原子物理题库
原子核物理试题及答案
原子核物理试题及答案一、选择题1. 原子核由什么粒子组成？A. 电子B. 质子和中子C. 质子和电子D. 中子和电子答案：B2. 放射性衰变过程中，原子核的哪种性质会发生变化？A. 质量数B. 电荷数C. 核外电子数D. 核内质子数答案：A3. 下列哪种粒子的发现证实了原子核内部结构的存在？A. α粒子B. β粒子C. γ射线D. X射线答案：A4. 原子核的稳定性与哪种因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子数与中子数的比例D. 核外电子数答案：C5. 原子核的结合能与哪种因素有关？A. 原子核的质量B. 原子核的电荷数C. 原子核的体积D. 原子核的表面答案：A二、填空题1. 原子核的组成粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
答案：质子；电子2. 放射性同位素的半衰期是指放射性物质的原子核数量减少到原来的______所需的时间。
答案：一半3. 原子核的结合能与原子核的质量亏损有关，质量亏损越大，结合能______。
答案：越大4. 核裂变是指重原子核在吸收中子后，分裂成两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量的______。
答案：能量5. 核聚变是指轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，同时释放出______。
答案：能量三、简答题1. 请简述原子核的组成及其性质。
答案：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子核的性质包括质量数、电荷数、结合能等。
2. 放射性衰变有哪几种类型？请分别简述其特点。
答案：放射性衰变主要有α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
α衰变是原子核放出α粒子（由两个质子和两个中子组成）的过程，导致原子核质量数减少4，电荷数减少2；β衰变是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被放出，导致原子核电荷数增加1；γ射线是原子核在能量状态变化时放出的高能光子，不改变原子核的质量数和电荷数。
3. 核裂变和核聚变有何不同？答案：核裂变是重原子核在吸收中子后分裂成两个或多个较轻原子核的过程，释放出能量；核聚变是轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，也释放出能量。
原子物理(2024高考真题及解析)
原子物理、近代物理专题1.[2024·北京卷] 已知钍234的半衰期是24天.1 g 钍234经过48天后,剩余钍234的质量为 ( ) A .0 g B .0.25 g C .0.5 g D .0.75 g 1.B [解析] 1 g 钍234经过48天后,剩余质量m =(12)tτm 0=0.25 g,故选B .2.[2024·北京卷] 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,1 as=1×10-18 s,阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能.设有一个持续时间为100 as 的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期.取真空中光速c =3.0×108 m/s,普朗克常量h =6.6×10-34 J·s,下列说法正确的是 ( )A .对于0.1 mm 宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550 nm 的可见光的衍射现象更明显B .此阿秒光脉冲和波长为550 nm 的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多C .此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离D .为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期2.C [解析] 此阿秒光脉冲的波长为λ≤cT =30 nm<550 nm,由障碍物尺寸与波长相差不多或比波长小时,衍射现象越明显知,波长为550 nm 的可见光比此阿秒光脉冲的衍射现象更明显,故A 错误;由ε=h cλ知,阿秒光脉冲的光子能量大,故总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更少,故B 错误;阿秒光脉冲的光子能量最小值ε=hν=ℎT=6.6×10-18 J>2.2×10-18 J,故此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6 eV(-2.2×10-18 J)的基态氢原子电离,故C 正确;为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期,故D 错误.3.[2024·北京卷] 电荷量Q 、电压U 、电流I 和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量,其中特定的两个物理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性,如图所示.