2025年大学《核物理》专业题库—— 核物理学中的子系统相互作用研究.docxVIP

2025年大学《核物理》专业题库——核物理学中的子系统相互作用研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）

1.下列哪种基本相互作用主要负责将夸克束缚在核子内部？

(A)电磁相互作用

(B)弱相互作用

(C)强相互作用

(D)引力相互作用

2.导致原子核发生β衰变的主要微观机制是？

(A)强相互作用导致中子转化为质子

(B)电磁相互作用导致电子被核外壳层吸收

(C)弱相互作用释放一个电子和一个反中微子

(D)核子内部质子和中子的重新分布

3.下列粒子中，作为电磁相互作用的传递粒子的是？

(A)胶子

(B)W+粒子

(C)Z0粒子

(D)光子

4.量子色动力学（QCD）主要描述的是哪种相互作用的规律？

(A)电磁相互作用

(B)弱相互作用

(C)强相互作用

(D)引力相互作用

5.原子核的库仑斥力主要来源于？

(A)核内质子之间的强相互作用

(B)核内中子之间的强相互作用

(C)核内质子之间的电磁相互作用

(D)核子之间的弱相互作用

6.宇称不守恒现象首次在哪种实验中被观测到？

(A)康普顿散射实验

(B)玻尔原子模型研究

(C)β衰变实验

(D)中微子振荡实验

7.介子理论中，认为核子之间的核力主要是通过交换什么粒子而产生的？

(A)质子

(B)中子

(C)π介子

(D)中微子

8.在描述原子核的电磁跃迁时，通常使用哪种类型的相互作用？

(A)强相互作用

(B)电磁相互作用

(C)弱相互作用

(D)引力相互作用

9.下列哪个物理量在强相互作用过程中总是守恒的？

(A)电荷

(B)质量数

(C)同位旋

(D)宇称

10.电弱统一理论主要统一了哪种两种相互作用？

(A)强相互作用和弱相互作用

(B)电磁相互作用和弱相互作用

(C)强相互作用和电磁相互作用

(D)电磁相互作用和引力相互作用

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在题中的横线上。）

1.传递强相互作用的粒子称为__________，它们负责将核子束缚在一起形成原子核。

2.弱相互作用虽然强度最弱，但它的作用范围非常__________，典型距离小于10-18米。

3.电磁相互作用的强度大约是强相互作用的__________分之一（数量级上）。

4.核子（质子和中子）是由更基本的粒子——__________组成的。

5.在量子色动力学中，夸克之间通过交换__________来传递强相互作用。

6.导致原子核发生α衰变的主要驱动力是库仑斥力的作用，这体现了__________相互作用的影响。

7.原子核的磁矩主要来源于核内__________的自旋和轨道运动。

8.守恒律是分析物理过程的重要工具，在任何相互作用过程中，如__________、__________和__________都是守恒的。

9.π介子除了参与强相互作用外，也能参与__________相互作用。

10.弱相互作用可以改变粒子的某些量子数，例如使一个中子转变为质子，同时发射一个__________和一个__________。

三、简答题（每小题5分，共15分。）

1.简述强相互作用和电磁相互作用的主要区别。

2.解释什么是β衰变，并简述其在核物理研究中的意义。

3.简要说明什么是量子色动力学（QCD），它试图解决什么核心问题。

四、计算题（每小题10分，共20分。）

1.假设一个原子核发生α衰变，释放出能量E=4.00MeV。已知α粒子（氦核）的质量为m_α=4.001506u，衰变后的残余核质量为m_X=222.017570u（质量单位u转换为能量单位MeV的常数为1u=931.5MeV/c2）。请估算该衰变过程释放的动能分配给α粒子和残余核的比例。无需计算具体动能值，只需说明如何估算比例。

2.一个中子（N）衰变为质子（P）、电子（e?）和一个反中微子（ν??）。请依据弱相互作用的基本特征，分析此过程中哪些守恒律（如电荷、质量数、角动量、宇称等）仍然守恒？哪些可能不守恒？

五、论述题（10分。）

结合核力的主要特征（如短程、饱和性、交换粒