高三物理原子物理复习(有答案)

高三物理原子物理复习(有答案)
高三物理原子物理复习(有答案)

原子物理

内容知识点

学习水平说明

原子的核式结构 A

物质的放射性A

原子核的组成A

重核的裂变链式反应 A

放射性元素的衰变 B 只要求写出简单的核反应方

程,不涉及衰变定律。

原子核的人工转变 B

核能的应用核电站A

我国核工业发展 A

宇宙的基本结构 A

天体的演化 A

一.原子

1.1897年英国物理学家汤姆生发现电子,说明原子是可分的。

2.英国物理学家卢瑟福做了用放射性元素放出的α粒子轰击金箔的实验。

α粒子散射实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,少数α粒子发生了较大的偏转,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至几乎达到180°,象是被金箔弹了回来。

3.为了解释实验结果,卢瑟福提出了如下的原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核,叫做原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕着核旋转。

原子的半径大约是10-10米,原子核的大小约为10-15~10-14米。

α粒子散射实验

【典型例题】

1.下面有关物理史实及物理现象的说法中,正确的是( AD)

(A)卢瑟福的原子核式结构学说完全能解释α粒子散射现象

(B)麦克斯韦用实验的方法证实了电磁波的存在,并预言光是电磁波

(C)双缝干涉图样的中央明纹又宽又亮

(D)用紫光照射某金属表面能产生光电效应,那么用红光照射该金属也可能发生光电效应2.提出原子核式结构模型的科学家是( C)

(A)汤姆生(B)玻尔(C)卢瑟福(D)查德威克

3.卢瑟福通过实验,发现了原子中间有一个

很小的核,并由此提出了原子的核式结构模型,右面平面示意图中的四条线表示α

粒子运动的可能轨迹,在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。

4.在卢瑟福的α粒子散射实验中,有少数α粒子发生大角度偏转,其原因是

( A )

(A)原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

(B)正电荷在原子中是均匀分布的

(C)原子中存在着带负电的电子

(D)原子只能处于一系列不连续的能量状态中

5.卢瑟福α粒子散射实验的结果( C )

(A)证明了质子的存在

(B)证明了原子核是由质子和中子组成的

(C)说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上

(D)说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动

6.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出(A)

(A)原子的核式结构模型

(B)原子核内有中子存在

(C)电子是原子的组成部分

(D)原子核是由质子和中子组成的

7.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(ACD )

(A)原子的中心有个核,叫做原子核

(B)原子的正电荷均匀分布在整个原子中

(C)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

(D)带负电的电子在核外绕着核旋转

8.根据卢瑟福的原子核式结构模型,下列说法中正确的是(D )

(A)原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内

(B)原子中的质量均匀分布在整个原子范围内

(C)原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内

(D)原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内

二.原子核

1.放射性元素的衰变(天然放射性)

1896年,贝克勒耳发现了天然放射现象。

原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。衰变过程遵循质量数守恒、电荷数守恒的规律。

α衰变

放射性元素放出α粒子的衰变叫做α衰变,例如:

He Th U 4

22349023892

+→。

α衰变的规律是新核质量数减少4,电荷数减少2,新核在元素周期表中的

位置向前移两位。

α衰变的本质是原子核中的2个质子和2个中子转变为1个α粒子,即:

21

1H +21

0n→4

2He

β衰变

放射性元素放出β粒子的衰变叫做β衰变,例如:

e Pa Th 0

12349123490

-+→。

β衰变的规律是新核的质量数不变,电荷数增加1,新核在元素周期表中的位置向后移一位。

β衰变的本质是原子核中的1个中子转变为1个质子和一个电子,即:

10n

→11H+0

1-e

γ辐射

放射性元素的原子核在发生α衰变或β衰变时产生的新核有的具有过多的能量,这时它就会辐射出γ光子。因此,γ射线是伴随α射线β射线产生的。

α、β、γ射线的本质和性质由下表列出

名称 本质 带电量 静止质量 速度 性质 α射线 氦核流 +2 6.64×10-2

7kg (4

u)

