级原子物理试题
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原子物理期末试题答案原子物理期末试题答案原子物理期末试题答案一、选择题(本题包括10小题,共40分.每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不选的得0分)1.下列说法错误的是( )A.半衰期表示放射性元素衰变的快慢,半衰期越长,衰变越慢B.同位素的核外电子数相同,因而具有相同的化学性质C.阴极射线和β射线都是电子流,它们的产生机理是一样的D.重核裂变过程中一定伴随着质量亏损解析:由基本概念可知ABD说法是对的.阴极射线和β射线都是电子流,但产生机理不同,故应选C.答案:C2.下列说法中正确的是( )A.氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,电子的动能增加,电势能增加,原子的总能量增加B.α射线是原子核发出的一种粒子流,它的电离能力在α、β、γ三种射线中是最弱的C.原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度,它的半衰期不发生改变解析:氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时,由于电场力做正功,电势能减少,又因氢原子放出光子,所以原子的总能量减少,故A错.α射线的电离能力在α、β、γ三种射线中是最强的,所以B错.据爱因斯坦质能方程可知,原子核反应过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律,故C错.放射性元素的半衰期不因其物理、化学状态的变化而变化,故D正确。
答案:D3.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: ,那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的.已知的质量为m1,的质量为m2,则下列判断正确的是( )A.3m1>m2B.3m1<m2C.3m1=m2D.m1=3m25.K-介子衰变的方程为K-→π-+π0,其中K-介子和π-介子带负的元电荷e,π0介子不带电.如图15-1所示,两匀强磁场方向相同,以虚线MN为理想边界,磁感应强度分别为B1、B2.今有一个K-介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中,其轨迹为圆弧AP,P在MN上,K-在P点时的速度为v,方向与MN垂直.在P点该介子发生了上述衰变.衰变后产生的π-介子沿v反方向射出,其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线.则以下说法正确的是( )图15-1A.π-介子的运行轨迹为PENCMDPB.π-介子运行一周回到P用时为C.B1=4B2D.π0介子做匀速直线运动解析:根据左手定则可知π-介子的运行轨迹为PDMCNEP,所以选项A错误;π-介子在磁场B1中的半径在磁场B2中的半径由题图可知r2=2r1,所以B1=2B2,选项C错误;π-介子运行一周回到P 用时为选项B正确;π0介子不带电,将做匀速直线运动,选项D正确.答案:BD6.下列说法正确的是( )A.研制核武器的钚239 由铀239 经过4次β衰变而产生B.发现中子的核反应方程是C.20 g的经过两个半衰期后其质量变为15 gD. 在中子轰击下,生成和的核反应前后,原子核的核子总数减少解析: 发生2次β衰变,A错误.20 g 经过两个半衰期后其质量 C 错误.在核反应中质量数、电荷数都守恒,D错误.所以只有B正确.答案:B7.北京奥委会接受专家的建议,大量采用对环境有益的新技术,如2008年奥运会场馆周围80%~90%的路灯利用太阳能发电技术,奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能聚热技术.太阳能是由于太阳内部高温高压条件下的聚变反应产生的,下列核反应属于聚变反应的是( )解析:把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应,称为聚变,四个选项中只有A为聚变反应,B是发现质子的核反应,C是铀核的裂变反应,D是铀核的α衰变.答案:A8.关于天然放射现象,以下叙述正确的是( )A.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的B.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小C.在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,β射线的电离能力最强D.铀核衰变为铅核的过程中,要经过8次α衰变和10次β衰变解析:A选项正确,核反应方程为B选项错误,放射性物质的半衰期只与物质本身有关,与该物质所处的物理、化学状态无关.C选项错误,在α、β、γ三种射线中,α射线的电离能力最强,穿透能力最弱;γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱.D选项错误,核反应中电荷数和质量数都守恒,则解得即8次α衰变和6次β衰变.答案:A9.据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )A.“人造太阳”的核反应方程是B.“人造太阳”的核反应方程是C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是解析:“人造太阳”是利用海水中的.21H和31H聚变而产生大量能量的.放出的能量可利用爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2求出,其中Δm为质量亏损,所以A、C项正确.答案:AC10.静止的衰变成,静止的衰变为,在同一匀强磁场中的轨道如图15-2所示.