最新原子物理学a卷答案
原子物理学第五版试题及答案
原子物理学第五版试题及答案一、单项选择题（每题 2 分，共 20 分）1. 原子物理学中，原子的核式结构模型是由哪位科学家提出的？A. 牛顿B. 爱因斯坦C. 卢瑟福D. 波尔2. 电子在原子中的运动状态由哪三个量子数描述？A. 主量子数、磁量子数、自旋量子数B. 主量子数、角量子数、自旋量子数C. 主量子数、磁量子数、角量子数D. 主量子数、角量子数、自旋量子数3. 原子物理学中，哪个物理量是量子化的？A. 能量B. 动量C. 位置D. 速度4. 根据波尔模型，氢原子的能级是量子化的，那么氢原子的哪个能级是最低的？A. n=1B. n=2C. n=3D. n=45. 原子物理学中，哪个实验证实了光的粒子性？A. 双缝干涉实验B. 光电效应实验C. 康普顿散射实验D. 迈克尔逊-莫雷实验6. 原子物理学中，哪个效应说明了光的波动性？A. 光电效应B. 康普顿散射C. 双缝干涉D. 布拉格衍射7. 原子物理学中，哪个原理说明了原子核的稳定性？A. 泡利不相容原理B. 能量守恒原理C. 强相互作用原理D. 弱相互作用原理8. 原子物理学中，哪个粒子的发现证实了中子的存在？A. 质子B. 电子C. 中微子D. 正电子9. 原子物理学中，哪个实验揭示了原子核的复杂结构？A. 卢瑟福散射实验B. 光电效应实验C. 康普顿散射实验D. 核磁共振实验10. 原子物理学中，哪个方程描述了β衰变过程？A. E=mc²B. E=hvC. Δm = ΔE/c²D. ΔE = Δm c²答案：1. C2. A3. A4. A5. B6. C7. C8. A9. A10. C二、多项选择题（每题 2 分，共 20 分）1. 以下哪些量子数可以描述电子在原子中的运动状态？A. 主量子数B. 磁量子数C. 角量子数D. 自旋量子数2. 原子物理学中，哪些实验支持了量子理论？A. 光电效应实验B. 康普顿散射实验C. 双缝干涉实验D. 迈克尔逊-莫雷实验3. 以下哪些因素会影响原子的能级？A. 电子的动能B. 电子的势能C. 核电荷D. 电子的自旋4. 以下哪些现象可以用量子力学解释？A. 光电效应B. 超导现象C. 核磁共振D. 放射性衰变5. 以下哪些是原子物理学中的基本粒子？A. 质子B. 中子C. 电子D. 光子6. 以下哪些是原子物理学中的重要常数？A. 普朗克常数B. 阿伏伽德罗常数C. 光速D. 玻尔兹曼常数7. 以下哪些是原子物理学中的守恒定律？A. 能量守恒B. 动量守恒C. 电荷守恒D. 质量守恒8. 以下哪些是原子物理学中的放射性衰变类型？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 电子俘获9. 以下哪些是原子物理学中描述原子核结构的模型？A. 核式模型B. 液滴模型C. 壳层模型D. 夸克模型10. 以下哪些是原子物理学中描述原子结构的模型？A. 汤姆森模型B. 卢瑟福模型C. 波尔模型D. 量子力学模型答案：1. A, B, D2. A, B, C3. A, B, C4. A, B, C5. A, B, C, D6. A, C7. A, B, C8. A, B, C9. A, C10. B, C, D三、判断题（每题 2 分，共 20 分）1. 原子物理学中的海森堡不确定性原理表明，粒子的位置和动量可以同时被精确测量。
大学原子物理试题及答案
大学原子物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学中，描述原子核外电子状态的四个量子数中，哪一个量子数描述电子的自旋状态？A. 主量子数（n）B. 角量子数（l）C. 磁量子数（m）D. 自旋量子数（s）答案：D2. 氢原子光谱中，巴尔末系的波长范围是多少？A. 100-200 nmB. 200-400 nmC. 400-600 nmD. 600-800 nm答案：B3. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道中最多可以容纳几个电子？A. 1B. 2C. 3D. 4答案：B4. 根据海森堡不确定性原理，下列哪一项是正确的？A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量不能同时被精确测量C. 粒子的能量和时间可以同时被精确测量D. 粒子的能量和时间不能同时被精确测量答案：B5. 原子核的自旋量子数I为0，这意味着什么？A. 原子核没有自旋B. 原子核的自旋为零C. 原子核的自旋方向是固定的D. 原子核的自旋是不可测量的答案：B6. 放射性衰变中，哪种衰变类型涉及到中子的发射？