原子核物理试卷10套

226 93
Nb 丰 度 为 100 o o ） 。
Ra 是 238U 衰变的产物，在铀矿中每 2.8 106 个 238U 原子便伴有一个 226 Ra 原
子。若已知 226 Ra 的半衰期 T1/ 2 (226 Ra ) 1620 年，而 238U 的半衰期远远大于
226
Ra
的
半
衰
期
，
试
求
6、当激发态和基态的自旋差△Ⅰ=0 时，不能发射γ 光子，只能发射内转换电 子。 （ ） 7、γ 跃迁能量越大，穆斯鲍尔效应越强。 （ ） ） ）
8、根据壳模型理论，同一主壳层内能级的宇称相同。 （
9、核反应中，实验室系的出射角一般小于相应的质心系的出射角。 （
10、复合核蒸发出的粒子的角分面，在实验室系中不是 900 对稳，就是各身同 性。 （ ） 二、已知 216Po 衰变时，α 粒子的动能 EK=5998keV，试计算反冲核的动能 ER，并求 出 α （10 分） 衰 变 能 E
试卷（F 卷）
一 、 是 （30 分） 非 题 （ 是 画 √ 号 ， 非 画 ） ） ） X 号 ） 。
1、核自旋为零时，原子能级不发生超精细结构分裂。 （
2、长椭球核的电四极矩 Q＜0，球形核的 Q=0，扁椭球核的 Q>0。 （
3、在放射性衰变中，衰变常数和半衰期是两个各自独立的物理量。 （ 4、根据液滴模型，同位素的α 衰变的能随质量数增大而增大。 （ 5、α 衰变中，母子核的宇称不变。 （ ） ）
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截面为 300mb，试求轰击 5 小时后，又冷却 20 天后的放射性活度。 （ 2 ） 若 己 知 此 反 应 Q=-1.644MeV ， 试 求 O0 方 向 中 子 的 能 量 。 （25 分） 六、211Bi 衰变至 207Tl 放出两组α 粒子，其能量分别为 E(α 0)=6621keV,E（α 1） =6274keV, 试 求 207Tl 放 出 γ 射 线 的 能 量 ， 并 画 出 此 衰 变 纲 图 。 （15 分）
（20 分）
试卷（E 卷）
一 、 简 述 下 列 物 理 名 词 ： （15 分） 1.内转换 2.细致平衡原理 3.γ -γ 角关联 4.长射程α 粒子 二、 （1） 、试述集体运动模型的基本思想及偶偶核集体运动能级的特点。 （2） 、试述液滴模型的实验基础，液滴模型的基本思想，并举出用液滴模型 成 功 解 释 的 两 个 实 验 。 （20 分） 三 、 试 由 壳 层 模 型 判 断 下 列 核 基 态 自 称 和 宇 称 ： （10 分）
分）
（10
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试卷（B 卷）
一、 简述下列物理名词： 分） 1、削裂反应 3、镜像核 2、全融合反应 4、轨道电子俘获
（15
二、简述液滴模型的实验基础，液滴模型的基本思想和成功应用液滴 模 型 的 两 个 例 子 。
（15 分） 三、实验测得 的低激发能量依次为 49.8keV，163keV，333keV，
七、用能量为 1.51MeV 的氘引起 11B(d，α )9Be 反应中，在θ =900 方向测量得α 粒 子 能 量 为 6.37MeV, 试 求 反 应 Q ？ （10 分） 八、 已知 19F(p， n)19Ne 反应的剩余核 19Ne 有β +放射性， 其β +的最大动能为 2.2MeV， 19 并 知 中 子 的 衰 变 能 为 0.78MeV ， 求 F(p ， n)19Ne 的 反 应 能 Q ？ （10 分）
， 已知束流强度为 求反应截面。
（ 10 分）
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试卷（C 卷）
1．实验测得
241
Am 和
243
Am 的原子光谱的超精细结构由六条谱线组成，已知相
241
应能级的电子总角动量大于核的自旋，求 （20 分）
Am 和
243
Am 核的自旋。
2．某放射性核素既有α 放射性，又有β 放射性，实验测得β 放射性强度 Iβ 随时 间 t 的衰变如下表所示，试求考虑到两种衰变时，核素的半衰期。 （20 分） t（min） Iβ 0 1000 1 795 2 632 4 398 6 251 8 159
