原子物理选择题(好)
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原子物理选择题
一、单选题
1．国家大科学过程——中国散裂中子源（CSNS ）于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先
进的研究平台，下列核反应中放出的粒子为中子的是（ ）
A ．714
N 俘获一个α粒子，产生817
O 并放出一个粒子
B ．1327
Al 俘获一个α粒子，产生1530
P 并放出一个粒子
C ．511
B 俘获一个质子，产生48
Be 并放出一个粒子 D ．
36
Li 俘获一个质子，产生
23
He 并放出一个粒子
2．如图为a 、b 、c 三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关
系．由a 、b 、
c 组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
3．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是（ ）
A ． 射线是高速运动的电子流
B ．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C ．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D ．21083Bi 的半衰期是5天，100克210
83Bi 经过10天后还剩下50克
4．我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构
第 2 页 共 14 页认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是（ ）
A ．23411120H H He n +→+
B ．144171
7281N He O H +→+
C ．4
27301
213
150He Al P n +
→
+ D ．235114489192056360U n Ba Kr 3n +→++
5．物理学重视逻辑推理，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础
上，下列说法正确的是（ ）
A ．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
B ．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
C ．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D ．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
6．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2、m 3，普朗克常量为h ，真空中
的光速为c ．下列说法正确的是（ ）
A ．核反应方程是113
101H n H γ+→+
B ．聚变反应中的质量亏损m ?= m 1+m 2-m 3
C ．辐射出的γ光子的能量E =(m 3-m 1-m 2)c
D ．γ光子的波长2
123()h
m m m c λ=
+-
7．钍基熔盐堆核能系统（TMSR ）是第四代核能系统之一．其中钍基核燃
料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来；铀的一种典型
裂变产物是钡和氪．以下说法正确的是（ ）
A ．题中铀核裂变的核反应方程为
2331142891
92
056360U n Ba Kr 3n +→++
B ．钍核衰变的快慢由原子所处的化学状态和外部条件决定
C ．钍核
23290
Th 经过2次β衰变可变成镤23291Pa
D ．在铀核裂变成钡和氪的核反应中，核子的比结合能减小
8．关于核反应的类型，下列表述正确的是（ ） A ．
238
234
492
902U Th He →
+是α衰变 B ．144171
7281N He O H +→+是β衰
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变 C ．4
27
301213
150He Al P n +→
+是核聚变 D ．8282
034361Se Kr 2e -→+是核裂变
9．下列关于原子和原子核的说法正确的是( ) A ．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B ．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化 C ．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D ．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
10．在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是（ ）
A ．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B ．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子
C ．从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力
D ．原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量
11．放射性元素23892U 的衰变途径有多种可能，其中一种途径为
238
929091U Th Pa X Y
αβ??→??
→，下列关于该种衰变途径的说法正确的是（ ） A ．衰变式中的X=234，Y=235 B ．h
238
92
90U Th X
α??→衰变的实质是核内的一个中子转化成了一个质子
C ．9091Th Pa X Y
β
??
→衰变的实质是核内的一个中子转化成了一个质子 D ．衰变过程中电荷数和质量数守恒，但能量不守恒
12．如图是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )
A ．
B ．
C ．
D ．
13．爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921
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年的诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是（ ）
A ．逸出功与ν有关
B ．E km 与入射光强度成正比
C ．ν<ν0时，会逸出光电子
D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关 14．关于下列四幅图说法正确的是（ ）
A ．图①中的放射性同位素应选择衰变时放出α粒子的同位素
B ．图②中的镉棒的作用是使核反应中的快中子减速
C ．图③中的光子碰撞电子后，其波长将变大
D ．图④中的电子的动量越大，衍射现象越明显 15．下列说法正确的是（ ）
A ．90232
Th 衰变成20882Pt 要经过4次α衰变和2次β衰变
B ．核泄漏事故污染物137Cs 能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程
式为56137137
55Cs Ba x →+可以判断x 为质子
C．玻尔理论的假设是原子能量的量子化和轨道量子化
D．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明实物粒子只具有粒子性
16．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法正确的是（）
A．卢瑟福用a粒子轰击铍原子核，发现了质子
B．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了针（Po）和镭（Ra）两种新元素C．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核中的中子变为质子时产生的高速电子流
D．麦克斯韦建立了电磁场理论，并首次用实验证实了电磁波的存在17．下列说法中正确的是（）
A．光电效应说明光具有粒子性的，它是爱因斯坦首先发现并加以理论解释的
B．235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的变化，半衰期可能变短C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构D．据波尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的动能增大
18．原子弹、氢弹都被称为核武器，都可以瞬间产生巨大的能量，在结构上它们又有很大的区别，它们所涉及的基本核反应方程为（1）
2351901361
92038540
U n Sr Xe k n
+→++，（2）2341
1120
H H He d n
+→+，关于这两个方程的下列说法正确的是（）
A．方程（1）中k＝10，方程（2）中d＝2