约错误!c 贯穿能力较差,电离能力强 β射线 电子流 -1 9.1×10-31kg

接近c 贯穿能力较强,电离能力次之 γ射线

光子流

贯穿能力最强,电离能力最弱

【典型例题】

9. 天然放射现象的发现揭示了(C )

(A)原子不可再分 (B)原子的核式结构

(C)原子核还可再分 (D)原子核由质子和中子组成 10.关于α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是( C ) (A )α射线是原子核自发放射出的氦核,它的穿透能力最强

(B )β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力 (C)γ射线一般们随着α或β射线产生,它的穿透能力量强 (D )γ射线是电磁波,它的穿透能力最弱 11. 下列说法正确的是(C ) (A)α射线与γ射线都是电磁波

(B)β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

(C )用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期 (D)原子核经过衰变生成新核,则新核的质量总等于原核的质量

12.

图中P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b 、c 三束,以下判断正确的是(BC ?) (A)a为α射线、b 为β射线 (B )a 为β射线、b 为γ射线 (C)b 为γ射线、c 为α射线?? (D)b为α射线、c为γ射线

13. 一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后,射线变为a 、b 两束,射线a 沿原来方向行进,射线b 发生

了偏转,如图所示.则图中的射线a 为 射线,射线b 为 射线。γ,β

14.图中R 是一种放射性物质,它能放出α、β、γ 三种射线,虚

线框内是竖直方向的匀强电场,L L'是纸板,MM '是荧光屏,实验时发现在荧光屏上只有O 、P两点处有亮斑。下列说法正确的是( B C ) (A)电场方向竖直向下,到O 点的是γ射线 (B )电场方向竖直向上,到O 点的是γ射线 (C )电场方向竖直向上,到P 点的是β射线 (D)电场方向竖直向下,到P点的是α射线

15. 现在,科学家们正在设法探寻“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的。“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和相同的电量,但电荷的符号相反。据此,若有反α粒子,它的质量数为 ,电荷数为 。4,-2 16.

Th 23290

(钍)经过一系列α和β衰变,成为Pb 20882(铅),( ABD )

(A)铅核比钍核少8个质子(B)铅核比钍核少16个中子

(C)共经过4次α衰变和6次β衰变(D)共经过6次α衰变和4次β衰变

17. 放射性元素23290Th经过 次α衰变和 次β衰变成为稳定元素208

82Pb。6,4

18. 天然放射性元素23290Th(钍)

经过一系形α衰变和β衰变之后,变成208

82Pb(铅)。

下列论断中正确的是( B

D )

(A)铅核比钍核少24个中子 (B )铅核比钍核少8个质子

(C)衰变过程中共有4次α衰变和8次β衰变(D)衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变 19.

23892U衰变为22286

Ra 要经过m次α衰变和n 次β衰变,则m,n 分别为( B )

(A )2,4 (B)4,2 (C)4,6 (D)16,6

20. 最近几年,原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现生成的超重元素的核A

Z X 经过6次α衰变后的产物是253

100Fm 。由此,可在判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是(D )

(A)124,259 (B)124,265 (C )112,265 (D)112,277

21.铀裂变的产物之一氪90(9036Kr)是不稳定的,它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90(90

40Zr )

,这些衰变是( B )

(A)1次α衰变,6次β衰变 ?(B )4 次β衰变

(C)2次α衰变? (D)2次α衰变,2次β衰变 22.下列说法正确的是(BC )

(A )22688R a衰变为222

86Rn 要经过1次α衰变和1次β衰变(B)

23892U 衰变为234

91Pa 要经过1次α衰变和1次β衰变

(C )23290Th 衰变为20882Pb 要经过6次α衰变和4次β衰变(D )238

92U 衰变为22286Rn 要经过4次α衰变和4次β

衰变

23.本题中用大写字母代表原子核。E经α衰变成为F ,再经β衰变成为G,再经α衰变成为H 。上述系列衰变可记为下式:H G F E ?→??→??→?α

β

α

另一系列衰变如下:S R Q P ?→??→??→?