α
？
三 、 填 写 下 列 能 级 图 的 自 旋 和 宇 称 或 跃 迁 多 极 性 。 （10 分）
四 、 半 径 为 （10 分） 五、从
13
189
Os
核 的
1/3
的 稳 定 核 是 什 么 核 ？
C 核中取出一个中子或质子，哪一种需要能量大？试分析其原因。
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（10 分） 六 、 根 据 壳 模 型 和 β 衰 变 理 论 ， 判 断 下 列 跃 迁 的 级 次 ： （10 分）
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试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。 （10 分）
六、 根据壳模型判断下列跃迁的级次。 分） （1） 已知质子，中子能级排列顺序： （2）
（15
七、用能量为 1.15MeV 的氘引起反应
在
方向测
得 粒子能量为 6.37MeV，试求反应能 Q。 （10 分） 八、用某一能量的 轰击 靶，得 ， 靶厚为 的生成率为 （薄靶） ，
238
U
的
半
衰
期
。
（10 分） 对 2 H (d , p)3 H 反应，已知入射氘核能量 Ed 1.2MeV ，质子与氘核运动方向成直 角飞出去， 并具有能量 Tp 3.30MeV ， 试求核反应的反应能。 分） （10
95
Zr 的衰变纲图如下图， 试根据 衰变和 跃迁的选择定则判断每一 衰变的衰
试卷（G 卷）
一． 简术下列物理概念 分） 1．核素的质量过剩 ； 3．穆斯鲍尔效应； 2.轨道电子俘获； 4.长射程α粒子。
（20
二．简述原子核集体运动模型的实验基础，基本思想及集体运动模型 应 用 成 功 的 两 个 例 。
（15 分） 三．用能量 1.51MeV 的氘引起反应 11B（d，α）9Be，在θ=90°方向 测 得 α 粒 能 量 为 （15 分） 四．207Pb 核能级特性从下而上依次为 1/2- ，5/2-，13/2+ ，7/2- ； 试画出能级图，标明最可能发生的γ跃迁类型。 6.37MeV ， 试 求 反 应 能 Q 。
197
Au（n，γ）198Au 反应，生成
198
Au
（T1/2=2.7d） ， 已知该反应的截面为 98.7b， 金的密度为 19.3g.cm-3， 试 求 照 射 结 束 5 天 时 ， 此 金 片 的 放 射 活 度 。 （20 分）
（G 卷）
一 、 （20 分） 简 述 下 列 2.内转换 4.轨道电子俘获 物 理 名 词 ：
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变级次和每一 跃迁的跃迁类型。 分）
（15
试求活度 1.0 毫居里的 59 Fe 在 1 秒钟内发射的每一能量的光子数和内转换电子的 数目。 59 Fe 核衰变纲图如下图。各 光子的内转换系数等于 1.8 104 ( 1 ) 、
1.4 104 ( 2 ) 和 7 103 ( 3 ) ， 发射 2 和 3 的几率之比等于 1： 15。
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原子核物理 试简述下列物理概念 1．深度非弹性散射 3．复合核
试卷 A （20 分） 2．同位旋 4．长射程 粒子
壳层模型之所以成立的主要依据有哪些？它的基本思想是什么？并举两个用壳 层 模 型 解 释 实 验 现 象 较 成 功 的 例 子 。
（10 分） 用某一能量的 12 C 4 轰击 209 Bi 靶，得 210 Po 的生成率为 1.6 103 S 1 ，已知束流强度 为 0.1 A ，靶厚为 340 gcm2 （薄靶） ，求反应截面。 分） 快中子照射铌靶时，能发生反应 93 Nb(n, 2n)92 m Nb ，
1/ 2 Al 。 6．快中子照射铝靶时，能发生反应 27 Al (n, p) 27Mg ， Mg
的
物
理
原
因
。
27
,T
9.46 Min
27