由此可知( )图15-2A.甲图为的衰变轨迹,乙图为的衰变轨迹B.甲图为的衰变轨迹,乙图为的衰变轨迹C.图中2、4为新核轨迹,1、3为粒子轨迹D.图中2、4为粒子轨迹,1、3为新核轨迹二、填空实验题(11题6分,12题6分)11.一置于铅盒中的放射源发射的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15-3所示,则图中的射线a为________射线,射线b为________射线.图15-3解析:从放射源射出三种射线,分别为α、β和γ射线,其中α射线被铝箔挡住,只有β和γ射线穿出,又由于γ射线不带电,所以在偏转电场中不发生偏转.综上分析,可知图中的射线a为γ射线,射线b为β射线.答案:γ β12.人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程.请按要求回答下列问题.图15-4(1)卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面作出了卓越的贡献.请选择其中的两位,指出他们的主要成绩.①_____________________________________________________________ __;②____________________________________________________________.(2)在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入研究,图154为三种射线在同一磁场中的运动轨迹,请从三种射线中任选一种,写出它的名称和一种用途.________________________________________________________________.三、计算题(本题包括4小题,共48分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作减速剂.中子在重水中可与核碰撞减速,在石墨中与核碰撞减速.上述碰撞可简化为弹性碰撞模型.某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,通过计算说明,仅从一次碰撞考虑,用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好?解析:设中子质量为Mn,靶核质量为M,由动量守恒定律得Mnv0=Mnv1+Mv2由能量守恒得解得在重水中靶核质量MH=2Mn在石墨中靶核质量MC=12Mn与重水靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好.15.(14分)太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源(1)写出这个核反应方程;(2)这一核反应能释放多少能量?(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少?(4)若太阳质量减少万分之三,热核反应不能继续进行,计算太阳能存在多少年.(太阳质量M=2×1030 kg,mp=1.007 3 u,mHe=4.001 5 u,me=0.000 55 u)解析:(1)(2)Δm=4×1.007 3 u-(4.001 5+2×0.000 55) u=0.026 6 uΔE=Δmc2=0.026 6×931.5 MeV=24.78 MeV=4×10-12 J.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒钟减少的质量为(4)太阳的质量为2×1030 kg,太阳还能存在的时间为 (年)可得则答案:(1)(2)3.26 MeV (3)0.99 MeV 2.97 MeV。
原子物理五套试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 原子核的组成元素是()。
A. 质子和中子B. 电子和质子C. 电子和中子D. 质子和电子答案:A2. 根据波尔理论,氢原子的能级是()。
A. 连续的B. 离散的C. 线性的D. 非线性的答案:B3. 电子云的概念是由哪位科学家提出的?()A. 尼尔斯·玻尔B. 阿尔伯特·爱因斯坦C. 马克斯·普朗克D. 埃尔温·薛定谔答案:D4. 根据海森堡不确定性原理,以下说法正确的是()。
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. 原子核外电子的排布遵循()。
A. 泡利不相容原理B. 洪特规则C. 库仑定律D. 以上都是答案:D6. 原子核的放射性衰变遵循()。
A. 线性规律B. 指数规律C. 正态分布D. 泊松分布答案:B7. 原子核的结合能是指()。
A. 原子核内所有核子的总能量B. 原子核内单个核子的能量C. 原子核内所有核子的总能量与单独核子能量之和的差值D. 原子核内单个核子的能量与单独核子能量之和的差值答案:C8. 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:A9. 原子核的裂变是指()。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的聚变答案:A10. 原子核的聚变是指()。
A. 原子核分裂成两个或多个较小的原子核B. 原子核结合成更大的原子核C. 原子核的放射性衰变D. 原子核的裂变答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 原子的核外电子排布遵循______原理。
1. H、He +、Li++由基态到第一激发态所需的激发能量分别为10.2eV 、 40.8 eV 、 91.8 eV;由第一激发态跃迁到基态所辐射的光子波长分别为 122 nm 、 30.5 nm 、 13.5 nm 、 2.4.5MeV 的α粒子与金核(Z=79)对心碰是的最小距离是50.61014-⨯m 、与核对心碰撞的最小距离(考虑质心系运动)是3.021014-⨯m3. 氦离子He+从第一激发态跃迁到基态辐射的光子的能量石 40.8 eV ,辐射的光子使基态的氢原子电离从而放出电子,电子的动能为 eV 。