B．方程（1）是氢弹涉及的核反应方程
C．方程（2）属于α衰变D．方程（2）属于轻核聚变
19．下列说法正确的是（）
A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B．某些元素的原子核可以自发进行α衰变，衰变后原子核总质量减少C．汤姆生通过对阴极射线的研究发现电子并提出原子核式结构模型D．玻尔能级跃迁理论说明原子核具有复杂结构
20．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I
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与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光（）
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
21．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是（）
A．波尔原子理论证实了原子的核式结构模型
B．卢瑟福通过α粒子轰击氮核的实验，证实了在原子核内部存在中子C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，确定了原子核的存在
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了原子内部存在电子
22．与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势．根据传输效率的考量，目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光：850nm、1310nm、1550nm，均大于红光波长（630760nm
-）．下列
关于光纤的相关说法中正确的有（）
A．光纤通信利用的是光的全反射原理B．光纤中的激光能使荧光物质发光
C．若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光一定可以D．若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快
23．铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：
n
2
b
a
n
U1
1
235
92
+
+
→
+，则a+b可能是（）
A．Kr
Xe93
36
140
54
+B．Kr
Ba92
36
141
56
+C．Sr
Ba93
38
141
56
+D．Sr
Xe49
38
140
54
+
24．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H
α
、H
β
、H
γ
、H
δ
，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定（）
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第 7 页 共 14 页A ．H α
对应的前后能级之差最小 B ．同一介质对H α
的折射率最大
C ．同一介质中H δ
的传播速度最大
D ．用H γ
照射某一金属能发生光电效应，则H β
也一定能
25．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．
组
次
入射光子的
能量/eV
相对光强
光电流大小
/mA 逸出光电子的最大动能/eV 第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9
第 二 组
4 5 6
6.0 6.0 6.0
弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9
由表中数据得出的论断中不正确的是（ ）
A ．两组实验采用了不同频率的入射光
B ．两组实验所用的金属板材质不同
C ．若入射光子的能量为5.0 eV ，逸出光电子的最大动能为1.9 eV
D ．若入射光子的能量为5.0 eV ，相对光强越强，光电流越大
26．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了
三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图。则可判断出（ ）
A ．甲光的频率大于乙光的频率
B ．乙光的波长大于丙光的波长
C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 27．下列说法正确的是：（ ）
A ．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，从而建立了核式结构模型
第 8 页 共 14 页B ．贝克勒尔通过对天然放射现象的硏究，发现了原子中存在原子核 C ．原子核由质子和中子组成，稳定的原子核内，中子数一定小于质子数 D ．大量处于基态的氢原子在单色光的照射下，发出多种频率的光子，其中必有一种与入射光频率相同
28．如图所示，在光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a 照射光电管阴极k ，电流计G 的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，那么( )
A ．用a 光照射光电管阴极K 时，通过电流计G 的电流方向由d 到c
B ．增加b 光的强度可以使电流计G 的指针发生偏转
C ．用同一装置做双缝干涉实验，a 光的相邻亮纹间距大于b 光的相邻亮纹间距
D ．两束光以相同的入射角从水中斜射入空气，若出射光线只有一束，则
一定是b 光
29．下列说法正确的是（ ）
A ．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
B ．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流
C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 30．下列能揭示原子具有核式结构的实验是( ) A ．光电效应实验 B ．伦琴射线的发现
C ．α粒子散射实验
D ．氢原子光谱的发现
31．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内
能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为v 的普通光源照射阴极k ，没有发生光电效应，换同样频率为v 的强激光照射阴极k ，则发生了光电效应；此
第 9 页 共 14 页时，若加上反向电压U ，即将阴极k 接电源正极，阳极A 接电源负极，在
k 、A 之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；
当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的（其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量）（ ）
A ．U =
hv e -w e B ．U =2hv e -w e C ．U =2hv-W D ．U =5hv 2e -w e
32．关于天然放射现象，下列说法正确的是( ) A ．α射线是由氦原子核衰变产生
B ．β射线是由原子核外电子电离产生
C ．γ 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生
D ．通过化学反应不能改变物质的放射性
33．贝克勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是（ ） A ．14
14067
1C N e -→
+ B ．2351139951
920533902U n I Y n +→++
C ．2
3
4
1
1120H +H He+n → D ．4
27
30
1
213150He +Al P+n → 34．下列关于核反应及衰变的表述正确的有（ ）
A ．β衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成
的
B ．14171781X N O H +→+中，X 表示23
He C ．2341
1120H H He n +→+是轻核聚变
D ．一群氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只能辐射出两种不同频率的光子
35．下列说法正确的是（ ）
A ．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
B ．结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯
36．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a 的临界角小于b的临界角；②用b．c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b．d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d分别可能是( )
