2025 年大学核物理（核反应基础）模拟试卷

2025年大学核物理（核反应基础）模拟试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.下列关于核反应的说法中，正确的是（）A.核反应中质量数守恒，电荷数也守恒B.核聚变反应需要吸收能量C.核裂变反应一定是自发进行的D.人工核转变不能产生新的元素2.一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是（）A.X原子核中含有86个中子B.X原子核中含有141个核子C.因为裂变时释放能量，根据E=mc²，所以裂变后的总质量数增加D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少3.关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是（）A.半衰期是原子核质量减少一半所需的时间B.半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关C.氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个D.一种放射性元素，不管它是以单质的形式存在，还是与其他元素形成化合物，或者对它施加压力、提高温度，它的半衰期都不变4.原子核A发生β衰变后变为原子核，已知原子核A和原子核的质量分别为mA和m，则（）A.原子核A比原子核多一个中子B.原子核A比原子核少一个质子C.衰变前后质量数不变，所以mA=mD.衰变过程中释放的能量为(mA-m)c²5.用中子轰击氧原子核的核反应方程为，对式中X、a、b的判断正确的是（）A.X代表中子，a=17，b=1B.X代表电子，a=17，b=-1C.X代表正电子，a=17，b=1D.X代表质子，a=17，b=16.关于核力，下列说法中正确的是（）A.核力是一种特殊的万有引力B.原子核内任意两个核子间都有核力作用C.核力是原子核能稳定存在的原因D.核力是一种短程强作用力，其作用范围与原子核直径相当7.下列核反应方程中，属于核聚变的是（）A.B.C.D.8.一个质子和一个中子结合成氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（）A.核反应方程是B.辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c²C.氘核的结合能为(m1+m2-m3)c²D.该反应是裂变反应9.放射性元素钋（Po）发生衰变时，会产生He和一种未知粒子，并放出γ射线，其核反应方程为。下列说法正确的是（）A.组成He的粒子是质子B.未知粒子的质子数为82C.γ射线能穿透几厘米厚的铅板D.核反应中质量数守恒，所以反应前后总质量不变10.某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（）A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有多个正确答案，请将正确答案填写在括号内，漏选得3分，错选不得分）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（Cs）的结合能小于铅原子核（Pb）的结合能D.比结合能越大，原子核越不稳定2.下列关于核反应的说法正确的是（）A.卢瑟福通过α粒子轰击氮核的实验，首次发现了质子B.重核裂变和轻核聚变过程都会有质量亏损C.用中子轰击铀核使其发生裂变，链式反应就会发生D.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1+2m2-m3)c²3.下列核反应方程及其表述正确的是（）A.，这是核聚变反应B.，这是β衰变C.，这是人工核转变D.，这是重核裂变4.关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是（）A.利用γ射线的穿透性检查金属内部有无砂眼或裂纹B.利用β射线的电离作用消除有害的静电积累C.利用放射性元素的示踪原子可以研究生物大分子的结构和功能D.利用放射性同位素的能量治疗癌症5.下列关于半衰期的说法正确的是（）A.半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间B.半衰期由核内部本身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关C.半衰期可以用于测定地质年代、生物年代等D.经过两个半衰期，所有原子核都会发生衰变三、填空题（总共5题，每题4分，请将正确答案填写在横线上）1.完成下列核反应方程：（1）______；（2）______。2.已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226。镭核衰变时，释放出一个α粒子，衰变后产生的新原子核的原子序数为______，质量数为______。3.一个静止的铀核（U）放出一个α粒子后衰变成钍核（Th），已知α粒子的质量为m1，钍核的质量为m2，铀核的质量为m3，真空中光速为c。则该衰变过程中的质量亏损为______，释放的能量为______。4.用中子轰击锂核（Li）发生核反应，生成氘核（H）和α粒子并放出4.8MeV的能量。写出核反应方程：______。若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则氘核和α粒子的动能之比为______。5.太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。已知质子、氦核、正电子的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。写出这个核反应方程：______，这个核反应中释放的能量为______。四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述核反应中的质量亏损与能量释放的关系，并说明其理论依据。2.对比核裂变和核聚变，说明它们的特点及应用前景。3.解释放射性元素的半衰期概念，并举例说明其在实际中的应用。五、计算题（总共2题，每题15分，请写出必要的计算过程和答案）1.已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24100年，1gPu经过多长时间衰变后还剩下0.25g？2.一个静止的氮核（N）俘获一个速度为2.3×10⁷m/s的中子生成一个复核A，复核A又衰变成B、C两个新核。已知B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量数为11，速度为1.×10⁶m/s，B、C所带电荷量之比为qB∶qC=5∶6。求：（1）C核的速度大小；（2）根据计算判断C核是什么核。答案：一、单项选择题1.A2.A3.D4.D5.C6.D7.B8.C9.C10.D二、多项选择题1.ABC2.ABD3.AC4.AC5.ABC三、填空题1.（1）；（2）2.86；2223.m3-m2-m1；(m3-m2-m1)c²4.；3∶45.；(4m1-m2-2m3)c²四、简答题1.质量亏损与能量释放的关系由爱因斯坦质能方程E=mc²描述。核反应过程中出现质量亏损，亏损的质量转化为能量释放出来。这是因为原子核内的核子结合成原子核时，存在着结合能，质量亏损就是结合能对应的质量，根据质能方程，这部分质量亏损就会以能量的形式释放。2.核裂变是重核分裂成几个中等质量核的反应，特点是需要中子轰击，能释放大量能量，目前主要应用于核电站发电。核聚变是轻核聚合成中等质量核的反应，特点是释放能量巨大，原料丰富，应用前景包括未来可能的核聚变能源，但目前技术上还存在困难。3.放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。它由核内部本身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。在实际中的应用如利用半衰期测定地质年代，通过测量岩石中放射性元素的衰变情况来推断岩石形成的时间；在医学上利用放射性元素的半衰期来控制药物在体内的作用时间等。五、计算题1.设经过n个半衰期后还剩下0.25g，根据公式，可得，解得n=2。已知半衰期为24100年，所以经过的时间t=2×24100年=48200年。2.（1）设中子质量为m0，氮核质量为14m0，B核质量为11m0，C核质量为(14m0+m0-