原子物理试卷及答案

一、选择题
1、光电效应证明光具有（A）
A.粒子性
B.波动性
C.波粒二象性
2、正确表示坐标与动量的不确定性关系（B）
≥h/2 B.▽X▽Px≥h/2 C. ▽X▽Px≤h/2
A. ▽X▽P
y
3、1911年着名物理学家卢瑟福为探索原子的内部结构进行了实验。

在用一束带正电的、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔时发现：（1）大多数α粒子能穿透而不改变原来的运动方向；（2）一小部分α粒子改变了原来的运动方向；（3）有极少部分α粒子被弹了回来。

下列对原子结构的认识错误的是（D）。

A．原子核体积很小
B．原子核带正电
C．原子内部有很大的空间
D．原子是实心的球体．
4、如图所示，高速运动的α粒子被位于O点的重原子核散射，实线表示α粒子运动的轨迹，M、N和Q为轨迹上的三点，N点离核最近，Q点比M点离核更远，则（B）。

A.α粒子在M点的速率比在Q点的大
B.三点中，α粒子在N点的电势能最大
C.在重核产生的电场中，M点的电势比Q点的低
D.α粒子从M点运动到Q点，电场力对它做的总功为负功
5、根据量子力学原理，氢原子中电子绕核运动动量矩的最小值为（D）
A. 3 B .1 C.2. D.0
6、标志电子态的量子数各表示的意义下面哪一个是正确的（D ） ? A 、n 为轨道量子数? B 、l 为主量子数? C 、S 为轨道取向量子数?
D 、m 1 m 2,分别为轨道和自旋空间取向量子数
7、铍（Be ）原子若处于第一激发态,则其电子组态：( D )
A.2s2s ；
B.2s3p ；
C.1s2p;
D.2s2p
8、设原子的两个价电子是d 电子和f 电子,在L-S 耦合下可能的原子态有：( D )
A.9个
B.12个
C.15个
D.20个
9、在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（Rn 22286），由于衰变它放射出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42：1，那么氡核的衰变方程应是下列方程的哪一个。

（ B ） A.
B.
C.
D.
10、自然界中原子核结合能大小情况下面那一种是错误的（ B ） A.在中等质量数（40—120）之间的那些原子核中核子的平均结合能较大，并在8.6MeV 左右。

B.质量数在30以上原子核中，核子的平均结合能显出随A 值有周期性变化，最大值落在A 等于8的倍数上。

C.质量数在30以上原子核中，核子的平均结合能变化不大。

D.质量数在30以下原子核中，核子的平均结合能显出随A值有周期性变化，
最大值落在A等于4的倍数上。

二、填空题
1、在可见光、无线电波、γ射线、x射线、红外线、紫外线中，最容易发生衍射的是无线电波，粒子性最明显的是γ射线，热效应最显着的是红外线。

2、红外线、可见光、紫外线是由原子的外层电子受激发产生的； x射线是由原子的内层电子受激发产生的，γ射线则是由原子核受激发产生的。

3、夫兰克-赫兹用实验中用电子碰撞原子，测定了使原子激发的“激发电势“，从而证实了原子内部能量是量子化的。

4、波函数的标准条件为：（1）波函数可归一化、（2）波函数的单模值、（3）波函数有限。

5、泡利不相容原理指：
在一个全同粒子系中,不可能有两个全同的费米子处于同一个单粒子态，它给予了量子力学的解释。

6、史特恩-盖拉赫实验现象，原子束在相片上得到（答案：两个对称分立的黑斑）证实了空间量子化的现象。

7、电子的轨道磁距与轨道角动量的比值为。

（）
8、某原子的两个电子态处于2s2p组态，按LS耦合构成的原子态个数为__4__个，按jj耦合可形成的原子态个数为___1___个，j的值分别为__0,1,2_。

9、衰变常数λ= 。

答案：
10、β衰变的三种形式是、、。

答案：放出负电子，放出正电子，原子核俘获核外电子。

三、简答题
写出下列物理量的符号及其推荐值（用国际单位制）：真空的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数和波尔的三个基本假设。

C=2.998x108 m/s h=6.63x10-34 J*s a 1=0.529x10-10 m μB =5.788x10-5 eV/T k B =1.38x10-23 J/K 波尔的三个基本假设：
a. 定态假设 能量为分立状态E1,E2,E3…..
b. 频率条件 h ν=E n - E m
c. 角动量量子化条件 m e vr=nh/2л
四、计算题
1．铯的逸出功为1.9eV,试求: (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长;
(2)如果要得到能量为1.5eV 的光电子,必须使用多大波长的光照射?
解：(1) 由爱因斯坦光电效应公式w h mv -=ν2
2
1知,铯的光电效应阈频率为: 阈值波长: m)(1054.610
585.41037
14
800-⨯=⨯⨯==νλc
(2) J 101.63.4eV 4.3eV 5.1eV 9.12
119-2
0⨯⨯==+=+
=mv w h ν 故: m )(10656.310
6.14.31031063.67
19
834---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===ννλh hc c
2、计算氢原子基态电子的轨道角动量，线速度。

解：已知 m e =9.11x10 -31kg h=6.626x10-34J.S r 1=0.529x10-10m 基态n=1
L 1=nh/2π=6.626x10-34/2π=1.055 x10-34 J .S
V 1=L 1/(m e r 1)=1.055 x10-34/(9.11x10-31x0.529x10-10)=2.19x106 m/s
3、K 原子共振线波长7665ο
A ，主线系的系限波长为2858ο
A 。

已知K 原子的基态4S 。

试求4S 、4P 谱项的量子数修正项p s ∆∆,值各为多少？
解：由题意知：P P s p p v T A A λλλο
ο
/1~,2858,76654max
====∞∞
由2
4)
4(s R
T S ∆-=
，得：S k T R s 4/4=∆- 设R R K ≈,则有max
41
1
,229.2P P P T s λλ-
=
=∆∞
与上类似
4、Pb 原子基态的两个电子都在6p 轨道，若其中一个价电子被激发到7s 轨道，而其价电子间相互作用属于j-j 耦合。

问此Pb 原子有哪几种可能状态。

解：铅原子的基态为6p6p3 P
0（6p6p构成的原子态有1S
;3P
2，1，0
;1D
2
）;激发态
6p7s的两个电子量数 l
1=1，S
1
=1/2 ；l
2
=0 ，S
2
=1/2 由j-j耦合可得：j
1
=3/2 ，
1/2 ；j
2
=1/2.
由j
1=1/2 ，j
2
=1/2 得j=1,0 构成（1/2,1/2）
1
，（1/2,1/2）
两个原子态；
J 1=3/2 ，j
2
=1/2 得j=1,0 构成（3/2,1/2）
1
，（3/2,1/2）
两个原子态；可见，
共有4个不同的原子态。