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 中子衰变答案：D7. 光电效应中，光电子的最大动能与入射光的频率之间的关系是什么？A. 与频率成正比B. 与频率成反比C. 与频率的平方成正比D. 与频率的平方成反比答案：A8. 根据玻尔模型，氢原子的能级是量子化的，这意味着什么？A. 电子只能在特定的轨道上运动B. 电子可以在任何轨道上运动C. 电子的运动速度是连续的D. 电子的运动状态是连续的答案：A9. 原子核的结合能是指什么？A. 原子核分解成自由核子所需的能量B. 原子核形成时释放的能量C. 原子核分解成自由核子后释放的能量D. 原子核形成时吸收的能量答案：B10. 穆斯堡尔效应是研究什么的？A. 原子核的自旋状态B. 原子核的电荷分布C. 原子核的能级结构D. 原子核的磁矩答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 根据玻尔模型，氢原子的能级公式为 E_n = -13.6 eV / n^2，其中n为主量子数，n的最小值为________。
原子物理试题及及答案
原子物理试题及及答案原子物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学的研究对象是（）。
A. 原子核B. 原子C. 分子D. 电子答案：B2. 电子在原子核外运动时，其运动轨迹是（）。
A. 直线B. 曲线C. 圆周D. 不确定答案：D3. 根据玻尔理论，氢原子的能级是（）。
A. 连续的B. 分立的C. 有限的D. 无限的答案：B4. 光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比，这一现象说明了（）。
A. 光具有波动性B. 光具有粒子性C. 光具有波粒二象性D. 光具有干涉性答案：B5. 康普顿效应证实了光的（）。
A. 波动性B. 粒子性C. 波粒二象性D. 衍射性答案：C6. 根据德布罗意波长公式，电子的德布罗意波长与其动量成（）。
A. 正比B. 反比C. 无关D. 正相关答案：B7. 电子云的图像表示了电子在原子核外空间出现的概率密度，其中电子云密度越大，表示电子在该区域出现的概率（）。
A. 越小B. 越大C. 不变D. 不确定答案：B8. 自旋是电子的（）。
A. 轨道角动量B. 自旋角动量C. 磁矩D. 质量答案：B9. 泡利不相容原理指出，一个原子中不可能有两个电子具有相同的（）。
A. 能量B. 动量C. 轨道角动量D. 量子数答案：D10. 原子核的组成粒子是（）。
A. 质子和中子B. 电子和中子C. 质子和电子D. 电子和质子答案：A二、填空题（每题2分，共20分）11. 原子物理学的奠基人是____。
答案：尼尔斯·玻尔12. 根据量子力学，原子中的电子运动状态由一组量子数来描述，其中主量子数用____表示。
答案：n13. 原子能级跃迁时，如果电子从高能级向低能级跃迁，会发射____。
答案：光子14. 根据海森堡不确定性原理，粒子的位置和动量不能同时被精确测量，其数学表达式为Δx·Δp≥____。
答案：ħ/215. 电子的自旋量子数s只能取____。
原子物理学试题及答案
原子物理学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学研究的主要对象是（）。
A. 原子核B. 原子C. 分子D. 电子答案：B2. 原子核的组成是（）。
A. 质子和电子B. 质子和中子C. 电子和中子D. 原子和电子答案：B3. 原子的核外电子排布遵循（）。
A. 泡利不相容原理B. 能量最低原理C. 洪特规则D. 所有上述规则答案：D4. 原子核的放射性衰变包括（）。
A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 所有上述衰变答案：D5. 原子核的结合能是指（）。
A. 原子核中所有核子的总能量B. 原子核中所有核子的总质量C. 原子核中所有核子的总动量D. 原子核中所有核子的总能量与原子核总能量之差答案：D6. 原子核的自旋量子数是（）。
A. 0B. 1/2C. 1D. 2答案：B7. 原子核的同位素是指（）。
A. 具有相同原子序数但不同质量数的原子核B. 具有相同质量数但不同原子序数的原子核C. 具有相同原子序数和质量数的原子核D. 具有不同原子序数和质量数的原子核答案：A8. 原子核的磁矩是由（）产生的。
A. 电子的自旋B. 电子的轨道运动C. 原子核的自旋D. 原子核的轨道运动答案：C9. 原子核的磁共振现象是由于（）。
