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原子物理期末试题

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一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。

1．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。

2．玻尔原子理论的三条基本假设是，，3．夫兰克-赫兹实验中用，从
而证实了原子内部能量是。

4．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：。

5．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，它的电子数是。

6．原子中分布的周期性决定了元素周期表中元素性质的周期性，各族元
素的化学性质都取决于的分布。

7．
衰变的一般方程式为：A
Z
X
放射性核素能发生
衰变的必要条件为。

8．核素3
3
5
514151416
1H，2He，2He，3Li，146C，7N，7N，8O，8O中，和
，和，是同位素；和和和和，和是镜核，和，和是同中子素。

9．一次电离的氦离子He
的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条
谱线波长分别为，，和。

原子物理学E卷试题第1页（共3页）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．关于X射线连续谱的最短波长 min，下列说法中正确的是哪个？
（A）随靶材料的质量增加而增加；（B）与靶材料的原子质量有关；（C）与靶材料的电荷数有关；
（D）与靶材料无关。

（）
2．在核反应14,p)177N( 8O中，反应能Q 1.19MeV，为使反应得以进行， 粒子的
动能至少为多少？
（A）1.19MeV （B）1.53MeV
（C）1.28MeV （D）克服库仑势，进入靶核（）3．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。

（）4．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。

（）5．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 n 1。

（）6．卢瑟福的 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。

（）
三．计算题：本大题共6小题；共55分。

答案请写在答题纸上。

1．当氢原子跃迁到激发能为10.19eV的状态上时，发射出一个波长为4840A的光子，
试求初状态的结合能及跃迁前后的量子数(hc 12.4Ke V A)。

2．试计算在B为2.5T的磁场中，钠原子的D双线所引起的塞曼分裂（已知D双线产
2生于32P3/2 32S1/2和32P。

1/2 3S1/2）
3．K原子共振线波长为7665A，主线系系限波长为2858A。

已知K原子基态为4S，
试求4S，4P谱项的量子数修正项 S, P值各为多少？（R=10970000米-1）
14．1H和01n的静止质量分别为1.007852和1.008665质量单位，算出12
6C中每核子的
平均结合能(1u 931.5MeV/c2)。

5．康普顿散射产生的散射光子，再与原子发生相互作用，当散射角 60时，无论入
射光子能量多大，散射光子总不能再产生正负电子偶，试证明之。

6．动能为1.0MeV的窄质子束垂直地射在质量厚度为1.5mg/cm2的金箔上，计数器记录
以60角散射的质子，计数器圆形输入孔的面积为1.5 cm2，离金箔散射区的距离为
10cm，输入孔对着且垂直于射到它上面的质子，试问：散射到计数器输入孔的质子数与入射到金箔的质子数之比为多少？
，其中 为质量密度，t为靶厚；已知金原子的原子序数为Z=79；原子量为A=197）。

（质量厚度定义为 m t
原子物理学E卷试题第1页（共3页）。

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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。

原子物理学期末考试试卷(E)参考答案

原子物理学期末考试试卷(E)参考答案

《原子物理学》期末考试试卷（E）参考答案(共100分) 一．填空题(每小题3分，共21分)1．7.16⨯10-3----(3分) 2．（1s2s）3S1（前面的组态可以不写）（1分）；∆S=0（或∆L=±1，或∑iil=奇⇔∑iil=偶）（1分）；亚稳（1分）。

----(3分) 3．4；1；0,1,2 ；4；1,0；2,1。

----(3分) 4．0.013nm (2分) , 8.8⨯106m⋅s-1(3分)。

----(3分) 5．密立根（2分）；电荷（1分）。

----(3分) 6．氦核24He；高速的电子；光子(波长很短的电磁波)。

(各1分)----(3分) 7．R aE=α32----(3分) 二．选择题(每小题3分, 共有27分)1.D----(3分)2.C----(3分)3.D----(3分)4.C----(3分)5.A----(3分)6.D提示：钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应，其谱线不分裂为等间距的三条谱线，故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。

----(3分)7.C----(3分)8.B----(3分)9.D----(3分)三．计算题(共5题, 共52分 )1．解：氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为z Bz B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d BB B μμμμ±=⨯±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m BZ=±⋅μB d d故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为s at m B Z d v =⨯=⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪21222μB d d (2分)式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 mkTv 3=)m (56.0104001038.131010927.03d d 3d d 232232B 2B =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=⋅⋅=--kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩（核磁矩很小，在此可忽略）， 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。

原子物理五套试题及答案

原子物理五套试题及答案

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。

原子物理试题及答案

原子物理试题及答案

原子物理试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 以下关于原子核的描述，正确的是（）。

A. 原子核由质子和中子组成B. 原子核由电子和中子组成C. 原子核由质子和电子组成D. 原子核由质子、中子和电子组成答案：A2. 卢瑟福散射实验证明了原子具有（）。

A. 核式结构B. 均匀结构C. 层状结构D. 球状结构答案：A3. 根据玻尔理论，氢原子的能级是（）。

A. 连续的B. 离散的C. 随机的D. 线性的答案：B4. 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（）。

A. 正比关系B. 反比关系C. 无关D. 非线性关系答案：A5. 康普顿散射现象表明光具有（）。

A. 波动性B. 粒子性C. 波动性和粒子性D. 既非波动性也非粒子性答案：B6. 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：B7. 元素周期表中，元素的排列顺序是根据（）。

A. 原子序数B. 原子质量C. 电子排布D. 化学性质答案：A8. 放射性衰变中，半衰期是指（）。

A. 原子核衰变一半所需的时间B. 原子核衰变全部所需的时间C. 原子核衰变四分之一所需的时间D. 原子核衰变八分之一所需的时间答案：A9. 以下哪种粒子不带电（）。

A. 质子B. 中子C. 电子D. 正电子答案：B10. 原子核的结合能是指（）。

A. 将原子核分离成单个核子所需的能量B. 将原子核结合成一个整体所需的能量C. 原子核内部核子之间的相互作用能D. 原子核内部核子的动能答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 原子物理学中，原子的核外电子排布遵循______原理和______原理。

答案：泡利不相容；洪特规则2. 根据德布罗意假说，物质波的波长λ与动量p之间的关系为λ=______。

答案：h/p3. 原子核的放射性衰变有三种类型：α衰变、β衰变和______。

答案：γ衰变4. 原子核的比结合能是指______与______的比值。