陈宏芳原子物理答案第五章

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陈宏芳原子物理答案第五章

5-1．对于一个正电子和负电子所组成的原子体系（电子偶素），试求出：a) 在基态时粒子之间的距离；b) 电离电势和第一激发电势；c) 里德伯常数和共振线（指第一激发态和基态间的跃迁辐射）的波长．解：电子偶的约化质量为 μ = 公式．
me m = e ．以此取代 me 代入玻尔理论的相关 1 + me me 2
e
⎛1 1⎞ 3 ⎜ 2 − 2 ⎟ = Rme ， ⎝1 2 ⎠ 4
共振线波长为 λ = 1 ν ≈ 243 nm ．
5-2．设氢原子原来是静止的．求当由 n = 4 的态直接跃迁到 n = 1 的态时原子的反
冲速度、发射光子的波长，并给出与不考虑反冲时光子的波长的差别．解：原子静能等于质子和电子的静能、相对运动动能和相互作用势能之和，因而氢原子处于第 n 定态时，静能为 En ,0 = ( me + mp ) c 2 + En ，其中 En = −
1 e2 ． 2n 2 4πε 0 a0
设发射光子和反冲原子的动量分别为 p 和 pA ，则根据发射光子过程动量守
2 2 2 恒 p + pA = 0 ，有 pA = p ．结合能量守恒 E4,0 = pc + pA c + E1,0 ，易得光子动量
大小为 p =
E4,0 − E1,0 ⎛ E4,0 − E1,0 ⎞ 1− ．由于 E4,0 − E1,0 = E4 − E1 ( me + mp ) c 2 ，光 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ c 2 E4,0 ⎠ ⎝
a) 基态粒子距离为 r1 = a0 =
4 πε 0 = 2 ≈ 0.106 nm ． μ e2
b) 基态、第一激发态和电离态（ n → ∞ ）能量为 E1 = −

(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。

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。

【单元练】2021年高中物理选修3第五章【原子核】知识点复习(答案解析)(1)

一、选择题1．下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的B ．23892U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和2次β衰变C ．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D ．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流C 解析：CA ．卢瑟福通过对α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，并不是提出来了原子核是由质子和中子组成的，故A 错误；B ．经过1次α衰变和1次β衰变，则质量数减小4，而质子减小1，因此23892U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和1次β衰变，故B 错误；C ．中子与质子结合成氘核的过程中能释放能量，故C 正确；D ．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故D 错误。

故选C 。

2．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。

请据此猜测“玉兔号”所用核能电池有可能采纳的核反应方程是（）A ．32411120H H He n +→+B ．235114192192056360U n Ba kr 3n +→++C ．238238094951Pu Am e -→+D ．274301132150Al He P n +→+ C解析：CA ．是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于各种实验研究阶段，故A 项不合题意；B ．是裂变反应，虽然实现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高还不能小型化，故B 项不合题意；C ．是人工放射性同位素的衰变反应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C 项符合题意；D ．是人工核反应，需要高能α粒子，故D 项不合题意。

故选C 。

3．下列说法正确的是A ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法B ．平均速度、瞬时速度以及加速度，是牛顿首先建立起来的C ．自然界的四个基本相互作用是：强相互作用、万有引力、弹力、电磁相互作用D ．根据速度定义式v ＝x t ∆∆，当△t 极短时，xt∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了物理的极限法DA ．用质点来代替物体的方法是等效思想方法，故A 错误；B ．我们所学的概念，诸如平均速度，瞬时速度以及加速度等，是伽利略首先建立起来的，故B 错误；C ．四个基本相互作用是：强相互作用、弱相互作用、万有引力、和电磁相互作用，故C 错误；D ．根据速度定义式v ＝x t ∆∆，当△t 极短时，x t∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了物理的极限法，故D 正确；故选D 。