4.2D23状态的原子的磁矩为 -1.55,在Z 方向上的投影可能值为56,52,52,56-- 。
LS 耦合的朗德因子为 54。
5.锌原子的一条谱线(3PS 031→)在磁感应强度B 的磁场中发生塞满分裂,怨谱线分裂成 3 条,相邻两谱线的波数差为 93.3m1-。
6.X 射线管中的电子在20千伏地电场作用下冲击靶所产生的X 射线的最短波长为 0.062 nm.7. 一束波长为0.54nm 的单色光入射到一组晶面,在与晶面夹角为30度的方向产生一级衍射极大,该晶面的间距为 0.54 nm.8.60Nd(钕nv)的L 吸收限为0.19nm ,L 壳层能级为 -6.546 KeV ,K 壳层能级为 -35.48 KeV ,从钕原子中电离一个K 电子需做功 42 KeV 。
9. 在康普顿散射中,若入射光子的能量等于电子的静能m c2,则散射光的最大波长为 0.0160256 。
10. 已知核素41Ca 、1H 的原子质量分别是40.96228u 和1.007825u ,中子质量为1.008665u,则核素41Ca 的结合能和比结合能分别是 350.41633MeV 和 8.5467397 MeV 11.1m g238U 每分钟放出740个α粒子,其放射性活度为 1.233104⨯Bq,238U 的半衰期为4.5109⨯。
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。
高二物理原子物理试题答案及解析1.下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是A.图甲:普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一B.图乙:玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的C.图丙:卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子D.图丁:根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有粒子性【答案】AB【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一,选项A正确;玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率也是不连续的,选项B正确;卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了原子核式结构,选项C错误;根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有波动性,选项D错误;故选AB【考点】考查原子物理点评:本题难度较小,实际上本题算是一个物理史实问题,对物理史实问题要注意积累和记忆2.黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知()A.随温度升高,各种波长的辐射强度都有增加B.随温度降低,各种波长的辐射强度都有增加C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】AC【解析】黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大.故A正确,B错误.随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.故C正确,D错误.故选AC.【考点】本题考查的是学生读图的能力,点评:只要认真分析是较为容易的找出答案的.3.下列关于近代物理知识说法,你认为正确的是()A.汤姆生发现了电子,表明原子具有核式结构B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的频率太小D.按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增加【解析】卢瑟福的a粒子散射实验说明原子具有核式结构,A错;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应,B错;4.下列说法正确的有( )A.对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路B.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小C.在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强D.玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,说明玻尔提出的原子定态概念是错误的【答案】AC【解析】由于原子光谱是线状谱,而不是经典电磁理论认为的连续谱,因此否定了卢瑟福的核式结构模型,鼓励人们进一步探索新的原子结构A项正确。
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。
学年度第 学期期末考试试卷(C 卷) 系 专业 本科 级 原子物理学课程一.填空题:本大题共9小题;每小题3分,共27分。
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. .处于2S 1/2的基态钾原子,在0.40特斯拉的磁场中,若要诱导电子的自旋变换方向,则需要外加振荡电磁场的频率为Hz 。
3. 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 。
4. 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:。
