原子物理第五章习题-优质课件
人教版高中物理选修3-5第五章原子核章末习题课件
1ห้องสมุดไป่ตู้．下列说法正确的是
A．阴极射线和 射线的本质都是电子流，在原子内的来源是相同的
B．太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应 C．用频率大于某金属极限频率的单色光照射该金属．若增大入射光的频率，则单位时间内逸出的光 电子一定增多 D．放射性元素的半衰期，与该元素所处的物理化学状态无关
D
A D
BC 19．下列说法正确的是
A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 B．铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩1.25g铋 C．质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性 D．原子核结合能越大，原子核越稳定
AB
CD AC BC
CD ABD
BC AB
BCD 28．对于相关的物理现象与规律，下列说法正确的是（
D D
B 9.下列四幅图的有关说法中正确的是（ ）
A．甲图中，球 m1 以速度 v 碰静止球 m2，若两球质量相等，碰后 m2 的速度一定为v B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成 D．丁图中，重核的裂变需要吸收能量
A B
D 3．下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B．原子核衰变放出的三种射线中， 粒子的穿透能力最强
C．铀核发生链式反应后能自动延续下去，维持该反应不需要其他条件 D．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能
人教版高中物理选修3-5第五章原子核章末习题优秀课件
D D
B 9.下列四幅图的有关说法中正确的是（ ）
A．甲图中，球 m1 以速度 v 碰静止球 m2，若两球质量相等，碰后 m2 的速度一定为v B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成 D．丁图中，重核的裂变需要吸收能量
•
语言简洁，感情饱满。采用了直抒胸 臆的抒 情方法 。开头 梁小节 在结构 上起到 了总领 全文的 作用， 在内容 上起到 了点明 主旨的 作用， 开篇即 直接抒 发了作 者对祖 国强烈 的热爱 ，感染 力强。
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A．卢瑟福的α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 B．铋的半衰期为5天，20g铋经过20天后还剩1.25g铋 C．质子、中子、电子等微观粒子都具有波粒二象性 D．原子核结合能越大，原子核越稳定
AB
CD AC BC
CD ABD
BC AB
BCD 28．对于相关的物理现象与规律，下列说法正确的是（
A B
D 3．下列关于原子核的说法正确的是（ ）
A．质子由于带正电，质子间的核力表现为斥力
B．原子核衰变放出的三种射线中， 粒子的穿透能力最强
C．铀核发生链式反应后能自动延续下去，维持该反应不需要其他条件 D．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定放出核能
C
D
(新教材适用)高中物理第五章原子核1.原子核的组成课后习题新人教版选择性
1.原子核的组成基础巩固1.最早发现天然放射现象的科学家是()A.爱因斯坦B.查德威克C.卢瑟福D.贝克勒尔答案:D解析:贝克勒尔最早发现天然放射现象,选项D正确。
2.原子核中能放出α、β、γ射线,关于原子核的组成,以下说法正确的是()A.原子核中有质子、中子,还有α粒子B.原子核中有质子、中子,还有β粒子C.原子核中有质子、中子,还有γ粒子D.原子核中只有质子和中子答案:D解析:原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的,故选项D正确。
3.在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A.γ射线的贯穿作用B.α射线的电离作用C.β射线的贯穿作用D.β射线的中和作用答案:B解析:由于α粒子电离作用较强,能使空气分子电离,电离产生的电荷与带电体的电荷中和,使带电体所带的电荷很快消失。
4.如图所示,x为未知的放射源,L为薄铝片,若在放射源和计数器之间加上L后,计数器的计数率大幅度减小,在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,则x可能是()A.α和β的混合放射源B.纯α放射源C.α和γ的混合放射源D.纯γ放射源答案:C解析:此题考查运用三种射线的性质分析问题的能力。