A．紫光．蓝光．红光．橙光B．蓝光．紫光．红光．橙光C．紫光．蓝光．橙光．红光D．紫光．橙光．红光．蓝光37．研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极；加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是（）A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关
B．光电子的最大初动能与入射光频率成正比
C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流
D．光电管加正向电压越大，光电流强度不一定增大
38．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方
程为，11213
1671
H C N Q
+→+，11512
1762
H N C X Q
+→++，方程式中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核1
1
H3
2
He4
2
He12
6
C13
7
N15
7
N
质量/u 1.0078 3.0160 4.0026 12.0000 13.0057 15.0001 以下推断正确的是（）
A．X是3
2
He，Q2>Q1B．X是42He，Q2>Q1
C．X是3
2
He，Q2 第 10 页共 14 页 第 11 页 共 14 页（ ） A ．最容易表现出衍射现象的光是由，n =4能级跃迁到n =1能级产生的 B ．频率最小的光是由n =2能级跃迁到n =1能级产生的 C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D ．用n =2能级跃迁到n =1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属 铂能发生光电效应 40．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过（钙48） 轰击 （锎249）发生核反应，成功合成了第118号元素，这是迄今 为止门捷列夫元素周期表中原子充数最大的元素．实验表面，该元素的原 子核先放出3个相同的粒子，再连续经过3次 衰变后，变成质量数为 282的第112号元素的原子核，则上述过程中的粒子是（ ） A ．中子 B ．质子 C ．电子 D ．粒子 二、多选题 41．我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳”2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是（ ） A ．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B ．任何两个原子核都可以发生聚 变 C ．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 42．下列说法正确的是( ) 第 12 页 共 14 页A ．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立 B ．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施 C ．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D ．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同 43．氢原子能级如图，当氢原子从n ＝3跃迁到n ＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm 。以下判断正确的是（ ） A ．氢原子从n ＝2跃迁到n ＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B ．用波长为325 nm 的光照射可使氢原子从n ＝1跃迁到n ＝2的能级 C ．大量处于n ＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D ．用波长为633 nm 的光照射不能使氢原子从n ＝2跃迁到n ＝3的能级 44．半圆形玻璃砖横截面如图，AB 为直径，O 点为圆心．在该截面内有a 、 b 两束单色可见光从空气垂直于AB 射入玻璃砖，两入射点到O 的距离相 等．两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a 、b 两束光（ ） A ．在同种均匀介质中传播，a 光的传播速度较大 B ．以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角大 C ．若a 光照射某金属表面能发生光电效应，b 光也一定能 D ．分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距大 45．蓝光相比红光具有频率高、能最大的特点，则以下叙述正确的是（ ） A ．发生全反射时红光的临界角小于蓝光的临界角 B ．用同一干涉装置可看到红光的干涉条纹间距比蓝光宽 C ．在同一均匀介质中蓝光的传播速度小于红光的传播速度 D ．如果蓝光能使某种金属发生光电效应，红光也一定能使该金属发生光 电效应 46．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（ ） 第 13 页 共 14 页A ．若蓝光照射某金属可以发生光电效应，则红光照射时也一定可以发生光电效应 B ．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，红光折射角较大 C ．从该玻璃中射入空气发生全反射时，蓝光临界角较大 D ．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较小 47．对于钠和钙两种金属，其遏止电压c U 与入射光频率v 的关系如图所示。 用h 、e 分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（ ） A ．钠的逸出功小于钙的逸出功 B ．图中直线的斜率为h e C ．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同 D ．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光 频率较高 48．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a 、b 两束，如图所示，则a 、b 两束光（ ） A ．垂直穿过同一块平板玻璃，a 光所用的时间比b 光长 B ．从同种介质射入真空发生全反射时，a 光临界角比b 光的小 C ．分别通过同一双缝干涉装置，b 光形成的相邻条纹间距小 D ．若照射同一金属都能发生光电效应，b 光照射时逸出的光电子最大初动 能大 49．用a 、b 两种单色光分别照射处于基态的一群氢原子，用a 光照射时， 氢原子辐射出6种不同频率的光子，用b 光照射时，氢原子辐射出3种不同频率的光子，则a 、b 两种单色光的特性下列说法正确的是（ ） A ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光的侧移量大 B ．a 、b 两种单色光分别照射同一光电管，且都产生了光电效应，则a 光 的遏止电压大 C．a、b两种单色光相遇能产生干涉现象 D．a、b两种单色光都能产生多普勒和偏振现象 50．新华中学高三物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形 玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光 束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图所 示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是（） A．单色光a的波长大于单色光b的波长 B．单色光a的频率大于单色光b的频率 C．若用b光照射锌板发生了光电效应，则a光照射锌板也能发生光电效 应 D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b 光 参考答案 1．B 2．C 3．B 4．A 5．B 6．B 7．A 8．A 9．B 10．B 11．C 12．C 13．D 14．C 15．C 16．B 17．D 18．D 19．B 20．C 21．D 22．A 23．D 24．A 25．B 26．B 27．D 28．D 29．C 30．C 31．B 32．D 33．A 34．C 35．D 36．A 37．D 38．B 39．D 40．A 41．AD 42．BD 43．CD 44．ACD 45．BC 46．BD 47．AB 48．AB 49．BD 50．AD 第 14 页共 14 页 原子物理选择题 1. 