兰州大学原子核物理历年真题

兰州大学硕士研究生入学考试原子核物理2001年真题一、简述下列物理名词：（15分）（1）β稳定线（2）质量过剩（3）镜像核（4）散射截面（5）分支比二、试述液滴模型的实验基础，液滴模型的基本思想，并举两个液滴模型应用较成功的例子。（15分）三、用某一能量的PoBiC210209412靶，得的靶轰击的生成率为1.6×103s-1，已知束流强度为0.1μA，靶厚为340μgcm-2，（薄靶），求反应截面。（10分）四、Zr95衰变纲图如右图。试根据β衰变和γ跃迁的选择定则，判断每一β衰变的衰变级次和每一γ跃迁的跃迁类型。（15分）Nb9541Zr4095β4β3β2β1Y3Y2Y1252527252725212529五、对Hp)H(d,32反应，已知氘核能量Td=1.2MeV质子与氘核运动方向成直角飞出去，并且具有能量Tp=3.30MeM，试求该反应的反应能。（15分）六、根据壳层模型给出下列几个核基态的自旋和宇称（已知质子、中子能级排列次序：1S1/2；1P3/2；1P1/2；1d5/2；2S1/2；1d3/2；1f7/2；2P3/2；1f5/2；2P1/2；1g9/2……）YSc,N,Cl,Ca,8739452114737174020七、URb238226是衰变的产物，在铀矿中每2.8×106个U238原子便含一个Rb226原子，若已知Rb226的半衰期T1/2（Rb226）=1620年，而U238的半衰期远远大于Rb226的半衰期，试求U238的半衰期。（15分）八、试求活度为1.0毫居里的Fe59在1秒钟内发射的每一能量的γ光子数和内转换电子的数目。Fe59核素的衰变纲图如右图。各γ光子的内转换系数等于1.8×18-4（Y1）1.4×10-4（Y2）和7.0×10-3（Y3），发射Y2和Y3的几率之比等于1:15。（15分）九、试说明原子核集体转动能级和振动能级的特点，以及主要出现在核子数A的什么区域中。（15分）*注：四、五、六、七、八、九题任选四个题兰州大学硕士研究生入学考试原子核物理2002年真题一、解释下列物理名词（任选四题）（20分）（1）质量亏损（2）镜像核（3）短射程α粒子（4）双β衰变（5）反应截面β246%Y3Y2Y1Co59Fe59β154%二、试列举出几个原子核内不可能含有电子的证据。（10分）三、β衰变有哪几种类型，试写出衰变过程的表达式和实现这些衰变的条件。（10分）四、已知Zn6530衰变纲图如右图，试判断β衰变的衰变级次及γ跃迁的类型。（10分）五、Po02184衰变至bP20628，有两组α粒子，其能量分别为E（α0）=5304MeV，E（α1）=4524MeV，前者相应为母核基态衰变至子核基态，后者相应为母核基态衰变至子核的激发态，求子核激发态的能量，并画出此衰Pb206变纲图。（10分）Cu6529Ze6530252525252325六、用能量1.51MeV的氘产生Beα)B(d,911反应，在θ=90°方向上，测出α粒子能量为6.37MeV，试求反应能。（10分）七、试确定下列核反应中的未知粒子。（10分）Xp)O(d,188，Oα)X(p,618，Hx)Li(n,3163八、能量为77MeV的412C离子轰击Au791靶，在θ=12°方向上探测到C12的计数率dN′=260s-1，已知实验条件：探测器孔径φ=0.1cm；探测器效率ε=100%；探测器至靶的距离Y=15cm，束流强度Ie=0.01μA,靶厚D=400μgcm-2，求σ（θ）=？（e=1.6×10-19C）(10分)九、用氘轰击nM55可产生β-放射性核素Mn56，Mn56的出生率5×108/s，已知Mn56的半衰期为2.5h，试计算轰击10h后所产生的Mn56的放射性活度。（10分）十、试由壳层模型判断下列核基态的自旋，宇称和同位旋。