α

ββ 已知P 是F 的同位素,则( B )

(A)Q 是G 的同位素,R 是H 的同位素(B)R 是E 的同位素,S 是F的同位素 (C)R 是G 的同位素,S 是H的同位素(D)Q 是E 的同位素,R 是F的同位素

2.半衰期

半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的,而跟原子所处的物理状态和化学状态无关。

m =m 0T

t

??

?

??21 【典型例题】

24. 完成核反应方程:23490Th →234

91Pa + 。 23490

T h变为23491Pa 的半衰期是12分钟,则64克234

90Th经过60分钟还有 克尚未衰变。0

1-e ,2

25. 若元素A 的半衰期为4天,元素B 的半衰期为5天,则相同质量的A和B ,经过20天后,剩下的质量之比m A:m B为( ) (A )30:31 (B)31:30? (C )1:2 ?(D)2:1 26.放射性同位素24

11Na 的样品经过6小时后还剩1/8没有衰变,它的半衰期是( A )

(A)2小时 (B)1.5小时 (C)1.17小时?(D)0.75小时 27.(1990上海)设某放射性同位素A 的半衰期为T,另一种放射性同位素B 的半衰期为T/2。在初始时刻,A 的原子核数目为N 0,B 的原子核数目为4N 0,则( B )

(A)经过时间T,A 、B 的原子核数目都等于N 0/2(B)经过时间2T ,A 、B的原子核数目都等于N 0/4 (C)经过时间3T,A 、B 的原子核数目都等于N 0/8(D)经过时间4T ,A 、B 的原子核数目都等于N 0/16 28. 氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天。20克氡222经7.6天后还剩下(D ) (A)10克 (B )5克 (C )2.6克 (D)1.25克

29. 放射性元素铋210的半衰期是5天。10克的铋210经过10天后还剩下 克。2.5

30. 14C 是一种半衰期为5730年的放射性同位素,若考古工作者探测到某古木中14

C 的含量为原来的1/4,则该古树死亡时间距今大约( B )

(A)22920年?(B)11460年 (C)5730年 (D)2865年

31.放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往会同时伴随着 辐射。已知A 、B 两种放射性元素的半衰期分别为T 1和T 2,t =T 1·T 2时间后测得这两种放射性元素的质量相等,那么它们原来的质量之比m A ∶m B= 。γ,2T 2∶T 1

3.原子核的人工转变

用人工方法使原子核发生变化叫做原子核的人工转变。一般可利用天然放射性元素所放出的高速粒子去轰击其他元素的原子核,使原子核发生变化。 (1)质子的发现(英国卢瑟福)

H O He N 1117842147

+→+

(2)中子的发现(查得威克)

n C He Be 1

01264294

+→+

【典型例题】

32.下列说法中正确的是( CD ) (A)玛丽·居里首先提出原子的核式结构 (B)卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子

(C)查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子

(D )爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说

33.卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变,核反应方程为H O N He 1

117

814

74

2+→+,下列说法中正确的是( AC )

(A )通过此实验发现了质子

(B)实验中利用了放射源放出的γ射线 (C )实验中利用了放射源放出的α射线

(D)原子核在人工转变过程中,电荷数可能不守恒

34.1919年卢瑟福通过如图所示的实验装置,第一次完成了原子核的人

工转变,并由此发现 。图中A 为放射源发出的 粒子,B为 气。完成该实验的下列核反应方程 + →17

8O+ 。质子,α,氮,42H +147N →178O +1

1H

35.如图所示为查德威克实验示意图,天然放射性元素钋(Po)放出的α射线轰击铍核时产生粒子流A,用粒子流A 轰击石腊时会打出粒子流B,则( A )。 (A)A是中子,B 是质子(B )A 是质子,B 是中子

(C )A 是γ射线,B是中子(D )A 是中子,B 是γ射线

36. 在核反应方程42He+147N →17

8O +(X)的括弧中,X 所代表的粒子是( A) (A)11H ?(B )21H?(C)01 e ?(D)1

0n

37. 在下列的四个方程中,x1、x 2、x 3和x 4各代表某种粒子 ①23592U+10n→9538Sr+138

54Xe +3x 1

②21H +x 2→32He+1

0n

23892U →234

90Th+x3 ④24

12Mg+4

2He →2713A l +x 4

以下判断正确的是(AC )

