2025年大学核工程与核技术（核物理）试题及答案

2025年大学核工程与核技术（核物理）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于原子核的结合能，下列说法正确的是（）A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C.铯原子核（$^{133}_{55}Cs$）的结合能小于铅原子核（$^{208}_{82}Pb$）的结合能D.比结合能越大，原子核越不稳定2.下列说法正确的是（）A.汤姆孙发现电子，表明原子具有核式结构B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子动能减小，原子总能量增加3.在核反应方程$^{4}_{2}He+^{27}_{13}Al→^{30}_{15}P+X$中，X表示的是（）A.质子B.中子C.电子D.α粒子4.关于天然放射性，下列说法正确的是（）A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强5.用频率为$ν_0$的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为$ν_1$、$ν_2$、$ν_3$的三条谱线，且$ν_3>ν_2>ν_1$，则（）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}$6.一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为$^{238}_{92}U→^{234}_{90}Th+^{4}_{2}He$。下列说法正确的是（）A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量7.下列核反应方程中，属于核聚变的是（）A.$^{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$8.一质子束入射到能止靶核$^{27}_{13}Al$上，产生如下核反应：$p+^{27}_{13}Al→X+n$，式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核X的质子数为（）A.12B.13C.14D.159.氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为$ν_1$，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为$ν_2$，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则（）A.吸收光子的能量为$hν_1+hν_2$B.辐射光子的能量为$hν_1+hν_2$C.吸收光子的能量为$hν_2-hν_1$D.辐射光子的能量为$hν_2-hν_1$10.下列说法正确的是（）A.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B.α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱C.光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显D.原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里第II卷（非选择题共70分）11.（10分）在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学采用了如图所示的“碰撞实验器”验证动量守恒定律。（1）实验中，斜槽轨道末端需水平，目的是____________________。（2）入射小球在斜槽上释放点的高低对实验结果______（填“有”或“无”）影响。（3）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球m1多次从斜槽上S位置静止释放，找到其平均落地点P，测量平抛射程OP；然后，把被碰小球m2静置于轨道末端，再将入射小球m1从斜槽上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______（填选项前的字母）。A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面高度HD.分别找到m1、m与m2相碰后平均落地点的位置M、N，并测量平抛射程OM、ON（4）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用（3）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为______（用（3）中测量的量表示）。12.（15分）如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计）。设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中：（1）整个系统损失的机械能；（2）弹簧被压缩到最短时B的速度。13.（15分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。（1）若三个小球均处于静止状态，求匀强电场场强的大小；（2）若将小球a从静止释放，求其刚释放时的加速度大小。14.（15分）材料：在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速。假设减速剂的原子核质量是中子的k倍。中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正碰。设每次碰撞前原子核可认为是静止的。问题：求N次碰撞后中子速率与原速率之比。15.（15分）材料核物理研究中，常利用云室探测射线。云室置于磁场中，通过射线在云室中产生的径迹来分析射线的性质。问题若有一束射线在云室中产生的径迹如图所示，已知射线粒子带正电，且初速度方向水平向右。请分析射线粒子在磁场中的运动轨迹及相关物理量。答案：1.ABC2.D3.A4.BCD5.B6.B7.A8.C9.D10.ACD11.（1）使小球离开斜槽末端时速度水平（2）无（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