已知铝的靶面积为 2x5cm2,厚度为 1cm，靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度 为 107cm－2s－1 的快中子长期照射后，经过 18.9min，还有 4.18x102Ci 的放射性， 求 （20 分） 7．分析 MeV 能区的射线与 NaI 探测器的相互作用以及不同作用对所测的能谱 的 影 响 。 该 反 应 的 截 面 。
555keV，试求它们的自旋和宇称，并确定它们向下的 跃迁的多 极性。 （ 10 分） 四、用加速氘轰击 知 来生成 ， 的生产率为 5X ，已 的
的半衰期为 2.579h。 试求轰击 10h， 又冷却 4h 后
放 射 性 活 度 ， 并 写 出 此 核 反 应 的 反 应 方 程 式 。 （15 分） 五、设一核有大致等距分布的四条能级及其特性从下向上依次为，
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（ 2 0 分 ） 8．我们知道目前已知的有四种相互作用：电磁相互作用、万有引力相互作用、 弱相互走作用和强相互作用。 请分析这四种相互作用与α 、 β 和衰变得关系。 （10 分）
试卷（D 卷）
1．质子轰击 7Li 靶，当质子能量为 0.44, 1.05, 2.22 和 3.0MeV 时，观 察到共振，已知质子和 7Li 核的结合能为 17.21MeV, 试求形成的 复 合 核 能 级 的 激 发 能 。
－
功
之
处
。
衰 变 能 为 0.78MeV ， 求
15
O 的 结 合 能 。
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6．为什么α 衰变的半衰期强烈依赖于出射α 粒子的能量。 （20 分） 7．请总结核力的性质。 （10 分）
8．对 MeV 能区的射线，NaI 探测器的最好的能量分辨一般为 7％左 右 ， 请 说 明 其 中 的 物 理 原 因 。
17 8
，
10 5
B，
208 82
Pb
95 四、 Zr 衰变纲图如右图试判断每一β 衰变的衰变类型及每一γ 跃迁的跃迁级次。 （15 分）
五、 （1）用 20μ A 的 3.5MeV 的质子束轰击厚为 5.0mgcm-27Li 靶，通过 7Li（p,n） 7 Be 反应产生放射性核素 7Be（己知 7Be 的半衰期为 53.29 天）设此反应
（20 分） 2．实验测得 159Tb 的最低三个能级地能量、 自旋和宇称如下：0、 2/3+； 58ke 、 V5/2 ； 137keV 、 7/2+ 。 试 求 9/2+ 能 级 的 能 量 。 （20 分） 3．简述液滴模型、壳模型以及集体模型的物理内涵、实验依据以及 成 （20 分） 4．已知 15N 的结合能为 115.49MeV，15O 的β +衰变能为 1.73MeV，中 子 的 β （20 分） 5．试得出三种β 衰变发生所需满足的能量条件。 （20 分）
92 m

（10
Nb ，已知 T1/ 2 10.15 d
铌靶面积为 3cm2 ，厚度为 0.1cm ，靶面垂直于中子束，求铌靶经通量密度为
1010 cm2 s 1 的 14MeV 中子照射 8 小时后，再冷却 20 天后的放射性活度（已
知 该 反 应 截 面 935mb ， Nb 8.57 gcm3 ， （15 分）
3．α 衰变和β 衰变都会放出带电粒子，且半衰期都比较长，试分析他们半衰期 长 （20 分） 4． 实验测得 120 两组β ＋电子： 0.52MeV, logfT1/2=5.5; 1.70MeV, logfT1/2=4.5。 51 Sb 有 a） 后者为至基态之跃迁；b)一条射线，其能量为 1.18MeV，属于 E2 型。给出 各 能 级 的 自 旋 和 宇 称 ， 并 画 出 衰 变 纲 图 。 （20 分） 5．实验测得 232 90Th 的低激发态的能量依次为 49.8keV, 163keV, 333keV, 555keV, 试 求他们的自旋和宇称，并确定他们向下跃迁的多极性。 （20 分）
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（15 分） 五．根据原子核壳模型和β衰变理论，判断下列β跃迁的级次和子，母 核基态的自旋，宇称和同位旋。
55 26Fe
→
55 25
Mn
3 1
H →
3 2
He
（15 分） 六． Φ=1cm 厚为 0.5cm 的金片被通量密度为 1012 cm-2 s-1 的热中子垂 直照射圆面 5min，通过