原子物理学课后答案

第一章原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的粒子是放射性物质镭放射的，其动能为电子伏特。散射物质是原子序数的金箔。试问散射角所对应的瞄准距离多大？解：根据卢瑟福散射公式：得到：米式中是粒子的功能。 1.2已知散射角为的粒子与散射核的最短距离为，试问上题粒子与散射的金原子核之间的最短距离多大？解：将1.1题中各量代入的表达式，得：米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。根据上面的分析可得：
速度：米/秒加速度： 2.2 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。解：电离能为，把氢原子的能级公式代入，得：=13.60电子伏特。电离电势：伏特第一激发能：电子伏特第一激发电势：伏特 2.3 用能量为12.5电子伏特的电子去激发基态氢原子，问受激发的氢原子向低能基跃迁时，会出现那些波长的光谱线？解：把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是：其中电子伏特电子伏特电子伏特电子伏特其中小于12.5电子伏特，大于12.5电子伏特。可见，具有12.5电子伏特能量的电子不足以把基态氢原子激发到的能级上去，所以只能出现的能级间的跃迁。跃迁时可能发出的光谱线的波长为： 2.4 试估算一次电离的氦离子、二次电离的锂离子的第一玻尔轨道
1.8 设想铅（Z=82）原子的正电荷不是集中在很小的核上，而是均匀分布在半径约为米的球形原子内，如果有能量为电子伏特的粒子射向这样一个“原子”，试通过计算论证这样的粒子不可能被具有上述设想结构的原子产生散射角大于的散射。这个结论与卢瑟福实验结果差的很远，这说明原子的汤姆逊模型是不能成立的（原子中电子的影响可以忽略）。

原子物理习题解答.docx

第一章原子的基本状况1. 1若卢瑟福散射用的a 粒子是放射性物质镭C'放射的，其动能为7.68x106电子伏特。

散射物质是原子序数Z = 79的金箔。

试问散射角0 = 150°所对应的瞄准距离b 多大？解：根据卢瑟福散射公式，ctg -f- = 4左弓 -------------- z - b = 4TZ ^O ------------ 号-h2° 2N°2 ° N°2得到：b —Zebg 号 9：〈i09.79x(1.60x10*)2内哗4/r£0K a7.68xl06xl.6xl0 19式中K a =}Mv~是a 粒子的功能。

1.2已知散射角为。

的a 粒子与散射核的最短距离为12, 2 ]r m =( -------------- ) ---------- (1+~ ,试问上题a 粒子与散射的金原子核之间的最短距离4TZ N O Afv sm 号r,n 多大？/ 1 、2Z°2 1 、解：将1.1题中各量代入匕”的表达式，得：上in=(—)亏亍(1 + 一 y V JL v sin—C “9 2x79x(1.60x10-19)2 1 、_ x x 2x7.68x1()6x1.60x10-19 *( 'in75°) =3.01 x 10 14m1.3若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。

问质子与金箔。

问质子与金箔原子核可能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的兔核(氤核带一个+e 电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核)代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180。

当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

故有：写in NO?由上式看出：谿n 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量和相同电荷的兔核代替质子时，其与靶核作用的最小距离仍为1.14xl0-13m o1.4针放射的一种a 粒子的速度为1.597x107米/秒，正面垂直入射于厚度为10日米、密度为 1.932X104公斤米3的金箔。

原子物理学第四,五,六,七章课后习题答案-推荐下载

原子的基态为 4S. 试求 4S 、4P 谱项的量子数修正项∆S 、∆P 值各为多少？
K 原子的主线系波数
~
p n
n ,
~

R (4 S )2
1 p
~
p n

~

1 2.858 107
~
T4S 3.4990 106 m 1
而
T4S
所以 4 S
R T4P
1.3046 106 m1
第五章多电子原子
1. He 原子的两个电子处在 2p3d 电子组态.问可能组成哪几种原子态?用
原子态的符号表示之.已知电子间是 LS 耦合.
解：p 电子的轨道角动量和自旋角动量量子数分别为 l1 1,
d 电子的轨道角动量和自旋角动量量子数分别为 l1