类似地,上世纪七十年代有科学家预言Φ和Q 之比可能也是一种电磁学元件的属性,并将此元件命名为“忆阻器”,近年来实验室已研制出了多种类型的“忆阻器”.由于“忆阻器”对电阻的记忆特性,其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应用前景.下列说法错误的是 ( ) A .QU 的单位和ΦI 的单位不同B .在国际单位制中,图中所定义的M 的单位是欧姆C .可以用I U来描述物体的导电性质D .根据图中电感L 的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式E =L ΔI Δt3.A [解析] 由法拉第电磁感应定律可知E =ΔΦΔt,则Φ的单位为V·s,由Q =It 可知,Q 的单位为A·s,则QU 与ΦI 的单位相同,均为V·A·s,故A 错误;由题图可知,从单位角度分析有M =ΦQ =V ·sA ·s =Ω,故B 正确;由R =UI 知I U =1R ,可以用来描述物体的导电性质,故C 正确;由电感的定义L =ΦI =ΔΦΔI ,以及法拉第电磁感应定律E =ΔΦΔt ,解得E =L ΔIΔt ,故D 正确.4.[2024·甘肃卷] 2024年2月,我国科学家在兰州重离子加速器国家大科学装置上成功合成了新核素76169Os,核反应方程如下:48106Cd +2858Ni→76160Os+4X,该方程中X 是 ( ) A .质子 B .中子 C .电子 D .α粒子4.B [解析] 根据反应前后质量数和电荷数守恒得X 是 01n,故选B .5.[2024·广东卷] 我国正在建设的大科学装置——“强流重离子加速器”,其科学目标之一是探寻神秘的“119号”元素.科学家尝试使用核反应Y +95243Am→119A X+201n 产生该元素.关于原子核Y 和质量数A ,下列选项正确的是 ( ) A .Y 为 2658Fe,A =299 B .Y 为 2658Fe,A =301 C .Y 为 2454Cr,A =295 D .Y 为 2454Cr,A =2975.C [解析] 由于核反应过程中质量数守恒且电荷数守恒,故原子核Y 的电荷数为119-95=24,则原子核Y 为 2454Cr,质量数A =54+243-2=295,C 正确.6.[2024·广西卷] 近期,我国科研人员首次合成了新核素锇-160(76160Os)和钨-156(74156W).若锇-160经过1次α衰变,钨-156经过1次β+衰变(放出一个正电子),则上述两新核素衰变后的新核有相同的 ( ) A .电荷数 B .中子数 C .质量数 D .质子数6.C [解析] 锇-160经过1次α衰变后产生的新核素质量数为156,质子数为74,钨-156经过1次β+衰变后质量数为156,质子数为73,可知两新核素衰变后的新核有相同的质量数,故选C .7.[2024·海南卷] 利用如图所示的装置研究光电效应,闭合单刀双掷开关S 1,用频率为ν1的光照射光电管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U 1,已知电子电荷量为e ,普朗克常量为h ,下列说法正确的是 ( )A .其他条件不变,增大光强,电压表示数增大B .改用比ν1更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此时电压表示数仍为U 1C .其他条件不变,使开关接S 2,电流表示数仍为零D .光电管阴极材料的截止频率νc =ν1-eU1ℎ7.D [解析] 当开关接S 1时,由爱因斯坦光电效应方程eU 1=hν1-W 0,故其他条件不变时,增大光强,电压表的示数不变,故A 错误;若改用比ν1更大频率的光照射时,调整电流表的示数为零,而金属的逸出功不变,故遏止电压变大,即此时电压表示数大于U 1,故B 错误;其他条件不变时,使开关接S 2,是加速电压,又hν1>W 0,可发生光电效应,故电流表示数不为零,故C 错误;根据爱因斯坦光电效应方程eU 1=hν1-W 0,其中W 0=hνc ,联立解得,光电管阴极材料的截止频率为 νc =ν1-eU1ℎ,故D 正确.8.[2024·河北卷] 锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料.研究表明,锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应,其中一种核反应方程为612C +11H→ 37Li+211H+X,式中的X 为 ( )A . 01nB . -10eC . 10eD . 24He8.D[解析] 根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒得,A=12+1-7-2×1=4,Z=6+1-3-2×1=2,则X为24He,D正确.9.[2024·湖南卷] 量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是()A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出C.康普顿研究石墨对X射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线部分D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性9.B[解析] 普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的,是量子化的,并不连续,A错误;发生光电效应的条件是ν>νc,紫光的频率高于红光的频率,光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,则改用紫光照射也可以让电子从该金属表现逸出,B正确;石墨对X射线散射可知波的过程遵循动量守恒,光子和电子碰撞后,电子获得一定动量,光子动量变小,根据p=ℎλ长应变长,所以散射后除了有与原波长相同的射线部分外,还有波长大于原波长的射线部分,C 错误;德布罗意认为物质都具有波动性,包括质子和电子,D错误.10.