2025年大学《核物理》专业题库-原子核内部的神秘世界

2025年大学《核物理》专业题库——原子核内部的神秘世界考试时间：______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.下列哪个物理量不是描述原子核静态性质的？A.原子核半径B.原子核自旋C.核子平均结合能D.原子核电荷2.核力的主要特点不包括？A.长程力B.库仑排斥C.饱和性D.强相互作用3.根据核液滴模型，重核裂变主要是由什么因素引起的？A.壳层效应B.核力饱和C.库仑斥力D.自旋-宇称规则4.以下哪种衰变方式表明原子核内部中子数超过质子数，并转变为质子？A.α衰变B.β+衰变C.β-衰变D.γ衰变5.放射性元素经历半数原子核衰变所需的时间称为？A.衰变常数B.平均寿命C.半衰期D.衰变率6.对于一个吸热核反应，其反应能（Q值）通常？A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定7.能够探测γ射线的探测器通常是？A.盖革计数器B.闪烁探测器C.气泡室D.云室8.“幻数”现象在核结构理论中主要与哪个模型相关？A.液滴模型B.壳层模型C.集体模型D.粒子模型9.重核裂变释放巨大能量的主要原因是？A.裂变碎片的质量远小于原重核B.裂变过程中质子数增加C.裂变过程释放了中微子D.裂变产物的结合能远大于原重核10.使原子核发生α衰变的主要驱动力是？A.核内质子数过多B.核内中子数过多C.原子核库仑能过高D.核力不足以束缚所有核子二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上。）1.原子核的半径R通常可以用公式R=r₀A^(1/3)来估算，其中r₀约等于_______fm，A是原子核的质量数。2.壳层模型认为原子核的核子（质子和中子）像电子一样，在原子核内分层排布，每层容纳的粒子数是_______、_______、4n+2（n为正整数）。3.放射性衰变遵循统计规律，衰变是_______事件，半衰期T₁/₂与衰变常数λ的关系是T₁/₂=_______。4.核反应过程中，系统总能量（包括核子动能和结合能）必须守恒，核反应能Q可以通过Q=(m₁+m₂-m₃-m₄)c²计算，其中m₁、m₂是反应物的质量，m₃、m₄是生成物的质量。5.α粒子散射实验为卢瑟福发现原子核提供了重要依据，该实验表明原子的大部分质量和全部正电荷集中在一个非常_______的区域内。三、简答题（每小题5分，共15分。）1.简述核液滴模型提出的几个基本假设。2.解释什么是β衰变，并说明在β-衰变过程中，原子核的质子数、中子数以及电子是如何变化的？3.什么是核反应截面？它的大小通常与什么因素有关？四、计算题（每小题10分，共20分。）1.一个原子核的静止质量为3.920MeV/c²，它衰变为另一个原子核和α粒子，该原子核的静止质量为3.890MeV/c²，α粒子的静止质量为4.001MeV/c²。求该衰变过程的反应能Q。2.某放射性同位素的半衰期为5天。如果当前有10摩尔的该同位素，求：a.3天后剩余多少摩尔的该同位素？b.经过多少天，剩余的摩尔数减少到初始值的1/16？---试卷答案一、选择题1.C2.A3.C4.B5.C6.B7.B8.B9.A10.C二、填空题1.1.22.2,83.随机，ln2/λ4.小，(m₁+m₂-m₃-m₄)5.小三、简答题1.核液滴模型假设原子核如同液滴，其主要假设包括：①原子核体积近似与质量数A成正比，半径R∝A^(1/3)；②核内所有核子之间的核力性质相同，具有饱和性；③核子间存在由库仑排斥能引起的表面张力；④核力是短程力，忽略核子内部结构。2.β衰变是指原子核中的一个中子转变为一个质子，同时释放出一个电子（β-粒子）和一个反中微子。在这个过程中，原子核的质子数增加1（原子序数Z增加1），中子数减少1，质量数A保持不变。电子和反中微子被释放出来。3.核反应截面是描述原子核参与核反应概率的物理量，其物理意义可以理解为：一个入射粒子与靶核发生单位面积、单位路径上的核反应的概率大小。截面的大小通常与以下因素有关：①入射粒子的种类和能量；②靶核的种类；③核反应的类型。四、计算题1.解：Q=(m₁+m₂-m₃-m₄)c²=(3.920MeV/c²+3.890MeV/c²-4.001MeV/c²)c²=(7.810-4.001)MeV=3.809MeV反应能Q=3.809MeV。2.解：a.半衰期T₁/₂=5天，初始摩尔数N₀=10mol。衰变定律：N(t)=N₀(1/2)^(t/T₁/₂)t=3天时，N(3)=10×(1/2)^(3/5)molN(3)=10×(1/2)^0.6molN(3)=10×0.5^(0.6)molN(3)=10×0.6456molN(3)≈6.456mol3天后剩余约6.456摩尔的该同位素。b.剩余摩尔数