原子核物理試卷及答案10套

原子核物理 試卷A試簡(jiǎn)述下列物理概念 （20分）1．深度非彈性散射 2．同位旋3.復(fù)合核 4.長(zhǎng)射程a粒子殼層模型之所以成立的主要依據(jù)有哪些？它的基本思想是什么？并舉兩個(gè)用殼層模型解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較成功的例子。（10分）用某一能量的12C4+轟擊209Bi靶，得210Po的生成率為1.6X103S-1,已知束流強(qiáng)度為0.1卩A，靶厚為340Rgem-2（薄靶），求反應(yīng)截面。 （10分）快中子照射鈮靶時(shí)，能發(fā)生反應(yīng)93Nb（n,2n）92mNb，92mNb ＞，已知T/2=10-15d鈮靶面積為3em2，厚度為0.1em，靶面垂直于中子束，求鈮靶經(jīng)通量密度為1010cm-2s-1的14MeV中子照射8小時(shí)后，再冷卻20天后的放射性活度（已知該反應(yīng)截面b=935mb，p=8.57gem-3，93Nb豐度為100/）oNb o（15分）226Ra是238U衰變的產(chǎn)物，在鈾礦中每2.8X106個(gè)238U原子便伴有一個(gè)226Ra原子。若已知226Ra的半衰期T（226Ra）=1620年，而238U的半衰期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1/2226Ra的半衰期，試求238U的半衰期。（10分）對(duì)2H（d,p）3H反應(yīng)，已知入射氘核能量E=1.2MeV，質(zhì)子與氘核運(yùn)動(dòng)方向成直d角飛出去，并具有能量T二3.30MeV，試求核反應(yīng)的反應(yīng)能。 （10p分）95Zr的衰變綱圖如下圖，試根據(jù)P衰變和丫躍遷的選擇定則判斷每一P衰變的衰

(15變級(jí)次和每一Y躍遷的躍遷類型。(15分)試求活度1.0毫居里的59Fe在1秒鐘內(nèi)發(fā)射的每一能量的光子數(shù)和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的數(shù)目。59Fe核衰變綱圖如下圖。各Y光子的內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)等于1.8X10-4(7)、11.4X10-4(7)和7X10-3?)，發(fā)射7和7的幾率之比等于1：15。 (102 3 2 3分)

試卷（B卷）(15二、1、削裂反應(yīng)3、鏡像核2、4、試卷（B卷）(15二、1、削裂反應(yīng)3、鏡像核2、4、簡(jiǎn)述液滴模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),全融合反應(yīng)軌道電子俘獲液滴模型的基本思想和成功應(yīng)用液滴三、（15分）三、實(shí)驗(yàn)測(cè)得⑺口的低激發(fā)能量依次為49.8keV,163keV,333keV,555keV，試求它們的自旋和宇稱，并確定它們向下的j躍遷的多極性。10分）四、用加速氘轟擊&[:.來(lái)生成已上:，已上:的生產(chǎn)率為5X口逹--，已知已上的半衰期為2.579h。試求轟擊10h，又冷卻4h后口比的放射性活度，并寫出此核反應(yīng)的反應(yīng)方程式。（15分）五、設(shè)一核有大致等距分布的四條能級(jí)及其特性從下向上依次為,