A. 原子核的自旋B. 原子核的磁矩C. 外部磁场D. 外部磁场与原子核磁矩的相互作用答案：D10. 原子核的衰变常数是（）。
A. 与时间无关的常数B. 与衰变物质的质量有关C. 与衰变物质的体积有关D. 与衰变物质的密度有关答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子物理学的奠基人是______。
答案：尼尔斯·玻尔2. 原子核由______和______组成。
答案：质子；中子3. 原子的电子排布遵循______原理。
答案：泡利不相容4. 原子核的放射性衰变包括______衰变、______衰变和______衰变。
答案：α；β；γ5. 原子核的结合能是______与______之差。
原子物理学试题及答案
原子物理学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子物理学是研究（）的科学。
A. 原子核内部结构B. 原子核外电子的运动规律C. 原子核和核外电子的运动规律D. 原子核内部结构和核外电子的运动规律答案：D2. 原子物理学中，下列哪个量不是量子化的？（）A. 能量B. 动量C. 角动量D. 质量答案：D3. 根据玻尔模型，氢原子的能级是（）。
A. 连续的B. 分立的C. 随机的D. 无规律的答案：B4. 电子云模型中，电子在空间中出现的概率密度与下列哪个量有关？（）A. 电子的动能B. 电子的势能C. 电子的总能量D. 电子的角动量答案：C5. 根据泡利不相容原理，一个原子轨道中最多可以容纳（）个电子。
A. 1B. 2C. 3D. 4答案：B6. 原子物理学中，下列哪个量是守恒的？（）A. 能量B. 动量C. 角动量D. 所有选项答案：D7. 原子物理学中，下列哪个现象不能用经典物理学解释？（）A. 光电效应B. 光的折射C. 光的反射D. 光的干涉答案：A8. 原子物理学中，下列哪个现象是量子化的？（）A. 原子的振动B. 原子的转动C. 原子的电子跃迁D. 原子的平动答案：C9. 原子物理学中，下列哪个量是矢量？（）A. 质量B. 能量C. 动量D. 角动量答案：C10. 原子物理学中，下列哪个量是标量？（）A. 质量B. 能量C. 动量D. 角动量答案：B二、填空题（每题2分，共20分）11. 原子物理学中，电子的轨道量子数用______表示。
答案：n12. 根据玻尔模型，氢原子的能级公式为E_n = -13.6 eV / n^2，其中n是______量子数。
答案：主量子数13. 原子物理学中，电子的自旋量子数用______表示。
答案：s14. 原子物理学中，电子的磁量子数用______表示。
答案：m_l15. 原子物理学中，电子的自旋磁量子数用______表示。
答案：m_s16. 原子物理学中，电子的轨道角动量量子数用______表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
答案及评分标准专业班级姓名学号开课系室应用物理系考试日期2009年6月16日10: 00-12: 00须 知1. 请认真读题，沉着冷静答卷，在左侧试卷反面写草稿，保持卷面整洁。
2. 重要复杂公式已经给出，应该有简单数据带入、计算和分析过程，简单抄公式或一步给出结果的，不计分。
3. 严肃考试纪律，作弊者按零分处理。
常数表和重要公式普朗克常数 h = 4.136⨯10-15eV ⋅s 里德堡常数R ∞ = 1.097⨯107m -1=(91.16nm)-1 基本电荷 e = 1.602 ⨯ 10-19C 阿伏伽德罗常数N A = 6.022⨯1023mol -1 1eV 折合温度为11600K玻尔磁子 μB = 5.788⨯10-5eV ⋅T -1 电子质量m e = 0.511Mev/c 2原子质量单位 u = 931MeV/c 2 玻尔半径a 0 = 0.0529nm氢原子基态能量 E 1=-13.6eVnm eV 44.12⋅=enm eV 1240 ; nm 197eV c ⋅=⋅=hc精细结构常数 1/137c /2== e α质子和电子的质量之比1836:e p =m m库仑散射公式：)2cot(2θa b =，其中E e Z Z a 02214πε=，本卷中2204e e πε可略写为。