[2024·江西卷] 近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED),开创了国际上第三条LED技术路线.某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示,若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J),普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则发光频率约为()A.6.38×1014 HzB.5.67×1014 HzC.5.31×1014 HzD.4.67×1014 Hz10.C[解析] 根据题意可知,辐射出的光子能量ε=3.52×10-19J,由ε=hν,解得频率ν≈5.31×1014 Hz,C正确.11.(多选)[2024·辽宁卷] X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器.用某一频率的X 光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X 光的强度,则( )A .该金属的逸出功增大B .X 光的光子能量不变C .逸出的光电子最大初动能增大D .单位时间逸出的光电子数增多11.BD [解析] 金属的逸出功是金属的自身固有属性,仅与金属自身有关,与照射光无关,所以增加此X 光的强度时,该金属逸出功不变,故A 错误;根据光子能量公式ε=hν可知,增加此X 光的强度时,由于光的频率不变,所以X 光的光子能量不变,根据爱因斯坦光电效应方程E k =hν-W 0可知,逸出的光电子最大初动能不变,故B 正确,C 错误;增加此X 光的强度时,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D 正确.12.[2024·山东卷] 2024年是中国航天大年,神舟十八号、嫦娥六号等已陆续飞天,部分航天器装载了具有抗干扰性强的核电池.已知 3890Sr 衰变为 3990Y 的半衰期约为29年;94238Pu 衰变为 92234U的半衰期约87年.现用相同数目的 3890Sr 和 94238Pu 各做一块核电池,下列说法正确的是( )A . 3890Sr 衰变为 3990Y 时产生α粒子B . 94238Pu 衰变为 92234U 时产生β粒子C .50年后,剩余的 3890Sr 数目大于 94238Pu 的数目D .87年后,剩余的 3890Sr 数目小于 94238Pu 的数目12.D [解析] 由质量数守恒和电荷数守恒可知,3890Sr→3990Y +-10e ⇒β衰变,94238Pu→92234U +24He ⇒α衰变,A 、B 错误;由于 3890Sr 的半衰期小于 94238Pu 的半衰期,所以初始数目相同的两者经过相同时间后剩余的 3890Sr 数目小于 94238Pu 的数目,C 错误,D 正确.13.[2024·新课标卷] 三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献,荣获了2023年诺贝尔化学奖.不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光.现有两种量子点分别发出蓝光和红光,下列说法正确的是 ( )A .蓝光光子的能量大于红光光子的能量B .蓝光光子的动量小于红光光子的动量C .在玻璃中传播时,蓝光的速度大于红光的速度D .蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率13.A [解析] 由于红光的频率小于蓝光的频率,则根据ε=hν可知,蓝光光子的能量大于红光光子的能量,根据p =ℎλ=ℎνc 可知,蓝光光子的动量大于红光光子的动量,故A 正确,B 错误;由于红光的折射率小于蓝光的折射率,根据v =cn 可知,在玻璃中传播时,蓝光的速度小于红光的速度,故C 错误;光从一种介质射入另一种介质中,其频率不变,故D 错误.14.[2024·浙江6月选考] 发现中子的核反应方程为 24He +49Be→X +01n,“玉免二号”巡视器的核电池中钚238的衰变方程为 94238Pu →92234U+Y ,正确的是( ) A .核反应方程中的X 为 612C B .衰变方程中的Y 为 23He C .中子 01n 的质量数为零 D .钚238的衰变吸收能量14.A [解析] 根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒知X 的电荷数为6,质量数为12,故X 为 612C,A 正确;同理可知Y 应为 24He,B 错误;中子 01n 的质量数为1,C 错误;衰变过程中释放能量,D 错误.15.[2024·浙江6月选考] 玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示,处于n =3能级的原子向低能级跃迁,会产生频率为ν31、ν32、 ν21的三种光,下标数字表示相应的能级.已知普朗克常量为h ,光速为c.正确的是 ( )A .频率为ν31的光,其光子动量为E 3-E 1ℎcB .