二二二二試畫出能級(jí)圖，標(biāo)明最可能發(fā)生的躍遷類型。22'22（10分）六、根據(jù)殼模型判斷下列躍遷的級(jí)次。 （15分）K93阡TK93阡Ta32X97C3已知質(zhì)子，中子能級(jí)排列順序：15-二f二1?-二"9」（2巴産）〔1埒化）C2P]/J（lgg/z）七、 用能量為1.15MeV的氘引起反應(yīng)Tv屯淮卄P方向測(cè)得二粒子能量為6.37MeV，試求反應(yīng)能Q。（10分）八、 用某一能量的轟擊；王靶，得亠九的生成率為1汀1FL，已知束流強(qiáng)度為J]朋，靶厚為二囚三薄靶）,求反應(yīng)截面。10分）試卷（C卷）1．實(shí)驗(yàn)測(cè)得241Am和243Am的原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)由六條譜線組成，已知相應(yīng)能級(jí)的電子總角動(dòng)量大于核的自旋，求 241Am和243Am核的自旋。（20分）某放射性核素既有a放射性，又有B放射性，實(shí)驗(yàn)測(cè)得B放射性強(qiáng)度I隨時(shí)間t的衰變?nèi)缦卤硭荆嚽罂紤]到兩種衰變時(shí)，核素的半衰期。（20分）t（min）012468I 1000 795 632 398 251 159a衰變和B衰變都會(huì)放出帶電粒子，且半衰期都比較長(zhǎng)，試分析他們半衰期長(zhǎng)的物理原因。（20分）實(shí)驗(yàn)測(cè)得120Sb有a）兩組B+電子：0.52MeV,logfT1/2=5.5;1.70MeV,logfT1/2=4.5。后者為至基態(tài)之躍遷；b）—條丫射線，其能量為1.18MeV，屬于E2型。給出各能級(jí)的自旋和宇稱，并畫出衰變綱圖。（20分）實(shí)驗(yàn)測(cè)得232Th的低激發(fā)態(tài)的能量依次為49.8keV,163keV,333keV,555keV,試90求他們的自旋和宇稱，并確定他們向下y躍遷的多極性。（20分）快中子照射鋁靶時(shí)，能發(fā)生反應(yīng)27Al（n,p）27Mg，27Mg’，T/2-9.46伽＞27Al。已知鋁的靶面積為2x5cm2，厚度為1cm,靶面垂直于中子束，鋁靶經(jīng)通量密度為107cm-2s-1的快中子長(zhǎng)期照射后，經(jīng)過(guò)18.9min，還有4.18x102pCi的放射性，求 該 反 應(yīng) 的 截 面 。（20分）分析MeV能區(qū)的y射線與NaI探測(cè)器的相互作用以及不同作用對(duì)所測(cè)的能譜的影

