2025年大学《物理学》专业题库- 核物理学在核能发展中的作用

2025年大学《物理学》专业题库——核物理学在核能发展中的作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）1.下列哪种粒子参与构成原子核？A.电子B.质子C.中子D.光子2.放射性衰变过程中，原子核释放出一个α粒子，则该原子核的A.质量数减少4，原子序数减少2B.质量数增加4，原子序数增加2C.质量数减少2，原子序数减少4D.质量数增加2，原子序数增加43.核裂变是指重核吸收一个中子后，分裂成两个或多个中等质量的核，并释放出A.一个电子B.一个质子C.一个α粒子D.一个中子4.核聚变是指两个或多个轻核结合成一个较重的核，并释放出A.一个电子B.一个质子C.一个α粒子D.大量的能量5.下列哪种材料适合用作核反应堆的慢化剂？A.铀B.镉C.铅D.石墨6.下列哪种材料适合用作核反应堆的中子吸收剂？A.铀B.镉C.铅D.石墨7.核电站利用核能发电，其核心设备是A.升压变压器B.发电机C.核反应堆D.汽轮机8.下列哪种方式属于核能的和平利用？A.核武器B.核电站C.核潜艇D.核爆炸9.核废料处理的主要挑战是A.核废料的运输B.核废料的储存C.核废料的利用D.核废料的产生10.下列哪种技术利用了核辐射的特性？A.X射线照相B.CT扫描C.放射性治疗D.以上都是二、填空题（每空1分，共10分。请将答案填在横线上。）1.原子核是由______和______组成的。2.α衰变是指原子核释放出一个______粒子。3.核反应方程必须满足______守恒和______守恒。4.核裂变反应堆中，控制棒的主要作用是______。5.核聚变是太阳和其他恒星的能量来源，其过程主要是______反应。三、简答题（每小题5分，共15分。）1.简述核力的主要特性。2.简述核能利用的优缺点。3.简述核辐射防护的基本原则。四、计算题（每小题10分，共20分。）1.一个铀-235原子核吸收一个中子后发生裂变，裂变产物分别是氙-140和锶-94，并释放出3个中子。请写出核反应方程，并计算该核反应释放的能量（已知：铀-235的原子质量为235.0439u，氙-140的原子质量为139.9050u，锶-94的原子质量为93.9154u，中子的原子质量为1.0087u，1u对应的能量为931.5MeV）。2.一个核反应堆的功率为1000MW，假设核反应堆的效率为33%，请计算该核反应堆每秒钟消耗的铀-235的质量。五、论述题（15分。）核能发展面临哪些挑战？我们应该如何应对这些挑战？试卷答案一、选择题1.B2.A3.D4.D5.D6.B7.C8.B9.B10.D二、填空题1.质子，中子2.α3.质量数，电荷数（或质子数）4.吸收中子，控制反应速度5.氢核三、简答题1.核力是短程力，主要存在于原子核内部，作用范围约为1-2费米；核力比库仑力强得多，但作用时间极短；核力具有饱和性，即一个核子只与邻近的几个核子发生作用。2.优点：能量密度高，清洁无污染；缺点：核废料处理困难，核扩散风险，核事故潜在危害。3.外照射防护：时间防护、距离防护、屏蔽防护；内照射防护：防止放射性物质进入体内，采取工作场所净化、工作服、口罩等措施。四、计算题1.235U+01n→140Xe+949Sr+31n+Q计算质量亏损：Δm=(235.0439+1.0087)-(139.9050+93.9154+3×1.0087)=0.1902u释放能量：Q=Δm×c²=0.1902×931.5=177.0MeV2.每秒钟产生的能量：E=P/t=1000×10⁶W=10⁸J每秒钟消耗的铀-235的质量：m=E/(η×Q̄×n̄)其中，η=0.33，Q̄=177.0MeV，n̄=3，1MeV=1.602×10⁻¹³Jm=(10⁸×1.602×10⁻¹³)/(0.33×177.0×3×1.602×10⁻¹³)=3.24×10⁻²kg五、论述题核能发展面临的挑战主要包括：核废料处理，核安全问题（核事故、核扩散）