(A)x 1是中子 (B)x 2是质子 (C )x3是α粒子 (D)x 4是氘核

38. 某原子核A

Z X 吸收一个中子后,放出一个电子,分裂为两个α粒子。由此可知(A ) (A)A =7,Z=3 (B)A=7,Z=4 (C)A=8,Z=3 (D )A =8,Z =4

39.(1997全国)在下列核反应方程中,x 代表质子的方程是 (B C )

(A )2713A l +4

2H e→30

15P +x(B )14

7N+42He →17

8O+x

(C )21H+γ→10n+x (D)31H +x →42He+1

0n

40. 下列核反应或核衰变方程中,符号“X”表示中子的是( AC ) (A )94Be+42He →126C +X (B)147N+42He →17

8O+X

(C)20480Hg+1

0n →20278Pt +21

1H +X (D)23992U→23993Np +X

4.原子核的组成

原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。核子之间存在相互吸引的核力。原子核的电荷数就等于它的质子数,也就是原子序数。中子数则是核的质量数和核电荷数之差。具有相同质子数和不同中子数的原子互称同位素。例如氢原子的同位素“氘”H 2

1和“氚”H 3

1。

【典型例题】

41.下列说法中正确的是(A )

(A)质子与中子的质量不等,但质量数相等

(B)两个质子间,不管距离如何,核力总是大于库仑力

(C)同一种元素的原子核有相同的质量数,但中子数可以不同

(D)除万有引力外,两个中子之间不存在其它相互作用力

42.目前普通认为,质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为2e/3,d夸克带电量为-e/3,e为基元电荷。下列论断可能正确的是(B )

(A)质子由1个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成

(B)质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和2个d夸克组成

(C)质子由1个u夸克和2个d夸克组成,中子由2个u夸克和1个d夸克组成

(D)质子由2个u夸克和1个d夸克组成,中子由1个u夸克和1个d夸克组成

三.宇宙与天体演化

1.地球和月亮

(1)地球是半径为6378km、质量为6.0×1024kg的行星,它以30km/s的平均速度绕太阳公转,并且又在自转。

(2)月球:半径约为地球的错误!、质量约为地球的错误!,是地球的一颗卫星。月球的表面有许多环形山、高地和月海。月球也在自转,月球对地球潮汐(朝夕)的影响较大。

2.太阳和行星

(1)太阳是一颗自己能发光、发热的气态星球(称为恒星),直径约为1.4×106km、总质量约为2 ×1030kg。太阳内部正在进行由氢聚合成氦的热核反应,释放出大量的能量,太阳每秒钟辐射的能量达到4×1026J。

(2)太阳系有九大行星,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。在太阳的引力作用下,各行星几乎在一个平面内绕太阳公转,距离太阳越近的行星,公转速度越大,周期越小。

3.银河系和河外星系

(1)星系:星系是由宇宙中一大群恒星、大量气体和尘埃组成的物质系统,宇宙中的星系估计达1000亿个以上,银河系就是其中的一个。银河系以外的星系称为河外星系。星系的形状大致可以分为:旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。

(2)银河系:是一种旋涡星系,太阳系现在正处于其中一条旋臂的边缘,从侧面看去银河系像一个圆盘,直径大约为10万光年(1.y)。

4.宇宙

(1)所有的空间及其中的万物称为宇宙。我们观察遥远天体就等于在观察宇宙的过去,就可以研究天体的演化。

(2)每个星系都在与其他星系远离,距离越远的星系退行的速度越大,这意味着宇宙在膨胀,根据这一现象,推算出宇宙在100亿~200亿年前由高温、高密度状态发生了一次大爆炸,形成了现在的宇宙。