如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数Z 的关 系图像，下列说法正确的是（B ） ⑴如D 和E 结合成F ，结合过程一定会吸收核能 ⑵如D 和E 结合成F ，结合过程一定会释放核能 ⑶如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会吸收核能 ⑷如A 分裂成B 和C ，分裂过程一定会释放核能 A ．⑴⑷ B ．⑵⑷ C ．⑵⑶ D ．⑴⑶ 2. 处于激发状态的原子，如果在入射光的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同 时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射，原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理，那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E n 、电子的电势能E p 、电子动能E k 的变化关系是（B ） A ．E p 增大、E k 减小、E n 减小 B ．E p 减小、E k 增大、E n 减小 C ．E p 增大、E k 增大、E n 增大 D ． E p 减小、E k 增大、E n 不变 3. 太阳的能量来自下面的反应：四个质子（氢核）聚变成一个α粒子，同时发射两个正 电子和两个没有静止质量的中微子。已知α粒子的质量为m a ，质子的质量为m p ，电子的质量为m e ，用N 表示阿伏伽德罗常数，用c 表示光速。则太阳上2kg 的氢核聚变成α粒子所放出能量为 （C ） A ．125(4m p —m a —2m e )Nc 2 B ．250(4m p —m a —2m e )Nc 2 C ．500(4m p —m a —2m e )Nc 2 D ．1000(4m p —m a —2m e )Nc 2 4. 一个氘核（H 21）与一个氚核（H 31）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质 量亏损.聚变过程中（B ） A.吸收能量，生成的新核是e H 42 B.放出能量，生成的新核是e H 42 C.吸收能量，生成的新核是He 32 D.放出能量，生成的新核是He 32 5. 一个原来静止的原子核放出某种粒子后，在磁场中形成如图所示 的轨迹，原子核放出的粒子可能是（A ） A.α粒子 B.β粒子 C.γ粒子 D.中子 6. 原来静止的原子核X A Z ，质量为1m ，处在区域足够大的匀强磁场中，经α衰变变成质 量为2m 的原子核Y ，α粒子的质量为3m ，已测得α粒子的速度垂直磁场B ，且动能为0E .假设原子核X 衰变时释放的核能全部转化为动能，则下列四个结论中，正确的是（D ） ①核Y 与α粒子在磁场中运动的周期之比为2 2-Z 第五章增加部分 题目部分，(卷面共有50题,96.0分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(16小题,共16.0分) 1．(1分)同一电子组态形成的诸原子态间不发生跃迁。 2．(1分)跃迁可以发生在偶宇称到偶宇称之间。 3．(1分)跃迁只发生在不同宇称之间。 4．(1分)两个s电子一定可以形成1S0和3S1两个原子态。 5．(1分)同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态少。 6．(1分)镁原子有两套能级，两套能级之间可以跃迁。 7．(1分)镁原子的光谱有两套，一套是单线，另一套是三线。 8．(1分)钙原子的能级是二、四重结构。 9．(1分)对于氦原子来说，第一激发态能自发的跃迁到基态。 10．(1分)标志电子态的量子数中，S为轨道取向量子数。 11．(1分)标志电子态的量子数中，n为轨道量子数。 12．(1分)若镁原子处于基态，它的电子组态应为2s2p。 13．(1分)钙原子的能级重数为双重。 14．(1分)电子组态1s2p所构成的原子态应为1P1和3P2,1,0。 15．(1分)1s2p ,1s1p 这两个电子组态都是存在的。 16．(1分)铍（Be）原子若处于第一激发态，则其电子组态为2s2p。 二、填空题(34小题,共80.0分) 1．(4分)如果有两个电子，一个电子处于p态，一个电子处于d态，则两个电子在LS耦合下L的取值为（）P L的可能取值为（）。 2．(4分)两个电子LS耦合下P S的表达式为（），其中S的取值为（）。3．(3分)氦的基态原子态为（），两个亚稳态为（）和（）。 4．(2分)Mg原子的原子序数Z=12，它的基态的电子组态是（），第一激发态的电子组态为（）。 5．(2分)LS耦合的原子态标记为（），jj耦合的原子态标记为（）。6．(2分)ps电子LS耦合下形成的原子态有（）。 7．(2分)两个电子LS耦合，l1=0，l2=1下形成的原子态有（）。 8．(2分)两个同科s电子在LS耦合下形成的原子态为（）。 9．(2分)两个非同科s电子在LS耦合下形成的原子态有（）。 10．(2分)两个同科s电子在jj耦合下形成的原子态为（）。 11．(4分)sp电子在jj耦合下形成（）个原子态，为（）。12．(2分)洪特定则指出，如果n相同，S（）的原子态能级低；如果n和S均相同，L （）的原子态能级低（填“大”或“小”）。 13．(2分)洪特定则指出，如果n和L均相同，J小的原子态能级低的能级次序为（），否则为（）。 14．(2分)对于3P2与3P1和3P1与3P0的能级间隔比值为（）。 15．(2分)对于3D1、3D2、3D3的能级间隔比值为（）。 16．(2分)郎德间隔定则指出：相邻两能级间隔与相应的（）成正比。 17．(3分)LS耦合和jj耦合这两种耦合方式所形成的（）相同、（）相同，但（）不同。 18．(4分)一个p电子和一个s电子，LS耦合和jj耦合方式下形成的原子态数分别为（） 原子物理复习 1. 关于α粒了散射实验，下列说法中正确的是 ［ ］ Ａ．绝大多数α粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 Ｂ．α粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 Ｃ．α粒子在离开原子核的过程中，加速度逐渐减小 Ｄ．对α粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小 2. 下列关于光电效应的说法正确的是( ) A ．若某材料的逸出功是W 0，则它的极限频率ν0＝W 0 h B ．光电子的初速度和照射光的频率成正比 C ．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D ．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大 3. 如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，可能是( ) A ．入射光太弱 B ．入射光波长太长 C ．光照时间短 D ．电源正负极接反 4. 用光子能量为E 的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①h ν1；②h ν3；③h (ν1+ν2)；④h (ν1+ν2+ν3) 以上表示式中 A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确 5. 如图所示，铅盒A 中装有天然放射性物质，放射线从其右端小孔中水平向右射出，在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法中正确的有 A.打在图中a 、b 、c 三点的依次是α射线、γ射线和β射线 B.α射线和β射线的轨迹是抛物线 C.α射线和β射线的轨迹是圆弧 A a b c D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场，则屏上的亮斑可能只剩下b 6. 如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3mm 厚的铝板，那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当 探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M 、N 两个轧辊间的距离调___一些。 7. 一块含铀的矿石质量为M ，其中铀元素的质量为m 。铀发生一系列衰变，最终生成物为铅。已知铀的半衰期为T ，那么下列说法中正确的有 A.经过两个半衰期后这块矿石中基本不再含有铀了 B.经过两个半衰期后原来所含的铀元素的原子核有m /4发生了衰变 C.经过三个半衰期后，其中铀元素的质量还剩m /8 D.经过一个半衰期后该矿石的质量剩下M /2 8. 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有 A.放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B.利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C.用放射线照射作物种子能使其DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D.用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 9. K -介子衰变的方程为0 ππK +→--，其中K -介子和π- 介子带负的基元电荷， π0介子不带电。