卢瑟福微分散射截面：()2sin 142sin16'4222142θθθσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==Ω≡ΩE e Z Z a Nntd dN d d 质心质量：mM Mm+=μ 氢光谱的里德堡公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-==22111~n mR H λν玻尔跃迁条件：m n E E h -=ν玻尔的角动量量子化条件： n mvr L ==德布罗意物质波波长：mvhp h ==λ 布拉格衍射公式：λθn d =sin 2 海森伯不确定关系式： 2/ ≥∆∆x p x ，2/ ≥∆∆E tStern-Gerlach 实验最后原子沉积位置：2mv dDz B z z z ⋅∂∂-=μ 朗德因子：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++=)1()1()1(2123j j l l s s g j 康普顿散射：()θλλcos 100-=-'cm h特征X 射线αK 系的Moseley 公式：2)(43σ-=Z Rhchv ，1≈σ一.（本题15分）卢瑟福散射束流强度I 为1.6 nA 的质子射向厚度t 为1μm 的金靶（Z =79，质量数A=197），若质子与金核可能达到的最短距离为40fm ，探测器距金靶r 为1m ，探测器面积ΔS 为4 mm 2 （已知金靶密度ρ=19.3g/cm 3）试求：1. （4分）金核与散射角为120°时相对应的微分散射截面（fm 2/sr ）。
2120404Z Z e a fmE πε==………………………..…1分()22244(40)1600/120916sin 16sin 22d a fm fm srd σθθ===Ω……………………………3分2. （8分）单位时间内在散射角为120°处探测器探测到的质子数。
单位时间入射离子数10191.6101.610i nA N e C-===⨯ ………………………1分探测器的立体角26224410(1)S mm sr r m -∆∆Ω===⨯ ………………………1分靶粒子数密度323623219.3 6.02210100.5910/197A g cm nt t m m A N gρ---⋅==⨯⨯⨯=⨯………1分探测到质子束()1023230261600100.5910104100.429d N Nntm m d σθ---∆=∆Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Ω……5分 基本计算过程有，结果计算错误，扣1分。
3. （3分）探测器在散射角120°处和60°处探测到的质子数之比。
()()4412060sin (120)12120(60)960sin 2d N d N d d σθθθσθ=∆=Ω===∆==Ω…………………3分方法正确，计算结果错误扣1分。
二. （本题共25分）玻尔理论1. （8分） 试从角动量量子化条件出发，推导氢原子中电子轨道运动半径r （以玻尔半径a 0表示） 、能量E （以基态能E 1表示）、相应电子运动速度（以光速c 表示） 的量子表达式；写出玻尔半径a 0、基态能E 1的表达式(以电子质量m ，电子电荷e 等表示)。
角动量量子化条件：L mvr n ==(1)……………1分电子绕核转动，核静止：222mv e r r= (2) ……………1分(1)(2)联立可得22202;1,2,3,......n r n a n n me=⋅==其中……………1分ncn c c e n e v n α== 22＝……………1分能量2212e E mv r =-，联合（2）式，有22122e E mv r=-=-，所以，412222n E me E n n=-=.……………..2分氢原子的基态能量41213.6eV 2me E =-=-。
……………1分玻尔半径202a me=……………1分2. （5分）结合描述氢光谱实验规律的里德堡公式，给出里德堡常数的表达式R ∞ ;考虑电子（质量为m ）与原子核（质量为M ）的质心并不在原子核上时，写出实际里德堡常数R 与理论里德堡常数R ∞之间的关系。
22442222111()22n mn hc R h E E m n me Rhc meE R n n hc νλλ∞=-==-=-=-=里德堡公式；玻尔跃迁条件所以；得里德堡常数为……………3分 实际情况下，用质心折合质量代替： Mm m M m μ→=+，所以1R R m M∞=+………2分3. （3分） 写出类氢离子的能量、电子轨道半径、相应电子运动速度表达式。
2224222222202(13.6);2;;1,2,3......n n n e Ze mZ e Z E eV n n a n r n mZe Z Z c v nn α→=-=-=⋅==＝其中 ……………3分4. （4分） 正负电子e -、 e + 可以形成一种类似氢原子的电子偶素，已知正电子与电子的质量相等，电量相等但符号相反。