5.恒星的种类

(1)根据体积分类:超巨星、巨星、中型星、白矮星、中子星。

(2)根据温度分类:根据观察到的恒星的颜色可以确定它们表面的温度。

(3)根据亮度分类:恒星的亮度与恒星的体积、温度以及它们到地球的距离有关。我们根据地球上所见到的星体的亮度来划分等第称为视星等。

6.恒星的演化

(1)诞生:宇宙中的星云在引力作用下不断收缩,形成原恒星,继续收缩,引力能转变为内能,其内部温度升高引发了核反应,形成恒星。

(2)存在期:质量大的恒星寿命反而较短。

(3)死亡期:恒星燃料耗尽后其核心不再释放能量,核心开始收缩,而外部开始膨胀,于是恒星就变成一颗红色的巨星或超巨星。若其外层部分漂流进太空中,留下的蓝白色的恒星内核就变成一颗白矮星;若巨星或超巨星突然发生爆炸,形成超新星,外层物质继续扩散到太空中,成为星云的组成部分,而后这些星云会收缩成为一颗新的恒星。

【典型例题】

43.如图所示为拍到的月食照片,这一现象很好地说明了,如图所示为北极星附近的星星长时间曝光的照片,它又很好地说明了。

44.太阳系有大行星,它们在太阳的引力作用下,几乎在内绕太阳公转,距离太阳越近的行星,公转速度越。

45.从地球上看月球,总是看到相同的一些月海,这是因为(d)。

(A)月球总是以同一个面对着地球

(B)月球没有自转

(C)月球自转周期与地球自转周期相同

(D)月球自转周期与月球绕地球公转的周期相同

46.太阳中蕴藏着大量元素,它内部正进行着剧烈的,释放出大量的能量。

47.太阳系的内行星有、、、和,外行星有、、、和。

48.仙女座星系是人们能用肉眼看到的最遥远的天体,距地球约200万光年,但由于光速有限,你看到来自那里的光线,实际上已经在太空中行进了年,因此观察遥远的天体就等于在观察。宇宙很大,所以计算天体间的距离时常用作为单位,它等于m。

49.一颗恒星的寿命取决于它的质量,质量大的恒星虽然可以燃烧的核燃

料较多,但它,所以寿命。试利用图估算,一颗质量为太

阳2倍的恒星的寿命约为。

50.关于恒星的演化,以下说法中正确的是( )。

(A)星云在引力作用下不断收缩,内部温度升高引发了核反应,恒星就形成

(B)恒星燃料耗尽后外层开始膨胀,变成巨星或超巨星

(C)小恒星燃料耗尽后会收缩成密度极高的白矮星

(D)超巨星爆炸后外层物质会扩散到太空中成为星云,内部物质形成新的恒星

1、卢瑟福利用а粒子轰击金箔的诗眼研究原子结构,正确反映实验结果的示意图是( )

【正确选项】D

2.当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时C

(A)锌板带负电?(B)有正离子从锌板逸出

(C)有电子从锌板逸出?(D)锌板会吸附空气中的正离子

3.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的D

(A)传播速度不同?(B)强度不同?(C)振动方向不同??(D)频率不同

7.在一个238

92U原子核衰变为一个206

82

Pb原子核的过程中,发生β衰变的次数为A

(A)6次?(B)10次?(C)22次?(D)32次

9.小行星绕恒星运动,恒星均匀地向四周辐射能量,质量缓慢减小,可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中

近似做圆周运动。则经过足够长的时间后,小行星运动的A

(A)半径变大(B)速率变大?(C)角速度变大?(D)加速度变大

1、下列电磁波中,波长最长的是A

(A)无线电波(B)红外线(C)紫外线 (D)射线

2、核反应方程中的X表示D

(A)质子 (B)电子 (C)光子 (D)中子

3、不熊用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是

(A)原子中心有一个很小的原子核(B)原子核是由质子和中子组成的

(C)原子质量几乎全部集中在原子核内(D)原子的正电荷全部集中在原子核内

5、链式反应中,重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是B

(A)质子 (B)中子(C)粒子(D)粒子

6、在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是C

(A)光电效应是瞬时发生的 (B)所有金属都存在极限颇率

(C)光电流随着入射光增强而变大 (D)入射光频率越大,光电子最大初动能越大

1.X射线B

(A )不是电磁波?