在放射源和计数器之间加上铝片后,计数器的计数率大幅度减小,说明射线中有穿透力很弱的粒子,即α粒子;在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场,计数器的计数率不变,说明穿过铝片的粒子中无带电粒子,故只有γ射线。
因此,放射源可能是α和γ的混合放射源。
5.(多选)下列描述正确的是()A.卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实B.放射性元素发射β射线时所释放的电子来源于原子的核外电子C.氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,再向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率D.分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大答案:AD解析:卢瑟福的原子核式结构学说能很好地解释α粒子散射实验事实,A正确。
(新教材适用)高中物理第五章原子核4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子课后习题新人教版选择性
4.核裂变与核聚变5.“基本”粒子基础巩固1.(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应为n Ba Kr+n,下列说法正确的有()A.上述裂变反应中伴随着中子放出B.铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响答案:AC解析:从裂变反应方程可以看出裂变反应中伴随着中子放出,A对。
铀块体积对链式反应的发生有影响,B错。
铀核的链式反应可人工控制,C对。
铀核的半衰期不会受到环境温度的影响,D错。
2.(多选)当一个重核裂变时,它所产生的两个核()A.含有的总质子数比裂变前重核的质子数少B.含有的总中子数比裂变前重核的中子数少C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D.可能是多种形式的两个核的组合答案:BD解析:一个重核裂变时,在产生两个核的同时,也放出中子,所以新产生的两个核的总中子数比裂变前重核的要少,两个核的总质子数与裂变前重核的质子数相等,选项A错误,选项B正确。
裂变时放出的能量主要是反应前后质量亏损而产生的能量,要远大于俘获中子时得到的能量,C项错误。
重核裂变的产物是多种多样的,D项正确。
3.下列说法正确的是()A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量C.聚变需将反应物加热至数百万度以上的高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大的能量答案:D解析:从形式上看,裂变与聚变似乎是互为逆反应,但其实不然,因为二者的反应物和生成物完全不同。
裂变是重核分裂成中等核,而聚变则是轻核聚合成为次轻核,无直接关联,并非互为逆反应,A选项错误。
裂变与聚变不是互为逆反应,则在能量流向上也不必相反,B选项错误。
要实现聚变反应,必须使参加反应的轻核充分接近,需要数百万度的高温提供能量,但聚变反应一旦实现,所释放的能量远大于所吸收的能量,因此,总的来说,聚变反应还是释放能量,C选项错误,D选项正确。
4.(多选)已知氘核的比结合能是1.09 MeV,氚核的比结合能是2.78 MeV,氦核的比结合能是7.03 MeV。
高中物理选择性必修第三册课后习题 第5章 原子核 分层作业24 核裂变与核聚变
第五章分层作业24 核裂变与核聚变A级必备知识基础练1.重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径,关于裂变和聚变,下列说法正确的是( )A.裂变释放能量,聚变吸收能量B.裂变过程有质量亏损,聚变过程无质量亏损C.裂变和聚变都可以释放出巨大的能量2.如图所示为原子核裂变并发生链式反应的示意图,铀核裂变的产物是多样的,一种典型的铀核裂变对应的核反应方程是92235U+01n X+38b Y+201n,其中01n为中子,对于产物X的原子序数a和产物Y的质量数b,以下判断正确的是( )A.a=53,b=93B.a=54,b=94C.a=53,b=94D.a=54,b=933.(山东菏泽高二期末)普通核反应堆的结构示意图如图所示,通过铀235链式反应实现核能的可控释放。
