2025年大学《核物理》专业题库—— 核磁共振技术在核物理实验中的应用.docxVIP

2025年大学《核物理》专业题库——核磁共振技术在核物理实验中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分）

1.下列哪种原子核具有核磁矩？

A.中子

B.质子

C.电子

D.中性原子

2.拉莫尔进动频率与什么因素成正比？

A.原子核的自旋量子数

B.磁场强度

C.原子核的质量

D.射频场强度

3.在核磁共振实验中，通常使用什么方法来产生射频脉冲？

A.电感线圈

B.电容

C.振荡器

D.梯度线圈

4.自旋-晶格弛豫是指什么？

A.自旋系统与晶格之间的能量交换

B.自旋系统内部的能量交换

C.自旋系统与外界环境的能量交换

D.自旋系统与梯度磁场的相互作用

5.T1弛豫时间是指什么？

A.自旋系统恢复到平衡状态所需的时间

B.自旋系统失去相位coherence所需的时间

C.自旋系统信号幅度衰减到初始值一半所需的时间

D.自旋系统信号幅度衰减到初始值十分之一所需的时间

6.核磁共振波谱仪中，梯度磁场的主要作用是什么？

A.产生拉莫尔进动

B.选择特定原子核

C.产生射频脉冲

D.测量自旋-晶格弛豫时间

7.90°脉冲在核磁共振实验中通常用来做什么？

A.使原子核处于平衡状态

B.使原子核自旋系统失相

C.使原子核自旋系统获得能量

D.使原子核自旋系统恢复相位coherence

8.自旋回波实验中，180°脉冲的作用是什么？

A.使原子核自旋系统失相

B.使原子核自旋系统重新获得相位coherence

C.选择特定原子核

D.产生射频脉冲

9.核磁共振成像技术主要利用什么原理？

A.原子核的磁性

B.原子核的衰变

C.原子核的反应

D.原子核的散射

10.核磁共振波谱学在哪个领域有广泛应用？

A.天文学

B.地球物理学

C.材料科学

D.生物学

二、填空题（每空1分，共20分）

1.原子核的自旋量子数决定了其________的大小。

2.核磁矩是指原子核具有的________短矢量。

3.拉莫尔进动频率由________和________决定。

4.核磁共振实验中，通常使用________来测量原子核的共振频率。

5.弛豫时间是描述自旋系统恢复到平衡状态的________。

6.T2弛豫时间是指自旋系统失去相位coherence所需的________。

7.核磁共振波谱仪中，射频线圈的作用是产生________。

8.脉冲序列是指一系列不同________和________的射频脉冲。

9.核磁共振成像技术可以用来________人体内部的组织和结构。

10.核磁共振波谱学可以用来研究分子的________和________。

三、简答题（每题5分，共20分）

1.简述核磁共振现象的原理。

2.比较自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫的区别。

3.简述脉冲法核磁共振实验的基本原理。

4.简述核磁共振技术在核物理研究中的应用。

四、计算题（每题10分，共20分）

1.某原子核的自旋量子数为1，在磁场强度为1.5T的磁场中，其拉莫尔进动频率是多少？(假设旋磁比γ为2.675×108radT-1s-1)

2.某核磁共振实验中，信号幅度衰减到初始值一半所需的时间为2秒，求该自旋系统的T2弛豫时间。

五、论述题（10分）

结合具体的实例，论述核磁共振技术在材料科学中的应用。

试卷答案

一、选择题

1.B

2.B

3.C

4.A

5.A

6.B

7.B

8.B

9.A

10.C

二、填空题

1.核磁矩

2.磁性

3.磁场强度，旋磁比

4.核磁共振仪

5.时间常数

6.时间

7.射频场

8.强度，持续时间

9.成像

10.结构，动力学

三、简答题

1.解析思路：从原子核的磁性与磁场相互作用入手，解释在射频场作用下原子核发生能级跃迁，当射频场频率等于拉莫尔进动频率时发生共振，导致宏观磁化矢量发生偏转，产生核磁共振信号。

2.解析思路：区分自旋-晶格弛豫是自旋系统与晶格交换能量导致宏观横向磁化矢量恢复，T1弛豫时间是其恢复时间常数；自旋-自旋弛豫是自旋系统内部交换能量导致宏观纵向磁化矢量衰减，T2弛豫时间是其衰减时间