频率为ν31和ν21的两种光分别射入同一光电效应装置,均产生光电子,其最大初动能之差为hν32C .频率为ν31和ν21的两种光分别射入双缝间距为d 、双缝到屏的距离为l 的干涉装置,产生的干涉条纹间距之差为lcdν32D .若原子从n =3 跃迁至 n =4 能级,入射光的频率ν34'>E 4-E 3ℎ15.B [解析] 根据p =ℎλ,λ=c ν,可得频率为ν31的光其光子动量为p 31=ℎν31c =E 3-E 1c,A 错误.根据光电效应方程E km =hν-W 0,对于同一光电效应装置来说,逸出功W 0相同,两种光射入时逸出光电子最大初动能之差ΔE km =h Δν=h (ν31-ν21)=hν32,B 正确.根据双缝干涉条纹间距Δx =l dλ可知,两种光分别发生干涉时的条纹间距之差为Δx 21-Δx 31=l d(λ21-λ31)=l d (c ν21-c ν31)=lcd (1ν21-1ν31)=lcν32dν21ν31,C 错误.因为入射的是光子,所以跃迁时氢原子吸收的能量必为两能级的差值,则对应入射光的频率为ν34'=E 4-E 3ℎ,D 错误.16.(多选)[2024·浙江6月选考] 下列说法正确的是( ) A .中子整体呈电中性,但内部有复杂结构B .真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同C .增加接收电路的线圈匝数,可接收更高频率的电台信号D .分子间作用力从斥力变为引力的过程中,分子势能先增加后减少16.AB [解析] 中子整体呈电中性,但内部有复杂结构,由夸克组成,A 正确;根据光速不变原理,真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都相同,B 正确;增加接收电路的线圈匝数,则线圈的自感系数增大,由f =2π√LC可知,接收电路的固有频率减小,可接收更低频率的电台信号,C错误;分子间作用力从斥力变为引力的过程中,分子力先做正功后做负功,分子势能先减少后增加,D 错误.。
专题15原子物理(原卷版+解析)
专题15 原子物理一．选择题（共12小题）1．（2022•浙江）图为氢原子的能级图。
大量氢原子处于n ＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV 的金属钠。
下列说法正确的是（ ）A ．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB ．n ＝3跃迁到n ＝1放出的光电子动量最大C ．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D ．用0.85eV 的光子照射，氢原子跃迁到n ＝4激发态2．（2021•浙江）据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为1.40×1015eV ，即（ ）A ．1.40×1015VB ．2.24×10﹣4C C ．2.24×10﹣4WD ．2.24×10﹣4J 3．（2022•温州二模）目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。
如图所示，太阳能路灯的额定功率为P ，光电池系统的光电转换效率为η。
用P 0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r ，地球半径为R ，光在真空中传播的速度为c 。
太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S 。
在时间t 内（ ）A ．到达地球表面的太阳辐射总能量约为7P 0tR 240r 2 B ．路灯正常工作所需日照时间约为40πR 2Pt7P 0SηC ．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPtD ．因释放核能而带来的太阳质量变化约为10P 0t7c 24．（2021•浙江模拟）在匀强磁场中，静止的钚的放射性同位素Pu 衰变为铀核 94235U ，并放出α粒子，已知 94239Pu 、 92235U 和α粒子的质量分别为m Pu 、m U 和m α，衰变放出的光子的动量和能量均忽略不计，α粒子的运动方向与磁场相垂直，则（ ）A ．α粒子的动能为（m Pu ﹣m U ﹣m α）c 2B ．α粒子的动量为√2m α2(m Pu −m U −m α)c 2m α+m UC ． 92235U 与α粒子在磁场中的运动半径之比约为4：235D ． 92235U 与α粒子在磁场中的周期之比约为1.3：15．（2021•台州二模）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。
原子物理学考试试题及答案
原子物理学考试试题及答案一、选择题1. 原子的最内层电子称为：A. 价电子B. 建筑电子C. 寄生电子D. 核电子答案：D2. 原子核由以下粒子组成：A. 质子和中子B. 质子和电子C. 电子和中子D. 电子和反电子答案：A3. 处于激发态的原子能通过放射射线来跃迁到基态，这种现象称为：A. 加速B. 衰变C. 俘获D. 减速答案：B4. 质子和中子的总数称为：A. 元数B. 核数C. 溶液D. 中性答案：B5. 薛定谔方程用于描述：A. 电子的运动B. 质子的运动C. 中子的运动D. 原子核的运动答案：A二、填空题1. 波尔模型中，电子在不同能级之间跃迁所产生的谱线称为________。
答案：光谱线2. 在原子核中不存在电子，否则将引起能量的________。
答案：不稳定3. 原子核的质子数称为原子的________。