R (4 S )2
R R 1.0973731107 m1
4 S 1.7709
S 2.2291
R (n P )2
R (4 S )2
R T4S
m 1
,
n 4,5,
3.4990 106 m1
K 原子共振线为主线系第一条线, 是原子从 4P 到 4S 跃迁产生的光
1.2206 106 m1
~
f 1
T3D
T4F

1 1.8459 106 m
T4F T3D 5.4174 105 m 1 6.8496 105 m 1

5.4174 105 m 1
3. K 原子共振线波长为 7665Å，主线系系限波长为 2858Å. 已知 K
第四章碱金属原子
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沪教版高中物理第5章原子世界探秘课后练习、课时练习

一、单选题(选择题)1. 光子的发射和吸收过程是（）A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B．原子不能从低能级向高能级跃迁C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量可大于始、末两个能级的能量差值2. 下列关于物理学发展史和单位制的说法正确的是（）A．物理学家汤姆孙经过多次实验，比较准确地测定了电子的电荷量B．韦伯不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像C．kg、m、s、C都是国际单位制中的基本单位D．功的单位用国际单位制中基本单位可书写为kg•m2/s23. 根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则（）A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越大C．原子能级的能量越小D．电子的电势能越大4. 氢原子能级如图甲所示，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁。

产生的光照射到图乙所示的真空管，阴极K材料为钠，其逸出功为2.29eV，发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，则（）A．跃迁中，有4种频率的光可以使阴极K发生光电效应B．由n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子波长最长C．当滑片P调至最左端时，电流表的示数为零D．由n=4能级跃迁到n=1能级时，该氢原子能量增大5. 在卢瑟福的粒子散射实验中，使极少数粒子发生大角度偏转的力是（）A．弹力B．核力C．分子力D．电场力6. 如图为玻尔的氢原子能级图，一群处于n=3激发态的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法正确的是（）A．由n=3能级跃迁到n=2能级时发出光子的波长最长B．氢原子跃迁时可以发出连续光谱C．核外电子的轨道半径增大，动能减小D．一共能发出2种频率的谱线7. 氢原子能级如图，一群氢原子处于n=4能级上。

当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射光的波长为1884nm，下列判断正确的是（）A．一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，最多产生4种谱线B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子吸收能量C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长大于1884nmD．用从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光照射W逸=6.34eV的铂，能发生光电效应8. 下列关于物理知识在生活中的应用，说法正确的是（）A．日常生活中我们接收到的可见光是原子核受到激发而产生的B．弯曲的盘山公路建成外高内低是为了汽车在行进中由重力的下滑力提供向心力，不再需要摩擦力C．高大建筑物上的避雷针是为了在电闪雷鸣时排斥雷击，从而达到保护整个建筑物的目的D．雨天后的彩虹是光的折射现象，把太阳光这种白光分解成了彩色光9. 20世纪初，丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，提出自己的原子结构假说。

人教版初中高中物理选修三第五章《原子核》(含答案解析)

一、选择题1．一静止的铀核放出一个 α粒子衰变成钍核，衰变方程为238234492902U Th He →+，下列说法正确的是（）A ．23892U 中含有42HeB ．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C ．衰变后 α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量D ．200 个铀核经过一个半衰期后就只剩下 100 个铀核 2．下列说法正确的是（） A ．2382349290U Th X →+中X 为电子，核反应类型为β衰变B ．234112H+H He+Y →中Y 为中子，核反应类型为人工核转变C ．2351136909205438U+n Xe+Sr+K →，其中K 为10个中子，核反应类型为重核裂变 D ．14417728N+He O+Z →，其中Z 为氢核，核反应类型为轻核聚变3．下列说法中正确的是（）A ．机械波和光有波动性，实物粒子不具有波动性B ．用弧光灯发出紫外线照射锌板并发生光电效应后，锌板带正电C ．由于核聚变需要很高的环境温度，21H 和31H 发生聚变过程中是需要从外界吸收能量的 D ．构成物体的质量是守恒不变的4．钴－60放射性的应用非常广泛，几乎遍及各行各业。

