期。（10分）对2H（d,p）3H反应，已知入射氘核能量E=1.2MeV，质子与氘核运动方向成直d角飞出去，并具有能量T二3.30MeV，试求核反应的反应能。 （10p分）95Zr的衰变纲图如下图，试根据P衰变和丫跃迁的选择定则判断每一P衰变的衰

(15变级次和每一Y跃迁的跃迁类型。(15分)试求活度1.0毫居里的59Fe在1秒钟内发射的每一能量的光子数和内转换电子的数目。59Fe核衰变纲图如下图。各Y光子的内转换系数等于1.8X10-4(7)、11.4X10-4(7)和7X10-3®)，发射7和7的几率之比等于1：15。 (102 3 2 3分)

试卷（B卷）(15二、1、削裂反应3、镜像核2、4、试卷（B卷）(15二、1、削裂反应3、镜像核2、4、简述液滴模型的实验基础,全融合反应轨道电子俘获液滴模型的基本思想和成功应用液滴三、（15分）三、实验测得⑺口的低激发能量依次为49.8keV,163keV,333keV,555keV，试求它们的自旋和宇称，并确定它们向下的j跃迁的多极性。10分）四、用加速氘轰击&[:.来生成已上:，已上:的生产率为5X口逹--，已知已上的半衰期为2.579h。试求轰击10h，又冷却4h后口比的放射性活度，并写出此核反应的反应方程式。（15分）五、设一核有大致等距分布的四条能级及其特性从下向上依次为,

二二二二试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。22'22（10分）六、根据壳模型判断下列跃迁的级次。 （15分）K93阡TK93阡Ta32X97C3已知质子，中子能级排列顺序：15-二f二1?-二"9」（2巴産）〔1埒化）C2P]/J（lgg/z）七、 用能量为1.15MeV的氘引起反应Tv屯淮卄P方向测得二粒子能量为6.37MeV，试求反应能Q。（10分）八、 用某一能量的轰击；王靶，得亠九的生成率为1汀1FL，已知束流强度为J]朋，靶厚为二囚三薄靶）,求反应截面。10分）试卷（C卷）1．实验测得241Am和243Am的原子光谱的超精细结构由六条谱线组成，已知相应能级的电子总角动量大于核的自旋，求 241Am和243Am核的自旋。（20分）某放射性核素既有a放射性，又有B放射性，实验测得B放射性强度I随时间t的衰变如下表所示，试求考虑到两种衰变时，核素的半衰期。（20分）t（min）012468I 1000 795 632 398 251 159a衰变和B衰变都会放出带电粒子，且半衰期都比较长，试分析他们半衰期长的物理原因。（20分）实验测得120Sb有a）两组B+电子：0.52MeV,logfT1/2=5.5;1.70MeV,logfT1/2=4.5。后者为至基态之跃迁；b）—条丫射线，其能量为1.18MeV，属于E2型。给出各能级的自旋和宇称，并画出衰变纲图。（20分）实验测得232Th的低激发态的能量依次为49.8keV,163keV,333keV,555keV,试90求他们的自旋和宇称，并确定他们向下y跃迁的多极性。（20分）快中子照射铝靶时，能发生反应27Al（n,p）27Mg，27Mg’，T/2-9.46伽＞27Al。已知铝的靶面积为2x5cm2，厚度为1cm,靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度为107cm-2s-1的快中子长期照射后，经过18.9min，还有4.18x102pCi的放射性，求 该 反 应 的 截 面 。（20分）分析MeV能区的y射线与NaI探测器的相互作用以及不同作用对所测的能谱的影