一个K - 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径R K - 与R π-之比为2∶1。π0 介子的轨迹未画出。由此可知π-介子的动量大小与π0 介子的动量大 小之比为 ∶1 ∶2 ∶3 ∶6 10.静止的氡核 222 86 Rn 放出α粒子后变成钋核 218 84Po ，α粒子动能为 E α。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α 粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为 K - π- A B P 填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了 _______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____, 半短轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值，?分别是_____?， ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和 _________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需 两位有效数字）。 12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应 为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度 为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与 电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。 物理3-5：原子物理练习题 一、光电效应，波粒二象性 1．以下说法中正确的是（） A．伽利略利用斜面“冲淡”时间，巧妙地研究自由落体规律 B．法拉第首先用电场线形象地描述电场 C．光电效应中，光电子的最大初动能与入射光频率成正比 D．太阳内发生的核反应方程是U+n→Ba+Kr+3n 2．用图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的 单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（） A．a光的波长一定大于b光的波长 B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转 C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 3、（2015高考一卷真题，多选题）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是。 A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大 C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E.遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 4（2016海南17）（多选题）.下列说法正确的是_________。 A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C．波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 5.如图所示是光电管使用的原理图．当频率为ν0的可见光照射至阴极K上时，电流表中有电流通过，则() A．若将滑动触头P移到A端时，电流表中一定没有电流通过 B．若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时，电流表示数一定增大 C．若用紫外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过 D．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过 6.（多选题）光电效应的实验结论是：对于某种金属() A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 1．原子的基本状况 1.1解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ， 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 1929 13 619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米 由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。 1.7能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-?的银箔上，α粒 解：设靶厚度为't 。非垂直入射时引起α粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的厚度't ，而是ο60sin /'t t =，如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为： dn Ntd n σ= (1) 而σd 为：2 sin ) ()41 (4 2 2 22 0θ πεσΩ=d Mv ze d （2） 把（2）式代入（1）式，得： 2 sin )()41(4 22220θπεΩ =d Mv ze Nt n dn (3) 式中立体角元0'0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数，10')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη，其中η是单位面积式上的质量；Ag m 是银原子的质量；Ag A 是银原子的原子量；0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入（3）式，得： 2 sin )()41(324 22 22 00θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag 由此，得：Z=47 2009—2010学年第2学期《原子物理学》期末试卷 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00 说明：请认真读题，保持卷面整洁，可以在反面写草稿，物理常数表在第4页。 一. 填空题(共30空，每空1分，共30分) 1. 十九世纪末的三大发现、、，揭开了近代物理学的序幕。 2. 原子质量单位u定义为。 3. 教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难，最重要的是它无法解释原子的问题。丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题，在其原子理论引入第一假设，即分离轨道和假设，同时，玻尔提出第二假设, 即假设，给出频率条件，成功解释了困扰人们近30年的氢光谱规律之谜，第三步，玻尔提出并运用，得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。 4. 夫兰克- 赫兹(Franck-Hertz) 实验是用电子来碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势”，证实了原子内部能量是的，从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为eV，电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为eV。 5. 在原子物理和量子力学中，有几类特别重要的实验，其中证明了光具有粒子性的有黑体辐射、、等实验。 6. 具有相同德布罗意波长的质子和电子，其动量之比为，动能(不考虑相对论效应)之比为。 7. 根据量子力学理论，氢原子中的电子，当其主量子数n=3时，其轨道磁距的可能取值为。 8. 考虑精细结构，锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构，跃迁过程用原子态符号表示为 ， 。(原子态符号要写完整) 9. 原子处于3D 1状态时，原子的总自旋角动量为 , 总轨道角动量为 ， 总角动量为 ； 其总磁距在Z 方向上的投影Z μ的可能取值为 。 10. 泡利不相容原理可表述为： 。它只对 子适用，而对 子不适用。根据不相容原理，原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数目是 ；l n ,相同的最大电子(同科电子)数目是 ； n 相同的最大电子数是 。 11. X 射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成，其中，连续谱产生的机制是 ， 特征谱产生的机制是 。 