20分）8．我們知道目前已知的有四種相互作用：電磁相互作用、萬(wàn)有引力相互作用、弱相互走作用和強(qiáng)相互作用。請(qǐng)分析這四種相互作用與a、B和衰變得關(guān)系。（10分）試卷（D卷）質(zhì)子轟擊7Li靶，當(dāng)質(zhì)子能量為0.44,1.05,2.22和3.0MeV時(shí)，觀察到共振，已知質(zhì)子和7Li核的結(jié)合能為17.21MeV,試求形成的復(fù)合核能級(jí)的激發(fā)能。（20分）實(shí)驗(yàn)測(cè)得159Tb的最低三個(gè)能級(jí)地能量、自旋和宇稱如下：0、2/3+；58ke、V5/2；137keV、刀2+。試求9/2+能級(jí)的能量。（20分）簡(jiǎn)述液滴模型、殼模型以及集體模型的物理內(nèi)涵、實(shí)驗(yàn)依據(jù)以及成功之處。（20分）已知15N的結(jié)合能為115.49MeV,15O的B+衰變能為1.73MeV,中子的B-衰變能為0.78MeV,求15O的結(jié)合能。（20分）5.試得出三種5.試得出三種B衰變發(fā)生所需滿足的能量條件。20分）6.為什么a衰變的半衰期強(qiáng)烈依賴于出射a粒子的能量。（20分）7.7.請(qǐng)總結(jié)核力的性質(zhì)。（10分）8.對(duì)MeV能區(qū)的丫射線，NaI探測(cè)器的最好的能量分辨一般為7%左請(qǐng)說(shuō)明其中的物理原因（20分）試卷（E卷）- 、 簡(jiǎn) 述下 列 物 理名詞（15分）1.內(nèi)轉(zhuǎn)換2.細(xì)致平衡原理3.Y-Y角關(guān)聯(lián)4.長(zhǎng)射程a粒子二、（1）、試述集體運(yùn)動(dòng)模型的基本思想及偶偶核集體運(yùn)動(dòng)能級(jí)的特點(diǎn)。（2）、試述液滴模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，液滴模型的基本思想，并舉出用液滴模型成 功 解（20分）釋的 兩個(gè)實(shí)驗(yàn) 。三、試由殼層模型判斷下列核基態(tài)自稱和宇稱：（10分）170 10B208Pb8 ， 5 ，82四wZr衰變綱圖如右圖試判斷每一B衰變的衰變類型及每一Y躍遷的躍遷級(jí)次。（15分）?~2?~2五、（1）用20口A的3.5MeV的質(zhì)子束轟擊厚為5.0mgcm-27Li靶，通過(guò)?Li（p,n）7Be反應(yīng)產(chǎn)生放射性核素7Be（己知7Be的半衰期為53.29天）設(shè)此反應(yīng)截面為300mb，試求轟擊5小時(shí)后，又冷卻20天后的放射性活度。2）若己知此反應(yīng)Q=-1.644MeV，試求O0方向中子的能量。（25分）六、2iiBi衰變至207TI放出兩組a粒子，其能量分別為E（a°）=6621keV,E（a/=6274keV,試求207TI放出Y射線的能量，并畫出此衰變綱圖：（15分）試卷（F卷）一、是非題（是畫丁號(hào)，非畫X號(hào)）。（30分）1、 核自旋為零時(shí)，原子能級(jí)不發(fā)生超精細(xì)結(jié)構(gòu)分裂。（）2、 長(zhǎng)橢球核的電四極矩QV0，球形核的Q=0，扁橢球核的Q>0。（）3、 在放射性衰變中，衰變常數(shù)和半衰期是兩個(gè)各自獨(dú)立的物理量。（）4、 根據(jù)液滴模型，同位素的a衰變的能隨質(zhì)量數(shù)增大而增大。（）5、 a衰變中，母子核的宇稱不變。（）6、 當(dāng)激發(fā)態(tài)和基態(tài)的自旋差△1=0時(shí)，不能發(fā)射Y光子，只能發(fā)射內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。（7、 丫躍遷能量越大，穆斯鮑爾效應(yīng)越強(qiáng)。（）8、 根據(jù)殼模型理論，同一主殼層內(nèi)能級(jí)的宇稱相同。（）9、 核反應(yīng)中，實(shí)驗(yàn)室系的出射角一般小于相應(yīng)的質(zhì)心系的出射角。（）二、已知216PO衰變時(shí),出10、 復(fù)合核蒸發(fā)出的粒子的角分面，在實(shí)驗(yàn)室系中不是90。對(duì)穩(wěn)，就是各身同性。（a粒子的動(dòng)能EK=5998keV，試計(jì)算反沖核的動(dòng)能E二、已知216PO衰變時(shí),出a 衰 變（10分）三、填寫下列能級(jí)圖的自（10三、填寫下列能級(jí)圖的自（10分旋和宇稱或躍遷多極性。四、 半徑為1890s核的1/3的穩(wěn)定核是什么核？（10分五、 從曲核中取出一個(gè)中子或質(zhì)子，哪一種需要能量大？試分析其原因。

（10分）六、根據(jù)殼模型和B衰變理論，判斷下列躍遷的級(jí)次：（10分）37Cl37Cl七、 用能量為1.51MeV的氘引起iiB（d,a）9Be反應(yīng)中，在9=90。方向測(cè)量得a粒子能量為6.37MeV,試求反應(yīng)Q?（10分）八、 已知i9F（p,n）i9Ne反應(yīng)的剩余核i9Ne有B+放射性，其B+的最大動(dòng)能為2.2MeV,并知中子的衰變能為0.78MeV,求i9F（p,n）i9Ne的反應(yīng)能Q?（10分）試卷（G卷）簡(jiǎn)術(shù)下列物理概念 （20分）核素的質(zhì)量過(guò)剩; 2.軌道電子俘獲；3.穆斯鮑爾效應(yīng)； 4.長(zhǎng)射程a粒子。簡(jiǎn)述原子核集體運(yùn)動(dòng)模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，基本思想及集體運(yùn)動(dòng)模型應(yīng)用成功的兩個(gè)例。（15分）用能量1.51MeV的氘引起反應(yīng)11B（d,a）9Be，在0=90。方向測(cè)得a粒能量為6.37MeV,試求反應(yīng)能Q。（15分）207Pb核能級(jí)特性從下而上依次為1/2- , 5/2-, 13/2+ , 7/2-；試畫出能級(jí)圖，標(biāo)明最可能發(fā)生的Y躍遷類型。15分）根據(jù)原子核殼模型和B衰變理論，判斷下列B躍遷的級(jí)次和子，母核基態(tài)的自旋，宇稱和同位旋。55Fe—55Mn 3H3He26 25 1 2（15分）①=1cm厚為0.5cm的金片被通量密度為10i2cm-2s-1的熱中子垂直照射圓面5min，通過(guò)197Au（n,Y）198Au反應(yīng)，生成198Au（T1/2=2.7d）,已知該反應(yīng)的截面為98.7b,金的密度為19.3g.cm-3,試求照射結(jié)束5天時(shí)，此金片的放射活度。（20分）（G卷）、簡(jiǎn)述20分）下列物理名詞1.削裂反應(yīng)2.內(nèi)轉(zhuǎn)換3.鏡像核4.軌道電子俘獲二、簡(jiǎn)答液滴模型的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，液滴模型的基本思想和成功應(yīng)用液滴模型的兩個(gè)例子 。（10分）三、實(shí)驗(yàn)測(cè)得232Th的低激發(fā)能量依次為49.8KeV，163KeV，333KeV，555Ke試求它們的自旋和宇稱，并確定它們問(wèn)下的r躍遷的多極性。（10分）四、用加速氘轟擊55Mn來(lái)生成56Mn,56Mn的產(chǎn)生率為5X10sS-i,已知56Mn