答案：原子序数4. 核力是一种____________，它使质子和中子相互_________。
答案：强相互作用力，吸引5. 电子云代表了电子在空间中的________分布。
答案：概率三、简答题1. 什么是原子物理学？答案：原子物理学是研究原子及其结构、性质、相互作用原理以及与辐射的相互作用等的学科。
它主要探索原子的构成、原子核内的粒子、原子的能级结构、原子的光谱以及原子的物理性质等方面的知识。
2. 描述一下半导体材料的能带结构。
答案：半导体材料的能带结构是介于导体和绝缘体之间的一种情况。
它具有价带和导带两个能带，两者之间由能隙分隔。
在室温下，半导体材料的价带通常都被电子占满，而导带中几乎没有电子。
当外加电场或光照射时，价带中的电子可以跃迁到导带中，从而形成电流。
3. 解释原子的放射性衰变现象。
答案：原子的放射性衰变是指具有不稳定原子核的放射性同位素经过一系列放射性衰变过程，最终转化为稳定同位素的现象。
衰变过程中放出的射线包括α粒子、β粒子和γ射线。
这种衰变过程是由于原子核内部的质子和中子的改变导致了核内部的不稳定性，从而通过释放射线来恢复稳定。
完整版)原子物理学练习题及答案
完整版)原子物理学练习题及答案1、在电子偶素中，正电子与负电子绕共同质心运动。
在n=2状态下，电子绕质心的轨道半径等于2m。
2、氢原子的质量约为938.8 MeV/c2.3、一原子质量单位定义为原子质量的1/12.4、电子与室温下氢原子相碰撞，要想激发氢原子，电子的动能至少为13.6 eV。
5、电子电荷的精确测定首先是由XXX完成的。
特别重要的是他还发现了电荷是量子化的。
6、氢原子n=2.l=1与氦离子He+ n=3.l=2的轨道的半长轴之比为aH/aHe+=1/2，半短轴之比为bH/bHe+=1/3.7、XXX第一轨道半径是0.529×10-10 m，则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=2.12×10-10 m，半短轴b有两个值，分别是1.42×10-10 m，2.83×10-10 m。
8、由估算得原子核大小的数量级是10-15 m，将此结果与原子大小数量级10-10 m相比，可以说明原子核比原子小很多。
9、提出电子自旋概念的主要实验事实是XXX-盖拉赫实验和朗茨-XXX。
10、钾原子的电离电势是4.34 eV，其主线系最短波长为766.5 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1.19 eV。
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2P1/2 -。
2S1/2.13、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n。
l。
XXX表示，轨道角动量确定后，能级的简并度为2j+1.14、32P3/2 -。
22S1/2与32P1/2 -。
22S1/2跃迁，产生了锂原子的红线系的第一条谱线的双线。
15、三次电离铍（Z=4）的第一玻尔轨道半径为0.529×10-10 m，在该轨道上电子的线速度为2.19×106 m/s。
16、对于氢原子的32D3/2态，其轨道角动量量子数j=3/2，总角动量量子数J=2或1，能级简并度为4或2.20、早期的元素周期表按照原子量大小排列，但是钾K（A=39.1）排在氩Ar（A=39.9）前面，镍Ni（A=58.7）排在钴Co（A=58.9）前面。
原子物理习题集
第六章 X射线
• 例1.某X光机的高压为10万伏，问发射光子 的最大能量多大？算出发射X光的最短波长。 • 例2.铝（Al）被高速电子束轰击而产生的连 续X光谱的短波限为5A。问这时是否也能观 察到其标识谱K系线。
• 例3.已知Al和Cu对于λ＝0.7A的X光的质量 吸收系数分别是0.5m2/kg和5.0m2/kg。Al和 Cu的密度分别为2.7×103kg/m3和 8.93×103kg/m3。现若分别单独用Al板或铜 板作挡板，要使波长为0.7A的X光的强度减 至原来强度的1/100，问要选用的Al板或Cu 板应多厚？
• 例7.已知一对正负电子绕共同的质心转动会 暂时形成类似于H原子结构的“正电子素”， 试计算“正电子素”由第一激发态向基态 跃迁发射光谱的波长为多少？ • 例8.某类H原子，它的帕邢系第三条谱线和 H原子的Lyman系第一条谱线的频率几乎一 样，问该原子是何种元素？
• 例9.计算H原子的2p态电子在质子处产生的磁场 （根据玻尔模型作估计） • 例10.在Stern-Gerlach实验中，处于基态的窄银原 子束通过不均匀横向磁场，梯度为103T/m，磁场 横向范围L1＝0.04m，L2=0.10m，原子速度为5 ×102m/s，屏上两束分开的距离为d=0.002m，试 确定原子磁矩在磁场方向上的投影的大小（磁场 边缘的影响可忽略）。
第一章 卢瑟福模型
• 例1.若Rutherford 散射用的α粒子是放射性 物质Ra放射的，其动能是7.68MeV，散射 物质是原子序数Z=79的金箔，试问θ=150。 所对应的瞄准距离b多大？ • 例2. 若用动能为1MeV的质子射入金箔 (Z=79)，问质子与金箔原子核可能达到的 最小距离多大。若用同样能量的D核代替质 子，其与金箔原子核的最小距离是多大？
原子物理试题精选及答案