20分）8．我们知道目前已知的有四种相互作用：电磁相互作用、万有引力相互作用、弱相互走作用和强相互作用。请分析这四种相互作用与a、B和衰变得关系。（10分）试卷（D卷）质子轰击7Li靶，当质子能量为0.44,1.05,2.22和3.0MeV时，观察到共振，已知质子和7Li核的结合能为17.21MeV,试求形成的复合核能级的激发能。（20分）实验测得159Tb的最低三个能级地能量、自旋和宇称如下：0、2/3+；58ke、V5/2；137keV、刀2+。试求9/2+能级的能量。（20分）简述液滴模型、壳模型以及集体模型的物理内涵、实验依据以及成功之处。（20分）已知15N的结合能为115.49MeV,15O的B+衰变能为1.73MeV,中子的B-衰变能为0.78MeV,求15O的结合能。（20分）5.试得出三种5.试得出三种B衰变发生所需满足的能量条件。20分）6.为什么a衰变的半衰期强烈依赖于出射a粒子的能量。（20分）7.7.请总结核力的性质。（10分）8.对MeV能区的丫射线，NaI探测器的最好的能量分辨一般为7%左请说明其中的物理原因（20分）试卷（E卷）- 、 简 述下 列 物 理名词（15分）1.内转换2.细致平衡原理3.Y-Y角关联4.长射程a粒子二、（1）、试述集体运动模型的基本思想及偶偶核集体运动能级的特点。（2）、试述液滴模型的实验基础，液滴模型的基本思想，并举出用液滴模型成 功 解（20分）释的 两个实验 。三、试由壳层模型判断下列核基态自称和宇称：（10分）170 10B208Pb8 ， 5 ，82四wZr衰变纲图如右图试判断每一B衰变的衰变类型及每一Y跃迁的跃迁级次。（15分）?~2?~2五、（1）用20口A的3.5MeV的质子束轰击厚为5.0mgcm-27Li靶，通过?Li（p,n）7Be反应产生放射性核素7Be（己知7Be的半衰期为53.29天）设此反应截面为300mb，试求轰击5小时后，又冷却20天后的放射性活度。2）若己知此反应Q=-1.644MeV，试求O0方向中子的能量。（25分）六、2iiBi衰变至207TI放出两组a粒子，其能量分别为E（a°）=6621keV,E（a/=6274keV,试求207TI放出Y射线的能量，并画出此衰变纲图：（15分）试卷（F卷）一、是非题（是画丁号，非画X号）。（30分）1、 核自旋为零时，原子能级不发生超精细结构分裂。（）2、 长椭球核的电四极矩QV0，球形核的Q=0，扁椭球核的Q>0。（）3、 在放射性衰变中，衰变常数和半衰期是两个各自独立的物理量。（）4、 根据液滴模型，同位素的a衰变的能随质量数增大而增大。（）5、 a衰变中，母子核的宇称不变。（）6、 当激发态和基态的自旋差△1=0时，不能发射Y光子，只能发射内转换电子。（7、 丫跃迁能量越大，穆斯鲍尔效应越强。（）8、 根据壳模型理论，同一主壳层内能级的宇称相同。（）9、 核反应中，实验室系的出射角一般小于相应的质心系的出射角。（）二、已知216PO衰变时,出10、 复合核蒸发出的粒子的角分面，在实验室系中不是90。对稳，就是各身同性。（a粒子的动能EK=5998keV，试计算反冲核的动能E二、已知216PO衰变时,出a 衰 变（10分）三、填写下列能级图的自（10三、填写下列能级图的自（10分旋和宇称或跃迁多极性。四、 半径为1890s核的1/3的稳定核是什么核？（10分五、 从曲核中取出一个中子或质子，哪一种需要能量大？试分析其原因。