?(B)具有反射和折射的特性

(C )只能在介质中传播

?(D)不能发生干涉和衍射

2.如图,P为桥墩,A 为靠近桥墩浮在水面的叶片,波源S 连续振动,形成水波,此时叶片A 静止不动。为使水波能带动叶片振动,可用的方法是B

(A)提高波源频率 (B )降低波源频率 (C )增加波源距桥墩的距离 (D)减小波源距桥墩的距离

5.铀核可以发生衰变和裂变,铀核的C (A )衰变和裂变都能自发发生 (B)衰变和裂变都不能自发发生 (C)衰变能自发发生而裂变不能自发发生 (D)衰变不能自发发生而裂变能自发发生

6.23290Th 经过一系列α衰变和β衰变后变成20882Pb ,则20882Pb 比23290Th 少A (A )16个中子,8个质子? ?(B )8个中子,l6个质子 (C)24个中子,8个质子???(D)8个中子,24个质子

7.在α粒子散射实验中,电子对α粒子运动的影响可以忽略。这是因为与α粒子相比,电子的D (A)电量太小 (B)速度太小

(C )体积太小?(D)质量太小

10.用很弱的光做单缝衍射实验,改变曝光时间,在胶片上出现的图像如图所示,该实验表明C

(A)光的本质是波

(B)光的本质是粒子

(C)光的能量在胶片上分布不均匀

(D)光到达胶片上不同位置的概率相同

11.某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示。表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料D

(A)仅钠能产生光电子

(B)仅钠、铜能产生光电子

(C)仅铜、铂能产生光电子

(D)都能产生光电子

12.重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束,其束流强度为1.2×10-5A,

则在1s内发射的重离子个数为(e=1.6×10-19C)B

(A)3.0×1012?(B)1.5×1013?(C)7.5×1013?(D)3.75×1014

1.B2.B

5.C

6.A

7.D

10.C 11.D 12.B

1.在光电效应实验中,用单色光照时某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的()

(A)频率??(B)强度?(C)照射时间???(D)光子数目

答案:A

解析:根据爱因斯坦的光电效应方程:

2

1

2

h W mv

ν-=

,光电子的最大初动能只与入射光的频率在关,与其

它无关。而光照强度,照射时间及光子数目与逸出的光电子数量的关。

原子物理选择题(含答案)

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

(完整版)原子物理学第五章填空判断题(有答案)

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()

原子物理学详解复习资料褚圣麟

第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭' C 放射的,其动能为6 7.6810?电子伏特。散射物质是原子序数79Z =的金箔。试问散射角150ο θ=所对应的瞄准距离b 多大? 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 12619 079(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 能达到的最小距离多大?又问如果用同样能量的氘核(氘核带一个e +电荷而质量是质子的两倍,是氢的一种同位素的原子核)代替质子,其与金箔原子核的最小距离多大? 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13 1.1410 -?米。

原子物理学练习题及答案

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_____ 。

3-5原子物理练习题(含参考答案)

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

原子物理学习题答案(褚圣麟)很详细

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

原子物理学09-10-2 B卷试题

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。

原子物理练习题答案知识讲解

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

原子物理学习题答案(褚圣麟)