5. 核子的平均结合能A E E /∆=是表示原子核 的一个物理量,E 越大,则原子核越 。
6. 从X 射线标识谱不显示 的变化,同化学 无关和光子 很大来看,可以知道,它是原子内层电子跃迁产生的。
7. 原子的d 3次壳层按泡利原理一共可以填 个电子。
8. 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 。
9.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。
二.单项选择题:本大题共6小题;每小题3分,共18分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是正确的,请把正确选项的字母填在题后的括号内。
1.碱金属原子光谱的精细结构是由于下列哪个原因引起的? (A )原子实的极化 (B )价电子的轨道贯穿效应(C )电子自旋-轨道相互作用 (D )外磁场的影响 ( )2.已知:Cu 6429,Ni 6428及Zn 6430的质量分别为:u 94934.64,u 94755.63,u 94873.63,则Cu 6429原子可发生怎样的放射性衰变(?)000548.0u m e = (A )α衰变;(B )只能发生-β衰变,不能发生+β衰变;(C )只能发生+β衰变,不能发生-β衰变;(D )既有-β衰变,又有+β衰变。
高三物理原子物理试题答案及解析1.(4分)下列说法正确的是A.原子核内部某个中子转变为质子和电子,产生的电子从原子核中发射出来,这就是β衰变B.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能C.根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能增大,核外电子的运动速度减小。
D.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性。
【答案】AD【解析】考查对原子物理相关概念的理解,原子核内部某个中子转变为质子和电子,产生的电子从原子核中发射出来,这就是β衰变,A正确;比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定放出核能,B错误;根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大;C错误;德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性,D正确;2.下列说法中正确的是A.射线的穿透能力比射线的穿透能力弱B.结合能是由于核子结合成原子核而具有的能量C.若质子、电子具有相同动能,则它们的物质波波长相等D.普朗克认为振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍【答案】AD【解析】结合能是由于核子结合成原子核而吸收的能量,B错;物质波的波长,质子和电子的质量不相等,波长不同,C错;3.已知有核反应方程,则下列说法正确的是()A.该反应属于衰变B.产物中的电子来源于的核外电子C.原子核的质量比原子核的质量大D 原子核的质量与原子核的质量相等【答案】AC【解析】由方程知,Na原子核中的一个中子变成一个质子和一个电子,所以该反应属于衰变,A对;产物中的电子是Na原子核中的一个中子反应生成的,不是来源于的核外电子,B错;因在反应中Na原子核放出了一个电子,所以原子核的质量比原子核的质量大,C对,D错。
4.6分)在下列关于近代物理知识的说法中,正确的是( )(选对一个给3分,选对两个给4分,选对三个给6分。
原子物理学试题(总7页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除原子物理学试题(A 卷)一、选择题(每小题3分,共30分)1.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内的粒子数之比为:A .4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:82.欲使处于激发态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量(eV )A.13.6B.12.09C.10.2D.3.43.已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限波长为3519埃,则Li 原子的电离电势为:4.试判断原子态:1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的?A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 15.原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为: A .B μ315; B. 0; C. B μ25; D. B μ215- 6.氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为: A.1P1; B.3S1; C .1S0; D.3P0 . 7.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。
8.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。
9.发生+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 e10.既参与强相互作用,又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有: A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题(每题4分,共20分)1.原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。