二、选择题(共10小题，每题2分，共20分) 1. 卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，理论基础是： ( ) A. 经典理论； B. 普朗克能量子假设； C. 爱因斯坦的光量子假设； D. 狭义相对论。 2. 假设钠原子(Z=11)的10个电子已经被电离，则至少要多大的能量才能剥去它的 最后一个电子？ ( ) A.13.6eV ； B. 136eV ； C. 13.6keV ； D.1.64keV 。 3. 原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明 的是： ( ) A. 轨道角动量空间取向量子化； B. 自旋角动量空间取向量子化； C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化； D. 角动量空间取向量子化不成立。 高二物理《原子物理》练习题 一、单项选择题 1．β衰变中放出的电子来自() A．组成原子核的电子B．核内质子转化为中子 C．核内中子转化为质子D．原子核外轨道中的电子 2．下列说法正确的是() A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流 C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 3．如图所示，天然放射性元素，放出α、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现β射线和γ射线都沿 直线前进，则α射线() A．向右偏B．向左偏 C．直线前进D．无法判断 4．下面说法正确的是() ①β射线的粒子和电子是两种不同的粒子②红外线的波长比X射线的波长长③α射线的粒子不同于氦原子核④γ射线的穿透本领比α射线的强 A．①②B．①③ C．②④D．①④ 5．人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为() A.43He B.32He C.42He D.33He 6．科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍63(6328Ni)和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生β衰变时释放电子给铜片，把镍63和铜片作电池两极，外接负载为负载提供电能。下面有关该电池的说法正确的是() A．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6327Cu B．镍63的衰变方程是6328Ni→0－1e＋6429Cu C．外接负载时镍63的电势比铜片高 D．该电池内电流方向是从镍63到铜片 7. 将半衰期为5天的质量为64 g的铋分成四份分别投入：(1)开口容器中；(2)100 atm的密封容器中；(3)100 ℃的沸水中；(4)与别的元素形成化合物。经10天后，四种情况下剩下的铋的质量分别为m1、m2、m3、m4。则() 原子物理练习题答案 一、选择题 1．如果用相同动能的质子和氘核同金箔正碰,那么用质子作为入射粒子测得的金原子核半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子核半径上限的几倍？ A. 2 B.1/2 √ C.1 D .4 2．在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线： A ．0； B.1； √C.2； D.3 3. 按泡利原理,当主量子数确定后,可有多少状态? A.n 2 B.2(2l+1)_ C.2l+1 √ D.2n 2 4．锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）? √A.一条 B.三条 C.四条 D.六条 5．使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，试问原子束分裂成 A.不分裂 √ B.3条 C.5条 D.7条 6．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ． B μ3 15； √ B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 7．氦原子的电子组态为1s 2,根据壳层结构可以判断氦原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； √ Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３Ｐ０ . 8．原子发射伦琴射线标识谱的条件是： Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离； √Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。 9．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； √ D.15个。 10．发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); √ D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 11．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中 A.绝大多数α粒子散射角接近180? B.α粒子只偏2?～3? √C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小角散射 12．基于德布罗意假设得出的公式V 26.12=λ ?的适用条件是： A.自由电子，非相对论近似 √B.一切实物粒子，非相对论近似 C.被电场束缚的电子，相对论结果 D.带电的任何粒子，非相对论近似 13．氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于： A.自旋－轨道耦合 B.相对论修正和原子实极化、轨道贯穿 √C.自旋－轨道耦合和相对论修正 D. 原子实极化、轨道贯穿、自旋－轨道耦合和相对论修正 7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？ 答：电子的状态可用四个量子s l m m l n ,,,来描写。根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。 3d 此壳层上的电子，其主量子数n 和角量子数l 都相同。因此，该次壳层上的任意两个电子，它们的轨道磁量子数和自旋磁量子数不能同时相等，至少要有一个不相等。对于一个给定的l m l ,可以取12;,....,2,1,0+±±±=l l m l 共有个值；对每个给定的s l m m ,的取值是 2 1 21-或，共2个值；因此，对每一个次壳层l ,最多可以容纳）（122+l 个电子。 3d 次壳层的2=l ，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。 7.4 原子中能够有下列量子数相同的最大电子数是多少？ n l n m l n )3(;,)2(;,,)1(。 答：（1）m l n ,,相同时，s m 还可以取两个值：2 1 ,21-==s s m m ；所以此时最大电子数为2个。 （2）l n ,相同时，l m 还可以取两12+l 个值，而每一个s m 还可取两个值，所以l n ,相同的最大电子数为)12(2+l 个。 （3）n 相同时，在（2）基础上，l 还可取n 个值。因此n 相同的最大电子数是： 21 2)12(2n l N n l =+=∑-= 7.5 从实验得到的等电子体系K Ⅰ、Ca Ⅱ……等的莫塞莱图解，怎样知道从钾Z=19开始不填s d 43而填次壳层，又从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层？ 解：由图7—1所示的莫塞莱图可见，S D 2 2 43和相交于Z=20与21之间。当Z=19和 20时，S 24的谱项值大于D 23的值，由于能量同谱项值有hcT E -=的关系，可见从钾Z=19 起到钙Z=20的S 2 4能级低于D 2 3能级，所以钾和钙从第19个电子开始不是填s d 43而填次壳层。从钪Z=21开始，S 2 4谱项低于D 2 3普项，也就是D 2 3能级低于S 2 4能级，所以，从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层。 7.6 若已知原子阿Ne,Mg,P 和Ar 的电子壳层结构与“理想”的周期表相符，试写出这些原子组态的符号。 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共100分) 一．选择题(共10题, 共有28分) 1.D ----(2分) 2.B ----(3分) 3.C ----(2分) 4.B ----(3分) 5.D ----(3分) 6.B ----(3分) 7.D 提示：mv2/R=Bqv , E=(1/2)mv2，则(m/R)?(2E/m) 1/2=Bq 所以B=(2Em) 1/2/(Rq)=0.410 (T)。 ----(3分) 8.A 提示: 因为5F1态的g=0，所以不分裂。 ----(3分) 9.C ----(3分) 10.B ----(3分) 二．填空题(共8题, 共有30分) 1.l=0时为一个，l≠0时为2个。 ----(3分) 2.7 （1分）；() ±±±μB B（2分）；10 （2分）。 ，，， 0123 ----(5分) 3.4s4s (或4s2)（1分）；1S0 (或4s4s 1S0)（2分）；单(或三)（1分）；三(或单)（1分）。 ----(5分) 4.6.8 ----(3分) 5.4（1分）；1、2，2、3（2分）。 ----(3分) 6.反应能Q>0 (1.5分)；反应能Q<0 (1.5分)。 ----(3分) 7.利用可控制的热中子引起连续进行的链式反应 ----(3分) 8.13fm ----(5分) 三．计算题(共4题, 共有42分 ) 1.解:： (1) 依题意画出能级线跃迁图与各谱线的关系. 如图所示。 (8分) (2) 各能态的能量计算如下： 42S 1/2：E 1 = -E I = -4.32eV (2分) 42P 1/2： E 2 = E 1 +h c/λ1 = -4.32+1239.8/769.9 = -2.70966 eV （2分） 42 P 3/2： E 3 = E 1 +h c/λ2 = -4.32+1239.8/766.41= -2.70233eV （2分） 32D 3/2：E 4 = E 2 +h c/λ3 =－2.70966+1239.8/1168.98= -1.65 eV （2分） 32D 5/2：E 5 = E 3 +h c/λ5 = －2.70233+1239.8/1177.14= -1.65 eV (2分) (3) E Z R h c n i i =-*2 , Z E Rhc i i * /=?-?? ???412 ∴25.210124010097.132.4442 /1972 /11* S 4=? ? ? ??????=? ? ? ??-?=Rhc E Z 78.110124010097.171.2442 /19 72 /12*P 4=??? ??????=? ?? ??-?=Rhc E Z 04.110124010097.165.1442 /19 72/14* D 3=?? ? ??????=? ? ? ??-?=Rhc E Z (共4分) ----(18分) 2.解:： 由于U p m 02 2≈, ?p 可大到与p 相比, (2分) 所以有U p m m x 022 2 22≈≈()()?? , (2分) 贯穿深度D x mU ≈≈?( ) 2 21 . (2分) ----(6分) 3.解:： T T v P S 22=-~共振 (2分) 2 2 *d 333RZ T D = , 1* d 3?Z (4分) ~v = T 2P - T 3D = T 2S - ~v 共振 - R /9 = 43484 - 14903 - 13.6/(9?12400?10-8) = 1.64?104cm -1 (3分) λ = 1/~v = 6.1?102nm (1分) ----(10分) 4.解:： 对K α有h Rhc Z hc νλ =-- =()( )11112 22 2 ∴= ?-?λ43142112()R (3分) d = λ θ 2sin (2分) 32 D 5/2 2 D 3/2 42 S 原子物理学课后前六章答案（第四版） 福家著(高等教育) 第一章：原子的位形：卢瑟福模型 第二章：原子的量子态：波尔模型 第三章：量子力学导论 第四章：原子的精细结构：电子的自旋 第五章：多电子原子：泡利原理 第六章：X 射线 第一章 习题1、2解 1.1 速度为v 的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为 10-4rad. 要点分析: 碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变.并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不 动).注意这里电子要动. 证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V ，沿X 方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散 射。电子质量用me 表示，碰撞前静止在坐标原点O 处，碰撞后以速度v 沿φ方向反冲。α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有： （1） ?θααcos cos v m V M V M e +'= （2） ? θ α sin sin 0v m V M e - ' = （3）作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ,得 ) sin( sin ? θ θ α+ =V M v m e （4） ) sin( sin ? θ ? α α+ ='V M V M （5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与v， ) ( sin sin ) ( sin sin 2 2 2 2 2 2 2 2 ? θ θ ? θ ? α α α+ + + =V m M V M V M e 化简上式，得 θ ? ? θα2 2 2sin sin ) ( sin e m M + = + （６）若记 α μ M m e = ，可将（６）式改写为 θ ? μ ? θ μ2 2 2sin sin ) ( sin+ = + （７）视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有 )] (2 sin 2 sin [ )] sin( 2 [sin? θ ? μ ? θ μ θ ? θ + + - = + - d d 令 = ? θ d d ，则 sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即 2cos(θ+2φ)sinθ=0 若 sinθ=0, 则θ=0（极小）（8） （2）若cos(θ+2φ)=0 ,则θ=90o-2φ（9） 第二章 原子的能级和辐射 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度。 解：电子在第一玻尔轨道上即年n=1。根据量子化条件， π φ2h n mvr p == 可得：频率 21211222ma h ma nh a v πππν= == 赫兹151058.6?= 速度：61110188.2/2?===ma h a v νπ米/秒 加速度：222122/10046.9//秒米?===a v r v w 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。 解：电离能为1E E E i -=∞，把氢原子的能级公式2 /n Rhc E n -=代入，得： Rhc hc R E H i =∞-=)1 1 1(2=电子伏特。 电离电势：60.13== e E V i i 伏特 第一激发能：20.1060.1343 43)2 111(2 2=?==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势：20.101 1== e E V 伏特 用能量为电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的光谱线 解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是： )1 11(22n hcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特 2.10)21 1(6.1321=-?=E 电子伏特 1.12)31 1(6.1322=-?=E 电子伏特 8.12)4 1 1(6.1323=-?=E 电子伏特 其中21E E 和小于电子伏特，3E 大于电子伏特。可见，具有电子伏特能量的电子不足以把基 态氢原子激发到4≥n 的能级上去，所以只能出现3≤n 的能级间的跃迁。跃迁时可能发出的光谱线的波长为： ο ο ο λλλλλλA R R A R R A R R H H H H H H 102598 )3 111( 1121543)2 111( 1 656536/5)3 121( 1 32 23 22 22 1221 ==-===-===-= 试估算一次电离的氦离子+ e H 、二次电离的锂离子+ i L 的第一玻尔轨道半径、电离电势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。 解：在估算时，不考虑原子核的运动所产生的影响，即把原子核视为不动，这样简单些。 a) 氢原子和类氢离子的轨道半径： 3 1,2132,1,10529177.0443,2,1,44102 22 01212 2220= ======?==? ?===++++++ ++-Li H H Li H H H He Z Z r r Z Z r r Z Li Z H Z H Z me h a n Z n a mZe n h r e 径之比是因此，玻尔第一轨道半；，；对于；对于是核电荷数，对于一轨道半径；米，是氢原子的玻尔第其中ππεππε b) 氢和类氢离子的能量公式： ??