（10分）六、根据壳模型和B衰变理论，判断下列跃迁的级次：（10分）37Cl37Cl七、 用能量为1.51MeV的氘引起iiB（d,a）9Be反应中，在9=90。方向测量得a粒子能量为6.37MeV,试求反应Q?（10分）八、 已知i9F（p,n）i9Ne反应的剩余核i9Ne有B+放射性，其B+的最大动能为2.2MeV,并知中子的衰变能为0.78MeV,求i9F（p,n）i9Ne的反应能Q?（10分）试卷（G卷）简术下列物理概念 （20分）核素的质量过剩; 2.轨道电子俘获；3.穆斯鲍尔效应； 4.长射程a粒子。简述原子核集体运动模型的实验基础，基本思想及集体运动模型应用成功的两个例。（15分）用能量1.51MeV的氘引起反应11B（d,a）9Be，在0=90。方向测得a粒能量为6.37MeV,试求反应能Q。（15分）207Pb核能级特性从下而上依次为1/2- , 5/2-, 13/2+ , 7/2-；试画出能级图，标明最可能发生的Y跃迁类型。15分）根据原子核壳模型和B衰变理论，判断下列B跃迁的级次和子，母核基态的自旋，宇称和同位旋。55Fe—55Mn 3H3He26 25 1 2（15分）①=1cm厚为0.5cm的金片被通量密度为10i2cm-2s-1的热中子垂直照射圆面5min，通过197Au（n,Y）198Au反应，生成198Au（T1/2=2.7d）,已知该反应的截面为98.7b,金的密度为19.3g.cm-3,试求照射结束5天时，此金片的放射活度。（20分）（G卷）、简述20分）下列物理名词1.削裂反应2.内转换3.镜像核4.轨道电子俘获二、简答液滴模型的实验基础，液滴模型的基本思想和成功应用液滴模型的两个例子 。（10分）三、实验测得232Th的低激发能量依次为49.8KeV，163KeV，333KeV，555Ke试求它们的自旋和宇称，并确定它们问下的r跃迁的多极性。（10分）四、用加速氘轰击55Mn来生成56Mn,56Mn的产生率为5X10sS-i,已知56Mn

八、分）七、八、八、分）七、八、的半衰期为2.579h试求轰击10h八、分）七、八、八、分）七、八、（15分）设一核有大致等距分布的四条能级其能级特性从下向上依次为；歩『试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。（10根据壳模型判断下列B跃迁的级次已知质子，中子能级排列顺序：(1S)(1P)(1P)(1d)TOC\o"1-5"\h\z1/2 3/2 1/2 5/2(2S)(1d)(1f)(2P)(1f)(2P)(1g)o (151/2 3/2 7/2 3/2 5/2 1/2 9/2用能量为200KeV的氘引起反应2D(d,n)3He在e=90o方向测得n粒子能量为14.9MeV,试求反应能Q。(10分)用某一能量的12C4+轰击209BI靶，得210P的生成率为1.6X103S-1已知束流强度为0.1UA，靶厚为340ug.cm-2（薄靶），求反应截面。10分）(H卷)1.实验发现铋的九=472.2nm的谱线分裂成六条。九=472.2nm对应于D3/2与S1/2之间的跃迁且D3/2的四个子能级的间距比是6:5:4。求核的自旋。（20分）2.已知两个放射体的递次衰变，即200Pt一12.6h>200Au—0-81h>200Hg，求几天后子787980母体放射性活度关系（10分）3.简述核力的性质（10分）4.简述实验发现的a衰变的物理规律并给出物理解释。（20分）对于反应10B+dT8Be+a+17.8MeV，当氘的能量为0.6MeV时，在0=900方向上观测到四种能量的a粒子：12.2,10.2,9.0,7.5MeV,试求8Be的激发能。（20分）试判断3/2-T7/2-,3/2-T9/2-,9/2+T1/2+B跃迁的性质。（15分）是判断1+T0+,1+T1+,1+T2+Y跃迁的类型。 （15分）厚度为0.02cm的金箔被通量密度为1012cm-2s-1的热中子照射5分钟，通过197Au（n,y）198Au反应生成198Au。已知反应截面为98.7b,金的密度为19.3g.cm-3,试求每平方厘米产生 198Au 放射性活度A。（20分）简述重离子核反应的特点。（20分）（I卷）我们知道原子核体积近似地与A成正比，试说明其内在的物理原因。重核裂变后，生成的中等重的核常伴随着0衰变，为什么？2iiBi衰变至207Tl