原⼦物理试题精选及答案“原⼦物理”练习题1.关于原⼦结构和核反应的说法中正确的是（ABC ）A .卢瑟福在α粒⼦散射实验的基础上提出了原⼦的核式结构模型B .天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中⼀定不偏转的是γ射线C .据图可知，原⼦核A 裂变成原⼦核B 和C 要放出核能D .据图可知，原⼦核D 和E 聚变成原⼦核F 要吸收能量2.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 ．⑴⑷B ．⑵⑷C ．⑵⑶D ．⑴⑶3.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4.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 2B ．250(4m p —m a —2m e )Nc 2C ．500(4m p —m a —2m e )Nc 2D ．1000(4m p —m a —2m e )Nc 25.⼀个氘核（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 42B .放出能量，⽣成的新核是e H 42C .吸收能量，⽣成的新核是He 32D .放出能量，⽣成的新核是He 326.⼀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7.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22-Z ②核Y 与α粒⼦在磁场中运动的轨道半径之⽐为22-Z ③此衰变过程中的质量亏损为1m -2m -3m ④此衰变过程中释放的核能为40-A AE A .①②④ B.①③④ C .①②③ D .②③④8.氢原⼦发出a 、b两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所⽰，若a 光是由能级n =4向n =1跃迁时发出时，则b 光可能是（A ）A ．从能级n =5向n =1跃迁时发出的B ．从能级n =3向n =1跃迁时发出的C ．从能级n =5向n =2跃迁时发出的D ．从能级n =3向n =2跃迁时发出的9.通过研究发现：氢原⼦处于各定态时具有的能量值分别为E 1=0、E 2=10.2eV 、E 3=12.1eV 、E 4=12.8eV ．若已知氢原⼦从第4能级跃迁到第3能级时，辐射的光⼦照射某⾦属，刚好能发⽣光电效应．现假设有⼤量处于n=5激发态的氢原⼦，则其在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光⼦中，可使该⾦属发⽣光电效应的频率种类有（C ）A 、7种B 、8种C 、9种D 、10种10.太阳的能量来源于轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看做是4个氢核结合成1个氦核同时放出2个正电⼦，由表中数据可以计算出该核聚变反应过程中释放的能量为（取1u = 16×10-26 kg ）（B ） A .4.4×10-29 J B .4.0×10-12JC .2.7×10-12 JD .4.4×10-23 J11.已知氢原⼦的能级规律为E n =1n2 E 1 (其中E 1= -13.6eV ，n =1，2，3，…)．现⽤光⼦能量介于10eV ～12.9eV 范围内的光去照射⼀群处于最稳定状态的氢原⼦，则下列说法中正确的是（BD ）A .照射光中可能被吸收的光⼦能量有⽆数种B .照射光中可能被吸收的光⼦能量只有3种C .可能观测到氢原⼦发射不同波长的光有3种D .可能观测到氢原⼦发射不同波长的光有6种12.下列核反应和说法中正确的是(BD )A .铀核裂变的核反应是:n Kr Ba U 10923614156235922++→ B .若太阳的质量每秒钟减少4.0×106吨，则太阳每秒钟释放的能量约为3.6×1026JC .压⼒、温度对放射性元素衰变的快慢具有⼀定的影响D .在α粒⼦散射的实验中，绝⼤多数α粒⼦⼏乎直线穿过⾦箔，这可以说明⾦原⼦内部绝⼤部分是空的13.如图所⽰为氢原⼦的能级⽰意图，⼀群氢原⼦处于n =3的激发态，在向较低能级跃b迁的过程中向外发出光⼦，⽤这些光照射逸出功为2.49eV 的⾦属钠，下列说法中正确的是（D ）A .这群氢原⼦能发出三种频率不同的光，其中从n =3跃迁到n =2所发出的光波长最短B .这群氢原⼦能发出两种频率不同的光，其中从n =3跃迁到n =1所发出的光批；频率最⾼ C .⾦属钠表⾯所发出的光电⼦的初动能最⼤值为11.11eVD .⾦属钠表⾯所发出的光电⼦的初动能最⼤值为9.60eV14.现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产⽣的，⼤约在40亿年以后太阳内部将会启动另⼀种核反应，其核反应⽅程为：C He He He 126424242→++，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产⽣的。
(完整版)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 。
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原子物理学试题库一、填空题1.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 。
2.某原子基态时其电子填满了K ，L 壳层和3s 支壳层，并在3p 支壳层上填了3个电子， 则其原子序数Z= ，基态的原子态为 。
这种原子束在斯特恩-盖拉赫实 验中将分裂成 束，在均匀磁场B 中将分裂成 个子能级。
3.在X 射线吸收多重光谱中K 系带是____重的，L 系带是____重的，而M 系带则是____重的。
氦原子的第一激发态是 （写出谱项符号）。
由于选择定则 的限制，它不能通过自发辐射跃迁到基态，因此可在该态停留较长时间，这种状态称 态。