在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐射保藏与保鲜等；在医学上，常用于癌和肿瘤的放射治疗。

一个钴60原子核（6027Co ）放出一个β粒子后衰变成一个镍核（6028Ni ），并伴随产生了γ射线。

已知钴60的半衰期为5.27年，该反应中钴核、β粒子、镍核的质量分别为m 1、m 2、m 3。

下列说法正确的（） A ．核反应中释放的能量为(m 1—m 2－m 3)c 2 B ．核反应中释放出的γ射线的穿透本领比β粒子弱C ．若有16个钴60原子核，经过5.27年后只剩下8个钴60原子核D ．β粒子是钴原子核外的电子电离形成的 5．下列说法正确的是A ．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法B ．平均速度、瞬时速度以及加速度，是牛顿首先建立起来的C ．自然界的四个基本相互作用是：强相互作用、万有引力、弹力、电磁相互作用D ．根据速度定义式v ＝x t ∆∆，当△t 极短时，x t∆∆就可以表示物体在t 时刻的瞬时速度，该定义应用了物理的极限法6．质子和中子质量分别为m 1和m 2，当它们结合成氘核时，产生能量E ，并以γ射线的形式放出．已知普朗克常数为h ，真空中的光速为c ，则氘核的质量和γ射线的频率的表达式分别为（） A ．122(),E E m m c h -+ B ．122(),E Em m c h+- C ．122(),E h m m c E++ D ．122(),E E m m c h++ 7．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是141242H He X →+，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X 的质量分别为1m 、2m 、3m ，真空中的光速为c ．下列说法中正确的是A ．方程中的X 表示中子(10n) B ．方程中的X 表示电子(01-e)C ．这个核反应中质量亏损124m m m ∆=-D ．这个核反应中释放的核能2123(42)E m m m c ∆=--8．如图是核子平均质量与原子序数Z 的关系图象，下列说法中错误的是( )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核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C ．图中原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量 D ．图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能9．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素．下列有关放射性知识的说法中，正确的是 A ．β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱B ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的C ．氡的半衰期为3.8天，若有4个氡原子核，则经3.8天后就一定只剩下2个氡原子核D ．23892U 衰变成20682P b 要经过4次β衰变和8次α衰变10．下列说法正确的是A ．天然放射现象的发现揭示了原子具有核式结构B ．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小C ．原子核发生β衰变后原子序数不变D ．人工放射性同位素的半衰期比天然放射性物质短的多，因此放射性废料容易处理 11．关于天然放射线性质的说法正确的是（） A ．γ射线就是中子流B ．α射线有较强的穿透性C ．β射线是高速电子流D ．电离本领最强的是γ射线12．一个静止的原子核a bX 经α衰变放出一个α粒子并生成一个新核，α粒子的动能为E 0．设衰变时产生的能量全部变成α粒子和新核的动能，则在此衰变过程中的质量亏损为（）A ．02E cB ．()024E a c -C ．()024a E c - D ．()024aE a c -13．在β衰变中放出的电子来自( ) A ．原子核外轨道上的电子 B ．原子核内所含的电子C ．原子核内中子变成质子时放出的电子D ．原子核内质子变成中子时放出的电子14．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有（） A ．23892U→23490Th ＋42He 是α衰变 B ．147N ＋42He→178O ＋11H 是轻核聚变 C ．21H ＋31H→42He ＋10n 是β衰变 D ．8234Se→8236Kr ＋201-e 是重核裂变 15．23490Th 原子核静止在匀强磁场中的a 点，某一时刻发生衰变，产生如图所示的1和2两个圆轨迹，由此可以判断（）A ．发生的是α衰变B ．衰变后新核的运动方向向右C ．轨迹1是衰变后新核的轨迹D ．两圆轨迹半径之比为R 1：R 2=90：1二、填空题16．一静止的氡核22286Rn 衰变为钋核21884Po 和α粒子，其中22280Rn 、21884Po 、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，设释放的核能全部转化钋核和α粒子的动能： (1)写出衰变方程式______； (2)求α粒子的动能______。