下列关于核反应堆工作的说法正确的是( )A.正常运行的反应堆,水泥防护层外能检测到大量α粒子B.中子速度越快越容易发生链式反应C.通过改变镉棒的插入深度来控制反应速度D.铀核裂变时释放能量的多少与生成物种类无关4.(江西九江高二期末)目前核能发电都是利用核裂变反应,其中一个主要的裂变方程为92235U+01n X+3895Sr+201n。
下列有关说法正确的是( ) A.产物X原子核中含有85个中子C.裂变过程中释放核能是因为产物中新核的比结合能小D.锶90也是铀235的裂变产物,其半衰期为28年,那么经过56年锶90就衰变完了5.(多选)(云南昆明高二期末)如图所示是核电站工作流程图,关于核能,下列说法正确的是( )A.核反应堆可以把核能直接转化为电能B.核反应堆利用的是原子核衰变过程产生的能量C.核反应生成物的比结合能大于反应物的比结合能D.水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线6.(多选)(河北唐山高二期末)关于核聚变,下列说法正确的是( )A.核聚变可以在常温下发生B.太阳释放的巨大能量是核聚变产生的C.聚变反应比较好控制,因此能源危机马上会解决D.“人造太阳”内部的反应是12H+13H He+01n的聚变反应7.(河北石家庄高二期末)海水中富含氘,氘核12H可通过一系列聚变反应释放能量,其总效果可用反应式612H224He+211H+neV表示,已知1 kg海水中含有的氘核约为1.0×1022个。
原子物理第五章课后习题
第五章多电子原子：泡利原理5.1.The ionization energy required to pull one electron off a helium atom is 24.5eV .If we want to ionize the two electrons one-by-one,what is the energy to be supplied?氦原子中电子的结合能为24.6eV ，试问：欲使这个原子的两个电子逐一电离，外界必须提供多少能量？Solution :The ionization energy required to pull one electron off a helium atom is 124.5E eV ∆=,the inization energy required to pull the second electron off a heliumatom is:22222122213.654.41Z Rhc Z Rhc E E E Z Rhc eV eVn ∞∞⎛⎫∆=-=---==⨯= ⎪⎝⎭The total ionization energy required to ionize the two electrons one-by-one is:1224.554.478.9E E E eV eV eV=∆+∆=+=5.3.Calculate the possible values of L S for an 1,22S L ==state.对于12,2S L ==，试计算L S 的可能值。
Solution :1135,2,2,2222S L J L S ===±=±=For “spin-orbit coupling”term,222,2J S L J S L S L=+=++⋅Then,()()()()22221111122S L J S Lj j s s l l ⋅=--=+-+-+⎡⎤⎣⎦ ()()222213133113,2,11221222222221515511,2,112212222222S L J S L S L J S L ⎡⎤⎛⎫⎛⎫===⋅=⋅+-⋅+-⋅+=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫===⋅=⋅+-⋅+-⋅+= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦5.5.Among hydrogen,helium,lithium,beryllium,sodium,magnesium,potassium and calcium atoms,which one shows the normal Zeeman effect?Why?在氢、氦、锂、铍、钠、镁、钾和钙中，哪些原子会出现正常塞曼效应？为什么？Solution :For normal Zeeman effect,total spin 0,211S S =+=,the electron numbers of the atom should be even,that is,helium(Z=2),beryllium(Z=4),Magnesium(Z=12),calcium(Z=20)atoms can show the normal Zeeman effect.5.7.According to the L S -coupling rule,what are the resultant states from the following electron configurations?Which one is lowest?(a).4np (b).5np (c).()()nd n d '依照L S -耦合法则，下列电子组态可形成哪些原子态?其中哪个能态最低？解：（a ）4np 与2np 具有相同的原子态。