4.α射线是高速运动的__________ ;β射线是____________ ;γ射线是 。
5.某原子的两个价电子处于2s2p 组态，按LS 耦合可构成的原子态个数为 个，总角动量量子数 J 的值分别为 ；按jj 耦合可形成的原子态个数为 个，J 的值分别为6.按光谱的形状可以把光谱分为分为 光谱、 光谱和 光谱三类。
阴极射线包括 谱和 谱两种。
7.某种原子1n =壳层、2n =壳层、3n =壳层及4s 、4p 、4d 次壳层都填满，该原子的原子序数是 。
8.原子核是由_________和_________组成的，原子核的线度在 数量级；原子的线度在 数量级。
9.玻尔原子理论的三条基本假设是 ， ， 。
10.某碱金属原子，其核外电子位于3d 轨道上，考虑自旋效应，则可能的原子态是：和 。
11.有一种原子基态时，其电子壳层是n=1,2壳层和3s 次壳层都填满，3p 次壳层填了一半，该原子是 原子12.-β衰变的一般方程式为：-→βX A Z 。
13.在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中， 实验起了重大作用。
14.线状光谱是 所发的，带状光谱是 所发的。
15.α衰变的一般方程式为：α→X A Z 。
16.原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数是 ；l n ,相同的最大电子数是 ； n 相同的最大电子数是 。
17.X 射线管发射的谱线由 和 两部分构成，它们产生的机制分别是：和 。
18.处于2/52D 原子态的氢原子的轨道角动量的值是 ，轨道角动量z L 可取的值是 。
19.碱金属原子光谱公式中的有效量子数*n 不是整数的主要原因是：。
20.原子的d 3次壳层按泡利原理一共可以填 个电子。
21.泡利不相容原理可以表示为 。
据此，n 壳层能容纳的最多电子数为 ，l 支壳层能容纳的最多电子数为 。
22.Th 23290经过 次α衰变， 次β衰变才变成Pb 20882；在上述一系列变化过程中共损失了 个中子。
23.广义巴尔末公式)11(1~22nm R -==λν，式中：ν~是 ，当1=m 时，公式描述的是氢原子的 ，对于该线系，n 的取值范围是=n 。
24.放射性核素的三种衰变类型是 ， 和 。
25.按玻尔理论，原子只能处于一系列 的稳定状态，其中能量最低的定态称为 ，高于 的态称为 。
26.完成下列核反应：()+→+Be p Li 7473 ()+→+P He Al 3015422713 ()n H Cl 102137172+→+ ()+→+He p Li 4263 ()++→+Kr Ba n U 9236141561023592 ()ν+→+-e Fe 015526 28.泡利不相容原理可表述为： ，它只对________子适用，而对____________子不适用。
二、选择题1.夫兰克—赫兹实验的结果表明：A. 电子自旋的存在B. 原子能量量子化C. 原子具有磁性D. 原子角动量量子化2.泡利不相容原理说明:A. 自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中B. 自旋为整数的粒子能处于同一量子态中C. 自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中D. 自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中3.在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A. 0B. 1C. 2D. 34.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5．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生：A. 相对论效应;B. 原子实极化;C. 价电子的轨道贯穿;D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。
6.用电压V加速的高速电子与金属靶碰撞而产生X射线，若电子的电量为 - e，光速为c，普朗克常量为h，则所产生的X射线的短波限为：A. hc2/eV；B. eV/2hc；C. hc/eV；D. 2hc/eV。
7.判断处在弱磁场中的下列原子态分裂的子能级数哪个是正确的？A. 4D3/2分裂为2个;B. 1P1分裂为3个;C. 2F5/2分裂为7个;D. 1D2分裂为4个。
8.处于L=3, S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能取值为:A. 3, 2, 1;B. 5, 4, 3, 2, 1;C. 6, 5, 4, 3;D. 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。
9.若原子处于1D2和2S1/2状态, 它们的朗德因子g的值分别为：A. 1和2/3 ;B. 2和2/3 ;C. 1和4/3 ;D. 1和2 。
10.镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是：A. 2s2s 1S0；B. 2s2p 3P0；C. 3s3s 1S0；D. 3s3p 3P0。
11.X射线的特征谱是由于什么原因产生的？A. 原子中价电子在不同能级间跃迁产生的；B. 高速电子在靶上减速产生的；C. 原子中内层电子的跃迁产生的；D. 原子核在不同能级间跃迁产生的。