=?=-=3,2,1,)4(222 12 220242n n Z E h n Z me E πεπ 其中基态能量。电子伏特，是氢原子的6.13)4(22 204 21-≈-=h me E πεπ 电离能之比： 9 00,4002 222== --==--+ ++ ++ H Li H Li H He H He Z Z E E Z Z E E c) 第一激发能之比： 高中物理竞赛单元测试原子物理 考试时间：240分钟满分200分 一、选择题．（本题共8小题，每小题7分．在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项是正确的，有的小题有多项是正确的．把正确选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内．全部选对的得7分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分． 1．在狭义相对论中，下列说法中正确的有（）个 （1）一切运动物体相对于观测者的速度都不能大于真空中的光速。 （2）长度、质量、时间的测量结果都是随物体与观测者的相对运动状态而改变的 （3）在一个惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的 （4）惯性系中的观测者观测一只与他做匀速相对运动的时钟时，会看到这只钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。 A．1 B．2 C． 3 D．4 2．氢原子能够辐射波长 （在与辐射原子相关连的参考系里）的典型无线电波。如果氢原子以速度v=0.6c 垂直地球方向运动，那么在地球上接收辐射的波长为（） A．16.8cm B． 21cm C．26.25cm D．35cm 3．卫星的运动可有地面的观测来决定，而知道了卫星的运动，又可以用空间的飞行体或地面上物体的运动，这都涉及到时间和空间坐标的测定，为简化分析和计算，不考虑地球的自转和公转，把它作惯性系。考虑根据参照卫星的运动来测定一个物体的运动。设不考虑相对论效应。假设从卫星持续发出的电波信号包含卫星运动状态的信息，即每个信号发出的时刻及该时刻卫星的位置，再假设被观测的物体上有一台卫星信号接收器（设其上没有时钟），从而可获知这些信息。为了利用这些信息来确定物体的运动状态，即物体接收到卫星信号时物体当时所处的位置，以及当时的时刻，一般来说物体至少需要同时接收到（）个卫星同时发来的信号电波。 A．3 B．4 C． 5 D．6 4．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱．氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示 n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数． ，对于每一个k，有 ，R称为里德伯常量，是一个已知量．对于 的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系； 的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系． 第一章习题参考答案 速度为v的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角-4 约为10rad. 要点分析：碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变，并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动)，注意这里电子要动. 证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V，沿X方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射.电子质量用m e表示，碰撞前静止在坐标原点O处，碰撞后以速度v沿φ方向反冲.α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有： （1） （3） （2） 作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ，得 （4） （5） 再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与V， 化简上式，得 （６） 若记，可将（６）式改写为 （７） 视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有 令，则sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即2cos(θ+2φ)sinθ=0 （1）若sinθ=0则θ=0（极小）（8） （2）若cos(θ+2φ)=0则θ=90o-2φ（9） 将（9）式代入（7）式，有 由此可得 θ≈10弧度（极大）此题得证. （1）动能为的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大（2）如果金箔厚μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几 解：（1）依和金的原子序数Z 2=79 -4 答：散射角为90o所对所对应的瞄准距离为. (2)要点分析：第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来.90°～180°范围的积分，关键要知道n，问题不知道nA，但可从密度与原子量关系找出注意推导出n值.，其他值从书中参考列表中找. 从书后物质密度表和原子量表中查出Z Au=79，A Au=197，ρ Au=×10kg/m 第一章 1、原子半径的数量级是：A．10-10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m 2、原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中 A. 绝大多数α粒子散射角接近180?B. α粒子只偏2?～3? C. 以小角散射为主也存在大角散射 D. 以大角散射为主也 存在小角散射 3、进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A. 原子不一定存在核式结构 B. 散射物太厚 C. 卢瑟福理论是错误的 D. 小角散射时一次散射理论不成立 4、如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4 5、在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角 C.1:4 D.1:8 内的粒子数之比为：A．4:1 B.2:2 第二章重点章作业2、3、9 1、处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发后,其轨道半径增为原来的 A．4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍 2、氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为： A.R/4 和R/9 B.R 和R/4 C.4/R 和9/R D.1/R 和4/R 3、氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为： A．3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e 4、氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A．13.6V和10.2V; B –13.6V和-10.2V; C.13.6V和3.4V; D. –13.6V和-3.4V 5、由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a的数值是： A.5.29×10-10m B.0.529×10-10m C. 5.29×10-12m D.529×10-12m 6、根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则： A.可能出现10条谱线，分别属四个线系 B.可能出现9条谱线，分别属3个线系 C.可能出现11条谱线，分别属5个线系 D.可能出现1条谱线，属赖曼系 H线，则至少需提供多少能量（eV）? A.13.6 B.12.09 7、欲使处于基态的氢原子发出 α C.10.2 D.3.4 8、玻尔磁子μB为多少焦耳／特斯拉？A．0.927×10-19 B.0.927×10-21 C. 0.927×10-23 D .0.927×10-25 9、根据玻尔理论可知，氦离子H e+的第一轨道半径是： A．2a0 B. 4a0 C. a0/2 D. a0/4 10、一次电离的氦离子H e+处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为：原子物理选择题(含答案)
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