八、分）七、八、八、分）七、八、的半衰期為2.579h試求轟擊10h八、分）七、八、八、分）七、八、（15分）設(shè)一核有大致等距分布的四條能級(jí)其能級(jí)特性從下向上依次為；歩『試畫出能級(jí)圖，標(biāo)明最可能發(fā)生的躍遷類型。（10根據(jù)殼模型判斷下列B躍遷的級(jí)次已知質(zhì)子，中子能級(jí)排列順序：(1S)(1P)(1P)(1d)TOC\o"1-5"\h\z1/2 3/2 1/2 5/2(2S)(1d)(1f)(2P)(1f)(2P)(1g)o (151/2 3/2 7/2 3/2 5/2 1/2 9/2用能量為200KeV的氘引起反應(yīng)2D(d,n)3He在e=90o方向測(cè)得n粒子能量為14.9MeV,試求反應(yīng)能Q。(10分)用某一能量的12C4+轟擊209BI靶，得210P的生成率為1.6X103S-1已知束流強(qiáng)度為0.1UA，靶厚為340ug.cm-2（薄靶），求反應(yīng)截面。10分）(H卷)1.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鉍的九=472.2nm的譜線分裂成六條。九=472.2nm對(duì)應(yīng)于D3/2與S1/2之間的躍遷且D3/2的四個(gè)子能級(jí)的間距比是6:5:4。求核的自旋。（20分）2.已知兩個(gè)放射體的遞次衰變，即200Pt一12.6h>200Au—0-81h>200Hg，求幾天后子787980母體放射性活度關(guān)系（10分）3.簡(jiǎn)述核力的性質(zhì)（10分）4.簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的a衰變的物理規(guī)律并給出物理解釋。（20分）對(duì)于反應(yīng)10B+dT8Be+a+17.8MeV，當(dāng)氘的能量為0.6MeV時(shí)，在0=900方向上觀測(cè)到四種能量的a粒子：12.2,10.2,9.0,7.5MeV,試求8Be的激發(fā)能。（20分）試判斷3/2-T7/2-,3/2-T9/2-,9/2+T1/2+B躍遷的性質(zhì)。（15分）是判斷1+T0+,1+T1+,1+T2+Y躍遷的類型。 （15分）厚度為0.02cm的金箔被通量密度為1012cm-2s-1的熱中子照射5分鐘，通過(guò)197Au（n,y）198Au反應(yīng)生成198Au。已知反應(yīng)截面為98.7b,金的密度為19.3g.cm-3,試求每平方厘米產(chǎn)生 198Au 放射性活度A。（20分）簡(jiǎn)述重離子核反應(yīng)的特點(diǎn)。（20分）（I卷）我們知道原子核體積近似地與A成正比，試說(shuō)明其內(nèi)在的物理原因。重核裂變后，生成的中等重的核常伴隨著0衰變，為什么？2iiBi衰變至207Tl