Be94N147O168（已知质子、中子能级排列次序依次均为：1S1/2；1P3/2；1P1/2；1D5/2……）（10分）注：八、九、十题任选二题兰州大学硕士研究生入学考试原子核物理2003年真题一、回答下列问题：（每题5分）1)某原子的自旋量子数23I，它的自旋角动量P的大小是多少？它的磁量子数m的取值有哪些？2)扁椭球形原子核的电四极矩是正值还是负值？3)某体系状态的波函数为Ψ(x)=Ψ(-x)，该体系的宇称是正还是负？4)已知Hg为g19380衰变，其半衰期为T1/2=3.5小时，它的衰变常数与平均寿命各为多少？5)地壳中存在的主要天然放射系是哪几个？6)判断下列核中哪些互为镜像核:7)写出β衰变容许跃迁的选择定则8)β衰变有哪几种方式？写出对应的衰变式.IrPb,Au,Pt,Si,Si,Al,Mg,Ne,Na,Al,C,N,C,1607716082160791607825142614271323122310231123131361371269)某γ放射源每秒钟发出2.6×108个γ光子，若内转换系数为0.07，该源每秒钟发出的内转换电子是多少个？若发出γ光子的能量为0.463MeV，源物质原子的K壳层的电离能为12.60keV，K壳层内转换电子的能量是多少？10)利用γ跃迁的选择定则判断下列两个跃迁的类型：二、)20(amu0866522.01amu850443.923amu:909644.92323112412241124112411分。的原子量为：；的原子量为：原子量为；知少应提供多少能量？已核中取走一个中子，最变前的的总能量是多少？从衰衰变，该衰变过称释放发生NaMgNaNaNa1/2+1/2—4—2+三、已知Bi21183是α衰变核，发出的α有一组能量为6.623MeV，相当于衰变到子核基态，求衰变能及子核的反冲能各为多少？（20分）四、一金属铀靶完全被平行热中子束辐照，其中U235含量为0.714%，其余为U238（重量百分比）。靶面积为1cm2，靶厚0.5cm，中子通量为1012中子/秒·厘米2，U235在热中子轰击下裂变。裂片碎片中有I135，生成微观截面σI135=32.5b；I135是放射核，衰变半衰期为6.7小时，问靶被照射6.7小时时，靶内I135的原子浓度是多少？U靶的密度为：19克/厘米3.（10分）五、mIn11449具有半衰期为49天的同质异能跃迁衰变，跃迁能量为0.192MeV分支比为96.5%，由此异能态直接经轨道电子俘获衰变至子核Cd114的激发态，该态能级为1.278MeV，该分支占3.5%：Cd114的该激发态经二次级联γ衰变至基态，γ能量先后为0.722与0.556MeV；mIn11449的同质异能跃迁的分支衰变至In11449基态后可通过四个分支衰变，其平均半衰期为72秒。一支β+为衰变，衰变至分支比为0.004%，β+粒子最大能量为0.400MeV；另一支衰变至Cd114的基态，方式为轨道电子俘获，分支比为1.9%；第三个分支为β—衰变，衰变至子核Sn114的第一激发态，分支比为0.09%，β—粒子的最大能量为0.675MeV；Sn114的第一激发态能级为1.300MeV；第四至为β+，跃迁至Sn114的基态，分支比为98.0%，β+粒子最大能量为1.980MeV.画出mIn11449的衰变纲图。（20分）六、通过Asp)Se(n,7474反应产生As74的基态核，求该反应的反应能及产生该反应的反应阈能。已知：mn=1.00866522amu；mH=1.00782552amu；mAs74=73.923908amu.（20分）七、一种新型γ探测器称为Clover探测器，它实际上由四个高纯锗探测器集成构成，其四个高纯锗品体尺寸一样，紧贴在一起，中间有薄的锗离层，每个探测器各独立有放大器及信号输出，若在该装置的中心轴线的外延线上放一单能γ弱源，四个探测器的输出信号放大成形输入加和线路后，再接至多道脉冲幅度分析器上。问1.测得γ全能普的峰源效率与仅用其中一个高纯锗探测器的峰源效率相比是等于4倍、大于4倍还是小于4倍？