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。

原子物理学(褚圣麟)完整答案#

原子物理学习题解答

第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭C ' 放射的,其动能为 7.68 ?106 电子伏 特。散射物质是原子序数 Z = 79 的金箔。试问散射角θ = 150ο 所对应的瞄准距离b 多大? 解:根据卢瑟福散射公式: M v 2 θ K α c o t = 4 π ε 0 b = 4 π ε 0 b 2 Z e 2 Z e 2 2 得到: Z e 2ct g θ 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 01 9 ) 2 ct g 1 5 0ο - 1 5 b = 2 2 = = 3 .9 7 ? 1 0 ( 4π ? 8 .8 5 ? 1 0 - 1 2 ) ? (7 .6 8 ? 1 06 ? 1 0- 1 9 ) 米 4πε K 0 α 式中 K = 1 Mv 2 是α 粒子的功能。 α 2 1.2 已知散射角为θ 的α粒子与散射核的最短距离为 2 Z e 2 1 1 r m = ( 4 π ε ) ( 1 + ) ,试问上题α粒子与散射的金原子核 M v 2 s i n θ 2 之间的最短距离r m 多大? 解:将 1.1 题中各量代入r m 的表达式,得: 1 2 Z e 2 1 = (1 + r m i n ( 4π ε Mv 2 ) ) s i n θ 0 2 - 1 9 2 4 ? 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 0 ) 1 = 9 ? 1 0 9 ? ? (1 + ) 7 .6 8 ? 1 0 6 ? 1 .6 0 ? 1 0 - 1 9 sin 7 5ο = 3 .0 2 ? 1 0 - 1 4 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 能达到的最小距离多大?又问如果用同样能量的氘核(氘核带一个 +e 电荷而质量是质子的 两倍,是氢的一种同位素的原子核)代替质子,其与金箔原子核的最小距离多大? 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: 2 2 1 Ze Z e M v 2 = K = ,故有: r = m i n p 2 4 πε 0 r m i n 4 π ε 0 K p 7 9 ? (1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9 ) 2 = 1 . 1 4 ? 1 0 - 1 3 米 = 9 ? 1 0 9 ? 1 0 6 ? 1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9

原子物理学习题答案5key

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

原子物理学杨福家1-6章课后习题答案

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)

原子物理学第二章习题答案

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:

原子物理学课后习题详解第6章(褚圣麟)

第六章 磁场中的原子 6.1 已知钒原子的基态是2/34F 。(1)问钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为几束?(2)求基态钒原子的有效磁矩。 解:(1)原子在不均匀的磁场中将受到力的作用,力的大小与原子磁矩(因而于角动量)在磁场方向的分量成正比。钒原子基态2/34F 之角动量量子数2/3=J ,角动量在磁场方向的分量的个数为412 3 212=+?=+J ,因此,基态钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为4束。 (2)J J P m e g 2=μ h h J J P J 2 15)1(= += 按LS 耦合:5 2 156)1(2)1()1()1(1==++++-++ =J J S S L L J J g B B J h m e μμμ7746.05 15 215252≈=???= ∴ 6.2 已知He 原子0111S P →跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线,其间距 厘米/467.0~=?v ,试计算所用磁场的感应强度。 解:裂开后的谱线同原谱线的波数之差为: mc Be g m g m v πλλ4)(1'1~1122-=-=? 氦原子的两个价电子之间是LS 型耦合。对应11 P 原子态,1,0,12-=M ;1,1,0===J L S , 对应01S 原子态,01=M ,211.0,0,0g g J L S =====。 mc Be v π4/)1,0,1(~-=? 又因谱线间距相等:厘米/467.04/~==?mc Be v π。 特斯拉。00.1467.04=?= ∴e mc B π 6.3 Li 漫线系的一条谱线)23(2/122/32P D →在弱磁场中将分裂成多少条谱线?试作出相应的能级跃迁图。

原子物理学第一章习题参考答案

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

原子物理学习题标准答案(褚圣麟)很详细

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 12619 079(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 θπε=+ , 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 75 ο --???=???+???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= 192 9 13619 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。

原子物理学杨福家第一章答案

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Mα,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: 2 2 2 2 1 2 1 2 1 v m V M V M e + ' = α α(1) ? θ α α cos 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 , 化简上式,得 (6) θ?μ?θμ222sin sin )(sin +=+ (7) 视θ为φ的函数θ(φ),对(7)式求θ的极值,有 令 θ+φ)-sin2φ=0 即 2cos(θ+2φ)sin θ=0 (1) 若 sin θ=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 θ ?μ?μ2202)(90si n si n si n +=-

由此可得 θ≈10-4弧度(极大) 此题得证。 1.2(1)动能为5.00MeV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1.0 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? 要点分析:第二问是90°~180°范围的积分.关键要知道n, 注意推导出n值. 其他值 解:(1)依 金的原子序数 Z2=79 答:散射角为90o所对所对应的瞄准距离为22.8fm. (2)解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来. (问题不知道nA,但可从密度与原子量关系找出) 从书后物质密度表和原子量表中查出 Z Au=79,A Au=197, ρAu=1.888×104kg/m3

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