假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算：该系统的最低能量（eV ）；以及该系统发射光谱时赖曼系的最短波长（nm ）。
折合质量2mm mm m μ==+最低能量44122113.6eV ()2222e me E μ-=-=-==-6.8eV ……….………2分最短波长1min0;hcE λ=-min 11240182.46.8hc eV nmnm E eVλ⋅===-………………2分5. （5分）为了将一次电离的氦离子He +激发到第二激发态，用快速电子与基态氦离子碰撞，试求电子的最小速度（以光速c 表示，不考虑相对论），和氦离子基态与第二激发态能量差ΔE （eV ）。
氦离子为类氢离子，能量为242222254.4(13.6);2n mZ e Z eVE eV n n n =-=-=- 氦离子基态与第二激发态能量差312211()54.448.413E E E eV eV ∆=-=-=..…3分 电子把所有动能传递给基态氦离子中的电子用于激发其到第二激发态，最小动能为2148.4,0.0142mv eV v c=====或者4.2×106m/s 等，计算结果正确即可。
… ………….2分三. （本题共20分）考查电子自旋与原子的精细结构1.（10分）在斯特恩－格拉赫实验中，极不均匀的横向磁场梯度为T/cm 1=zB z∂∂，磁极的纵向长度d =10 cm, 磁极中心到屏的长度D =30 cm (如图所示), 使用的原子束是处于基态3P 2的氧原子，原子的动能E k =20 meV 。
1) （4分）问基态氧原子的角动量大小？ 有效磁矩μJ 的大小？氧原子的基态3P 2, =1, =1, 2S L J ∴=3(1)(1)31(11)1(11)3 22(1)222(21)2J S S L L g J J +-+⋅+-⋅+∴=+=+=+⋅⋅+……………………………2分 总轨道角动量 1)1(11)2L =+= （或总角动量2(21)6J =+=）有效磁矩J B B B μ== ………………….…….……2分2) （2分）氧原子束在不均匀横向磁场中将分裂为几束？2;z zz J J B B dDz m g z mv μμμ∂=-⋅=∂ 2, 2,1,0,1,2J J m ==--有5个取值，所以将分裂为5束。
………….………..……2分3) （4分）求屏上线束上下边缘成分之间的距离。
2253()2231030(2(2)) 5.788101 2.6222010z z J J BJ J B B B dD dDz m g m g mv z mv z cm cm μμ--∂∂∆=∆⋅=∆⋅∂∂⨯=--⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯ …………….….…………3分计算结果正确性……………………………………………………………………..……………1分2. （10分）试分析金属锂Li 的漫线系的一条谱线（32D 3/2→22P 1/2）在弱磁场B 发生反常塞曼效应。
1）（7分）该光谱线中将分裂为多少条谱线？给出分裂后谱线的频率ν与原谱线频率ν0的关系式。
32D 3/2：L=2，S=1/2, J =3/2；m J ：3/2，1/2，-1/2，-3/231(1)(1)4/522(1)J S S L L g J J ⎛⎫+-+=+= ⎪+⎝⎭…………………………………………….2分 22P 1/2：L =1，S=1/2，J=1/2；m J ：1/2，-1/231(1)(1)2/322(1)J S S L L g J J ⎛⎫+-+=+= ⎪+⎝⎭..…………………………….…………….2分 32D 3/2：m j2 g j2： 6/5 2/5 -2/5 -6/5m j222P 1/2： m j1 1/2 -1/2m j1 g j1： 1/3 -1/3m j2 g j2- m j1 g j1： (13/15, 11/15, 1/15, -1/15, -11/15,-13/15 ) 所以共分裂为六条谱线。
………………………………………..…………………..2分分裂后的谱线频率： h ν=h ν0+ (m j2 g j2- m j1 g j1) μB Bν=ν0+ (m j2g j2-m j1g j1)μB B /h=v 0+(13/15,11/15,1/15,-1/15,-11/15,-13/15) μB B /h ……..…1分2）（3分）并画出相应的能级跃迁图，标注清楚相关参数。