说明理由。2.测得γ能谱的本征效率与其中一个高纯锗探测器测得γ能谱本征效率相比是等于4倍、大于4倍还是小于4倍？说明理由。（10分）（不说明理由不给分）薄隔离层加和线路多道*HpGeClover探测器示意图Clover探测器兰州大学硕士研究生入学考试原子核物理2004年真题一、回答下列问题：（每小题8分）（1）举例说明何为“同中子素”？何为“同量异位素”？（2）已知下列各核的基态自旋值，计算在统计物理中哪些是费米子，哪些是玻色子？7:Eu2:/5:Mg3::B0::He2:/1:H1762510412/9:Bi209（3）已知某放射性核素半衰期为T1/2=693分。它的衰变常数λ是多大？经过2个半衰期后，该核素的放射源其活度是原初的几分之几？（4）已知A、B、C三个核素组成级联衰变，即ABC。若A的半衰期T1长于B的半衰期T2，C为稳定核。在时间t=0时只有A。问过较长时间后，这一衰变过程能否达到平衡？说明理由。（5）计算Al27的核子的总结和能。已知：Al27的原子量为26.981542；中子质量1.008665；氢原子质量1.007825（单位均为amu）。（6）何为“镜像核”举出一个镜像核的例子。（7）说明中微子和反中微子的区别？（8）写出β衰变容许跃迁的选择定则。（9）判断下列γ跃迁的类型。（10）Cu64（Z=29）以轨道电子俘获方式衰变的占0.6%，衰变到Ni64的能级为1.384MeV的第一激发态：以β+方式衰变的占19%，衰变到Ni64的基态。β+最大能量为0.654MeV。其余为其他衰变方式。仅就给出的两种衰变方式画出Cu64的部分衰变纲图。二、U235半衰期为7.0×108年，U238的半衰期为3.5×109年。现在U235与U238在地球上的丰度比为1:139。问在多少年前地球上两者的丰度比为1:69.5？（本题15分）1-2+5+7+9/2-3/2+三、Rb86由自旋与宇称为2—的基态经β—衰变至Sr86的第一激发态。该激发态的能级为1.078MeV。由此激发态再经γ衰变至0+的基态。此γ为E2跃迁。（1）问Rb86第一激发态的自旋和宇称为何？Rb86的β衰变是容许跃迁还是禁戒跃迁？若是禁戒跃迁，是几级禁戒跃迁?(2)Rb86的原子量为85.9111777amu;Sr86的原子量为85.9092763amu。求衰变发出的β—粒子的最大能量。（本题15分）四、计算0.5μg重的Cs137每秒钟发出多少个γ光子。已知的半衰期为30.17年，β衰变至子核第一激发态的分支比为93%，子核γ跃迁的内转换系数分别为αK=0.0976，K/L=5.66，M/L=0.260。（本题15分）五、用2.5MeV的质子束轰击金属Be9的薄靶发生（p，d）反应。已知靶厚为200纳米，Be9的密度为1.85g/cm3，实验中入射的质子电荷总量为1.6×10—7库伦。在与束流方向30°角处放一Au-Si面垒探测器测反应产物d，探测器表面设一光栏，光栏孔直径2mm，孔距靶的轰击点15cm，若测得d的计数为2700个，求该反应在30°处的微分截面。已知一个电子电荷为1.6×10—19库伦。（本题15分）六、小立方角法测量一α点状放射源活度，源很薄，α粒子射出时几乎无可观测的能损，若用能量为5.30MeV和3.00MeV的α标准源对谱仪进行能量刻度，测得两个峰对应的道数为1020道与610道。测得该未知源发出粒子的峰位在640道。已知探测器灵敏区直径2cm，其中心距源为15cm，在6分钟内测得计数为720个。判断该源的核素及活度。经查该源可能为下列核素中的一个：Os186：α能量为2.800MeV，分支比为100%：Po206：α能量为5.223MeV，分支比为5.45%：Pt190：α能量为3.17MeV，分支比为100%：Cf248：α能量为6.25MeV，分支比为100%。（本题10分）兰州大学硕士研究生入学考试原子核物理2005年真题一、什么是非弹性散射？通过非弹性散射，