原子物理期末试题
(物理学院本科2007级用,试题共4 页。
时间2.5小时。
卷面共计100 分。
)
姓名学号班级
一、填空。
答案按序写在答题纸上,答案字数与空格长度无关(每空1分,共35分)
1.前20种元素中,原子的第一电离能最大的是___,最小的是___。
2.1895年____首次发现了X射线。
1897年___通过实验证实了电子的存在。
3.1911年____通过___实验提出了原子的核式结构模型。
4.1914年的夫兰克-赫兹实验表明了___。
1921-1927年间的戴维逊-革末实验
表明了_____。
5.若氢原子从n=7能级开始退激,在玻尔模型框架内,共可观测到___条谱线。
6.对于Li原子的 n=3 → n=2跃迁,考虑电偶极跃迁的选择定则、考虑原子
实极化和轨道贯穿效应后,该跃迁分裂为___条;进一步考虑自旋轨道相互作用后,原跃迁分裂为___条。
7.根据海森堡的不确定关系,如原子处于某能态的平均寿命为10-7 S,那么这个
能态能量的不确定度的数量级约为____电子伏特。
8.不考虑相对论效应,若电子和质子的动能都分别等于它们各自的静止质量
能,则它们的德布罗意波长之比λ电子:λ质子约为_____。
9.价电子为同科d8,按LS耦合可形成的原子态数目有___种,其中最低能量的
原子态为____。
价电子组态为sd时,可形成的原子态数目有____种。
10.双原子分子的价电子组态πδ,可形成的分子态的数目有___种,其中在分
子轴方向具有最大总角动量的分子态为____。
11.束缚态的物理波函数ψ必须满足的三个基本条件可概括为_______。
12.作为一种纯粹的假设,假设电子的固有自旋量子数为 s=1,其它量子力学规
律不变,那么L主壳层最多可容纳___个电子。
13.原子处于6G3/2态,其总轨道磁矩为____μB,总自旋磁矩为___μB,总有效磁
矩为___μB。
14.两个 J≠0的单重态之间的光谱跃迁,在磁场中发生塞曼效应。
垂直于磁场
方向观察,不同波长的塞曼谱线的数目____(填写“不确定”或者“有?种”)。
平行于磁场方向观察,不同波长的塞曼谱线的数目______。
15.双原子分子的振动能级可表示为_____,转动能级公式可表示为____,转动
轴与分子轴的几何关系为相互____,振转光谱带中____位置处谱线间隔最大,约为其它位置处相邻谱线间隔的___倍。
16.已知110Pd64是Pd同位素中最重的稳定同位素。
据此可判断112Pd的β衰变
方式为____衰变。
112Pd与114Ru70相比,半衰期更____。
17.中子和氢原子质量分别为1.008665u和1.007825u,则12C的结合能为___MeV。
18.某放射性核经过1天后有2/3发生了衰变,再经过2天后,残留的未衰变
的原子核的数量是原有数量的_____。
19.按照玻尔模型,处于第一激发态的He+与处于基态Li2+的电子轨道半径之
比为_____。
二、(6分)已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子结构
的“电子偶素”。
试计算“电子偶素”处于基态时的电离能。
三、(12分)Na原子光谱项的项值T(3S) = 4.144、T(3P) = 2.447、T(3D) = 1.227,
单位均为106 m−1。
不考虑精细结构,计算主线系的系限波长、3P态的量子数亏损。
考虑精细结构,计算3P态双层能级的间隔。
四、(13分)Z=4的Be原子的价电子之间服从LS耦合。
考虑其中一个价电子被
激发到3s态。
画出从基态至该激发态之间的原子能级图(考虑精细结构)。
在图中标出每个能级的原子态符号,以及可以发生的电偶极光谱跃迁。
指出哪些态属于亚稳态。
五、(14分)某原子中3D1→3P2的光谱跃迁在磁场中发生塞曼效应。
计算塞曼谱
线与原谱线的波数差(表达成外磁场B的函数,或者以洛仑兹单位L表示)。
画出相应的能级图以及跃迁。
六、(12分,各3、3、4、2分)针对基态Tb原子(原子序数 Z=65),(1) 写出完整
核外电子排布式;(2) 写出原子态(以上两问直接给结果,不必写中间过程);
(3) 计算Kα X 射线波数。
(4)估算K吸收限
七、(3分)根据本课程中所学过的内容(例如某些著名的效应和实验),设计出
不同类型的两种实验方法测量普朗克常数h。
(简述实验思路即可。
)
八、(5分)按照 ①连续谱、②带状谱、③ 线状谱(或分立谱) 对下述光谱或能
谱进行分类。
A 原子光谱;
B 太阳光谱;
C 分子光谱;
D 单色光照射下光电效应的光电子谱;
E 铅元素的特征X 射线谱
F 单色光照射下康普顿效应的反冲电子谱;
G 特定能量的质子进入物质后的轫致辐射谱;
H 原子核衰变产生的α粒子谱; I 原子核衰变产生的β粒子谱; J 原子核退激产生的内转换电子谱;
附录:试卷中可能会用到的参数及公式
原子质量单位:u=1.66055⨯10−27kg = 931.48 MeV/c 2; 电子静止质量m e =9.1096⨯10−31kg ; 电子静止质量能 m 0c 2 = 511 keV; 质子静止质量m p =1.6726⨯10−27kg ≈1836m e ;
玻尔磁子 μB = m
e 2 = 0.92732⨯10−23 J/T -15T eV 10788.5⋅⨯=- ; 里德堡常数R ∞ =c
h me 3202)4(2πεπ = 10973731 m −1 ; 精细结构常数:1371402==c e πεα; 真空介电常数ε0 :2290/1099.841
库仑米牛顿⋅⨯=πε;
氢原子第一玻尔半径a 1=222044me
h ππε=0.529Å; hcR=13.6 eV , hc=1.241⨯10-6eV ·m ; 康普顿散射公式提示:)cos 1(φλ-=∆mc h ; 电子的康普顿波长 ︒==A 0243.0c
m h e eC λ; 单价电子体系精细结构能级提示:)4
321
()()(44222-+----=j n n s Z Rhc n Z Rhc E ασ。