原子核物理卢希庭课后习题答案全PPT课件一等奖新名师优质课获奖比赛公开课
1-1 A 利用书本上公式
AZ B
A, B已知（书上第四页）
E h (其中h是常数为6.631034 )
B 上课讲公式
k 0.2481016 (Z S )2 Hz
S 1
第1页
2-2质谱仪工作原理
1 M 2 qV (1)
2
qB M 2 (2)
R
q M
2V B2R2
即M
又 电子总角动量j>核的自旋I
2I 1 6 I 5 2
即241Am和 243 Am核的自旋为 5 2
第4页
原子209Bi的谱线2 D3 分裂成四条子能级，相邻能级的间距比为6：5：4，求核的自旋I值
2
以及谱线2 S 1 和2 D3 分裂的能级总数。
2
2
解：设2D3谱线分裂为2 X
2
1个子能级，由2 X
(197 Au)=7.916 MeV
B( 252Cf)=98 7.289+(252-98) 8.071-(76.027)=1881.219 MeV
( 252 Cf)=7.465 MeV
第22页
2-14
解：E E(130Te) E(130Xe) (130Te) (130Xe) (87.353) (89.881) 2.53MeV
法测量，达到与上法精度( 7%),至少要测量多长时间？
解：设大气中14 C原子数N10 , 12 C原子数N10 , 长毛象肌肉样品中14 C原子数N1,
12 C原子数N2 ,
N10 et N1
N 20
N2
t
T1 2 ln 2
ln( N1 N2
N 20 N10
)
5760
6.98 1014
《原子物理习题》PPT课件
对L S耦合：S 0;L 0,1;
J 0,1(J 0 J ' 0除外)
10．设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合
下A.4可个能；的原B.9子个态C；有：C.1[2个
] ；
D.15个。
提示：对于p电子，l1=1,s1=1/2,对于d电子，l2=2,s2=1/2,
于是L=3,2,1,S=1,0. 当S=0时，L=3,2,1对应的原子态分别为1F,1D,1P; 当S=1时，L=3,2,1对应的原子态分别为3F,3D,3P;
Ａ.1s22s22p63s23p6 1S0 Ｃ.1s22s22p63p8 1S0
Ｂ.1s22s22p6２p63d8 3P0 Ｄ. 1s22s22p63p43d2 2D1/2
14.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B ：[ ]
A. 2P1/2；
B. 2P3/2；
C. 4P1/2；
能级次序：1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s <4f<5d<6p<7s<5f<…
一、选择题
1.泡利不相容原理说 :[D ] 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
洪特定则：对于一个给定的电子组态形成的一组原子态， 当某原子态具有的S最大时，它所处的能及位置最低； 对于同一个S,又以L值大的为最低。 附则：对于同科电子，当同科电子数小于或等于闭壳层 占有数一半时，具有最小J值的能级位置最低，为正常次序。 当同科电子数大于闭壳层占有数的一半时，则具有最大J值的 能级为最低，为倒转次序。
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在施特恩-盖拉赫实验中，基态硼原子将分裂 成 2束原子射线束.
习题
5 - 12 写出下列原子的基态的电子组态，并确定他们的基态：15P，16S， 17Cl，18Ar。
博学厚德 尚美健行
谢谢
动量的可能值又如何？在两种情况下，可能的状态数目及相同J值
出现的次数是否相同？ L S 0
LS
1
解：(1)L-S耦合：
S1
1 2 ,S2
1 2
0
1S0
1
1 P1
0
3 S1
1
P 3 2,1,0
S 0,1
2
1D2
2
D 3 3,2,1
l1 2, l2 2 L 4,3,2,1,0
3
j1
5, 2
j2
3;J 2
4,3,2,1
j1
3, 2
j2
5;J 2
4,3,2,1
j1
3, 2
j2
3;J 2
3,2,1,0
习题
5-8