12.不能说明电子具有自旋的实验是哪个？A. 碱金属原子光谱的精细结构；B. 夫兰克-赫兹实验；C. 史特恩-盖拉赫实验；D. 塞曼效应。
13.氢原子由n=1的基态被激发到n=4的状态后，由于不稳定又向低能级跃迁，则下列选项中哪个是正确的？A. 可能辐射出的光子最大能量是13.6eV ；B. 可能辐射出六种不同能量的光子；C. 可能辐射出三种不同能量的光子；D. 这种情况下，能级间跃迁的1n ∆=。
14.卢瑟福的α粒子散射实验说明了：A. 能级的存在；B. 原子核的存在；C. 核自旋的存在；D. 电子的存在。
15.在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：(,,,)l s n l m m ，由此判定下列状态中哪个状态是存在的？A. （1，0，0，-1/2）B. （3，1，2，1/2）C. （1，1，0，1/2）D. （3，4，1，-1/2）16.基态原子态为32D 的中性原子束，按史特恩-盖拉赫方法，通过不均匀横向磁场后分裂成多少束？A. 2；B. 3；C. 5；D. 7。
17.设λ代表衰变常数，T 为半衰期，τ为平均寿命，则下列哪种说法正确？A. λ越大，则衰变越快；B. T 越大，则衰变越快；C. λ越小，则衰变越快；D. τ越大，则衰变越快 。
18.我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数 来描写伦琴线光谱对应的状态，确切地说应该是描写：A. 内壳层具有空位的状态；B. 内壳层某个电子的状态；C. 最外壳层价电子的状态；D. 壳层电子的状态。
19.使氢原子从基态电离所需要的最小能量约为多少？A. 1.36eVB. 0.136eVC. 13.6eVD. -13.6eV20.下列说法正确的是：A. 核力是长程力；B. 核力与电荷有关；C. 核力是弱作用力；D. 核力具有饱和性21.核反应过程遵循：A. 静质量守恒；B. 静能守恒；C. 动能守恒；D. 动量守恒。
22.今有若干个电子和核组成的原子，其中一个态是13F 态，则该原子的电子数可能是多少？A. 4个B. 1个C. 3个D. 5个23.若原子处于25/2D 状态，其朗德因子g 的值为A. 1/6B. 2/3C. 6/5D. 7/624.下列原子态中，可能存在的原子态是哪个？A. 11/2PB. 33PC. 31FD. 32D25.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. 13.6eVB. 136eVC. 13600eVD. 1.64keV26.静止的22688Rb 发生α衰变后，α粒子和子核动能大小之比为多少？A. 111：2B. 3：111C. 2：111D. 1：127.下列说法正确的是：A. 原子核衰变过程一定是放能的；B. 原子核衰变过程一定是吸能的；C. 原子核衰变过程既不放能也不吸能；D. 原子核衰变过程既可放能也可吸能。
28.若原子处于1D2和2S1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为：A. 1和2/3 ;B. 2和2/3 ;C. 1和4/3 ;D. 1和2 。
29.伦琴线光谱的,,K L M 吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的A. 激发态；B. 俄歇电子能量；C. 电离能；D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。
30.由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态时的原子态应是：A. 2P 1/2；B. 2P 3/2；C. 4P 1/2；D. 4P 3/2。
31.碱金属原子的光谱项为：A. T = R /n 2 ;B. T = Z 2R /n 2 ;C. T = R /n * ;D. T = Z *2R /n 2 。
32.由状态2p3p 3P 到2s2p 3P 的辐射跃迁：A. 可产生9条谱线；B. 可产生7条谱线；C. 可产生6条谱线；D. 不能发生。
33.碱金属原子的能级与氢原子的相比较：A. 相同n ，碱金属的能级略高，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；B. 相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别增加；C. 相同n ，碱金属的能级略低，随着n 和l 值的增加，两者差别减少；D. 在不考虑精细结构时，两者能级基本上重叠。
34.原子中轨道磁矩L μ和轨道角动量L P 的关系应为 :A. ;L L e e m =μPB. ;2L L e e m =μPC. ;2L L e e m =-μPD. .L L ee m =-μP 三、计算题1.给出电子态1s22s22p53p1在L-S 耦合下形成的所有的原子态，并用相应的原子态符号表示之。
2.钇原子基态为2D ，用这种原子进行史特恩—盖拉赫实验时，原子束分裂为4束，求原子基态总磁矩及其在外磁场方向上的投影（结果用玻尔磁子表示）3.镉原子在1D2→1P1的跃迁中产生的谱线波长为6438埃。
当镉原子置于强度为2T 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。
4.钙原子（Z=20）基态的电子组态是4s4s ，若其中一个电子被激发到5s 态（中间有3d 和4p 态），当它由4s5s 组态向低能态直至基态跃迁时，可产生哪些光谱跃迁？画出能级跃迁图（钙原子能级属LS 耦合，三重态为正常次序）。