专升本核工程2025年核物理测试试卷（含答案）

专升本核工程2025年核物理测试试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.原子核的放射性衰变过程中，下列哪个物理量守恒？A.电荷数和质量数B.动量C.能量D.以上都守恒2.某放射性核的半衰期为T，经过时间3T后，该核的剩余质量占原有质量的：A.1/8B.1/4C.1/2D.3/43.α衰变过程中，原子核的质量数减少4，电荷数减少2，则衰变产物的原子序数：A.增大2B.减小2C.不变D.增大44.β衰变过程中，原子核的质量数保持不变，而原子序数：A.增大1(β⁻衰变)B.减小1(β⁻衰变)C.增大1(β⁺衰变)D.减小1(β⁺衰变)5.在核反应方程²³⁸U→⁹⁰Th+X中，X代表：A.α粒子(⁴He)B.β粒子(⁰₋₁e)C.γ射线D.中子(⁰₁n)6.原子核的核力主要特点是：A.电磁力B.远距离作用力C.短程、强相互作用力D.与万有引力性质相同7.根据核力性质，原子核的稳定性主要取决于：A.原子核的半径B.质量数C.中子与质子数的比例D.原子核的旋转运动8.能级跃迁中，原子辐射光子的能量E等于：A.E₁+E₂B.E₁-E₂C.E₁E₂D.(E₁+E₂)²9.放射性同位素广泛应用于工业、农业和医学等领域，其主要利用的是其：A.电离效应B.衰变特性C.辐射热效应D.化学性质10.标识粒子物理的主要实验手段包括：A.云室和气泡室B.带电粒子加速器C.探测器阵列D.以上都是二、填空题1.原子核的放射性衰变遵从________定律，其衰变速率与该时刻原子核的数目成正比。2.放射性核的半衰期是指放射性核的________衰变掉所需的时间。3.在卢瑟福α散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转，说明了原子具有________结构。4.原子核的________和________是表征原子核基本性质的最重要的两个量子数。5.1克镭-226经过经过4.8年，大约还有________克未衰变。6.核反应过程中，必须满足________守恒和________守恒定律。7.原子核的比结合能曲线表明，最稳定的原子核大约在质量数A=________附近。8.当原子核从较高能级跃迁到较低能级时，会辐射出________粒子。9.放射性剂量是指生物体受到________或________照射的量。10.质子、中子、电子、μ子等都属于________粒子。三、计算题1.某放射性同位素的半衰期为5天。如果初始时有10毫克的该同位素，求：(1)10天后剩余多少毫克？(2)需要多少时间才能使其剩余量为1毫克？2.一个原子核经历了一次α衰变和两次β⁻衰变，最终变成另一个原子核。如果衰变前后的质量数分别为A和A'，电荷数分别为Z和Z'。求A'和Z'与A、Z的关系。3.一个原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级，辐射出一个光子。已知氢原子在n=2和n=1能级间的能级差为10.2eV。假设能级差与跃迁次数成正比（此假设仅为简化计算），且n=4到n=3、n=3到n=2的能级差与n=2到n=1的能级差相等。求：(1)n=4到n=3的能级差是多少电子伏特？(2)从n=4能级直接跃迁到n=2能级辐射出的光子能量是多少电子伏特？四、简答题1.简述放射性衰变的几何衰变律和指数衰变律的区别与联系。2.解释什么是原子核的比结合能，并简述其曲线特点及其对核反应的理解意义。试卷答案一、选择题1.D2.B3.B4.A5.A6.C7.C8.B9.A10.D二、填空题1.指数2.一半3.核式4.奇偶,自旋5.1/166.能量,电荷数（或质量数）7.568.光子9.电离辐射,辐射场10.强三、计算题1.解：(1)根据指数衰变公式N(t)=N₀e^(-λt)，其中λ=ln(2)/T₁/₂。T₁/₂=5天，ln(2)≈0.693。λ=0.693/5=0.1386天⁻¹。t=10天。N(10)=10*e^(-0.1386*10)=10*e^(-1.386)≈10*0.25=2.5毫克。答：10天后剩余约2.5毫克。(2)令剩余量为N₀/16，即N(t)=N₀/16。N₀/16=N₀*e^(-λt)1/16=e^(-λt)ln(1/16)=-λt-ln(16)=-λtt=ln(16)/λ=ln(2^4)/0.1386=4*ln(2)/0.1386=4*0.693/0.1386≈20天。答：需要约20时间才能使其剩余量为1毫克。2.解：α衰变：质量数减4，电荷数减2。设衰变产物为X。第一步：A→A-4,Z→Z-2(α衰变)第二步：A-4→A''-4,Z-2→Z'-2(β⁻衰变)第三步：A''-4→A'',Z'-2→Z'(β⁻衰变)综合结果：A→A',Z→Z'。答：衰变后的质量数A'=A-4，电荷数Z'=Z-2+2-2=Z-2。3.解：(1)设能级差为E₀，则E₂-E₁=E₀=10.2eV。E₄-E₃=E₃-E₂=E₀=10.2eV。(2)从n=4直接跃迁到n=2，能级差为ΔE=E₄-E₂=(E₄-E₃)+(E₃-E₂)=E₀+E₀=2*E₀=2*10.2eV=20.4eV。答：n=4到n=3的能级差是10.2电子伏特；从n=4能级直接跃迁到n=2能级辐射出的光子能量是20.4电子伏特。四、简答题1.解：几何衰变律描述的是单个原子核在t时刻发生衰变的概率，其大小与该时刻存在的原子核数目成正比。指数衰变律描述的是大量原子核组成的放射性样品，其衰变数目（或剩余数目）随时间按指数规律衰减的关系。几何衰变是微观事件发生的概率，指数衰变是大量微观事件统计规律的宏观体现。当研究的原子核数目足够多时，指数衰变律是几何衰变律的近似结果。2.解：原子核的比结合能是指原子核的结合能与其质量数之比，单位通常是MeV/核子。比结合能曲线显示了不同质量数原子核的比结合能随质量数变化的关系。曲线