铍原子基态的电子组态是2s2s，若其中有一个电子被激发到3p态， 按L—S耦合可形成哪些 电子态？写出有关电子态的符号，从这些 原子态向低能态跃迁时，可以产生几条光谱线？画出相应的能级 跃迁图，若那些电子被激发到2P态，则可能产生的光谱线又为几 条？
博学厚德 尚美健行
原子物理习题课
第五章
授课教师：马 跃 指导教师：邓玉福 教授
一、考点小结
本章考点
1. 氦的光谱和能级 2. 两个电子的耦合 3. 泡利不相容原理
4. 元素周期表
L—S耦合 J——J耦合
电子态到原子态 泡利不相容原理
同科电子合成的状态 洪特规则
同科电子——பைடு நூலகம்特附加规则 电子填充原则
F3 4,3,2
G 3 5,4,3
习题
5 - 10 依照L-S 耦合法则，（nd）2组态可形成哪几种原子态？能量最低 的是哪个态?并依此确定钛原子的基态？
解：
S1= S2=1/2 Ms=+1/2,-1/2
l1 = l2 =2 Ml1=2,1,0,-1,-2 Ml2=2,1,0,-1,-2
ML=4,3,2,1,0,-1,-2,-3,-4;
1 F3
4
1G4
3
F3 4,3,2
4
G 3 5,4,3
习题
5-6
（2）j-j耦合：
j l s,l s
1 53 L1 2,S1 2 , j1 2 , 2
1 53 L2 2, S2 2 , j2 2 , 2
j1
5 2
,
j2
5;J 2
5,4,3,2,1,0
S 1,L 2 2
J 5,3
L
2 S
2 1
J(J
1)
L(L
1)
S(S
1)
2
2
2或 3 2 2
习题 5-4 试求3F2态的总角动量和轨道角动量之间的夹角。
(L, J) 1928
习题
5-5
在氢、氦、锂、铍、钠、镁、钾、钙中，哪些原子会出现正常塞 曼效应？为什么？ 解： 考虑这些原子的基态，他们分别为： H(2S1/2)、He(1S)、Li(2S1/2)、Be(1S0)、Na(2S)、Mg(1S)、K(2S)、Ca （1S） 要出现正常塞曼效应，必须要求只有原子形成S=0，2S+1=1的独 态。 氢、锂、钠、钾的电子数为奇数，不能出现塞曼效应，而氦、铍 、镁和钙，对原子的磁矩有贡献的是两个电子，他们的自旋若取 向相反，则总自旋S=0，即2S+1=1（独态），故能差生正常塞曼 效应。
习题
5-8
解：容易导出LS耦合下 2s3p电子组态可生成的原子态有： 1P1 ；3P2,1,0
从这些原子态向下退激时，除向基态2s2s退激外，还可能会向 2s2p、2s3s退激。因此，需要写出低于2s3p能级的所有能级的 原子态。 容易导出 2s2s的原子态有 1S0； 2s2p的原子态有 1P1 ；3P2,1,0 2s3s的原子态有 1S0 ；3S1 2s2p和2s3p属非同科电子，我们无从知道它们所形成的三重态 呈现正常次序或反常次序。不妨假定为正常次序。做能级图如 下（不成比例），并根据跃迁选择定则标出跃迁。
l =1, s=1/2, j=3/2, 1/2
2 P3 ,2P1
2
2
LS
0
0
1S0
nd n'd
1
1 P1
1 (3) l1 l2 2 S1 S2 2
L 4,3,2,1
S 0,1
2
1D2
3
1 F3
4
1G4
LS
0 1 2 3 4
1
3 S1
P 3 2,1,0
D 3 3,2,1
习题
5-7 依L—S耦合法则，下列电子组态可形成哪些原子态？其中哪些态 的能量最低？(1)np4；(2)np5；(3)(nd)(n’d)
解：（1） 同种电子： np 4 同 np 2
D 1S0 ,1D2 ,3P2,1,0 1 2 3 P2 ,3P1 ,3P0
1S0
习题
5-7
解：（2） np5 同 np
习题
5-1 氦原子中电子的结合能为24.5eV，试问：欲使这个原子的两个电 子逐一电离，外界必须提供多少能量？
He He E Z2 E10 H He 54.4 24.5 79.0eV
5-2 计算 4D3/2 态的L · S。
习题
习题
5-3
对于S=1/2 和 L=2，试计算L·S的可能值。
5 - 10
习题
5 - 10
习题
2L+1=1 2S+1=1
2L+1=5 2S+1=1
2L+1=9 2S+1=1
2L+1=3 2S+1=3
2L+1=7 2S+1=3
习题
5-6
假设两个等效的d电子具有强的自旋-轨道作用，从而导致j—j耦合，
试求他们总角动量的可能值。若他们发生L—S耦合，则他们的总角
5-8
2s3p1P 1
2s3s1S 0
习题
3P 2
2s3p 3P 1 3P 0
2s3s3S 1
2s2p1P 1
2s2s1S 0
3P 2
2s2p 3P 1 3P 0
说明：三重态与单重态之间因不满足 S = 0，因而相互无跃迁发生。
习题
5 - 11 一束基态的氦原子通过非均匀磁场后，在屏上可以接受到几条？ 在相同条件下，对硼原子，可以接受到几条？为什么？ 解： 氦原子基态 2He : 1s 2 在施特恩盖拉赫实验中，基态氦原子将形成 1 束原子射线束.