原子物理第五章习题资料讲解

原子物理第五章习题精品资料第五章习题 1,2 参考答案 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?解 : 第一个电子电离是所需的能量为电子的结合能,即: E 1 = 24.5eV第二个电子电离过程 ,可以认为是类氢离子的电离,需要的能量为 :11∞ = Rhcz 2 = 22⋅13.6eV = 54.4eVE 2 = hv =1n ∞所以两个电子逐一电离时外界提供的能量为 :E = E 1 + E 2 = 24.5eV + 54.4eV = 78.9eV5-2 计算 4D 3/2 态的 L ·S .(参阅 4.4.205)分析要点:L 与 S 的点积,是两矢量的点积,可以用矢量三角形的方法,用其他矢量的模来表示;也可以求出两矢量模再乘其夹角的余弦.解：依题意知，L =2，S =3/2，J =3/2J =S +LJ 2=S 2+L 2+2S ·L据：5-3 对于 S =1/2，和 L =2，试计算 L ·S 的可能值。

要点分析:矢量点积解法同 5-2.解：依题意知，L =2，S =1/2可求出 J =L ±1/2=2±1/2=3/2，5/2 有两个值。

因此当 J =3/2 时有：精品资料1仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢= 1 [J (J +1) − S (S +1) − L (L +1)]ℏ2 L ⋅ S 322= 1 [ 3 ( 3 +1) − 1 ( 1 +1) − 2(2 +1)]ℏ 2据：2 2 2 2 2= − 3 ℏ 22而当 J =5/2 时有：= 1 [J (J +1) − S (S +1) − L (L +1)]ℏ2L ⋅ S 522= 1 [ 5 ( 5 +1) − 1 ( 1 +1) − 2(2 +1)]ℏ 2据：2 2 2 2 2= ℏ2 3 ℏ2故可能值有两个− ℏ 2，25-4 试求 3F 2 态的总角动量和轨道角动量之间的夹角。

原子物理第五章习题

第五章习题 1,2 参考答案 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?解 : 第一个电子电离是所需的能量为电子的结合能,即: E 1 = 24.5eV第二个电子电离过程 ,可以认为是类氢离子的电离,需要的能量为 :11∞ = Rhcz 2 = 22⋅13.6eV = 54.4eVE 2 = hv =1n ∞所以两个电子逐一电离时外界提供的能量为 :E = E 1 + E 2 = 24.5eV + 54.4eV = 78.9eV5-2 计算 4D 3/2 态的 L ·S .(参阅 4.4.205)分析要点:L 与 S 的点积,是两矢量的点积,可以用矢量三角形的方法,用其他矢量的模来表示;也可以求出两矢量模再乘其夹角的余弦.解：依题意知，L =2，S =3/2，J =3/2J =S +LJ 2=S 2+L 2+2S ·L= 1 [J (J +1) − S (S +1) − L (L +1)]ℏ2L ⋅ S2= 1 [ 3 ( 3 +1) − 3 ( 3+1) − 2(2 +1)]ℏ2据：2 2 22 2= −3ℏ25-3 对于 S =1/2，和 L =2，试计算 L ·S 的可能值。

要点分析:矢量点积解法同 5-2.解：依题意知，L =2，S =1/2可求出 J =L ±1/2=2±1/2=3/2，5/2 有两个值。

因此当 J =3/2 时有：1= 1 [J (J +1) − S (S +1) − L (L +1)]ℏ2 L ⋅ S 322= 1 [ 3 ( 3 +1) − 1 ( 1 +1) − 2(2 +1)]ℏ2 据：2 2 2 2 2= − 3 ℏ 22而当 J =5/2 时有：= 1 [J (J +1) − S (S +1) − L (L +1)]ℏ2L ⋅ S 522=1 [ 5 ( 5 +1) − 1 ( 1 +1) − 2(2 +1)]ℏ 2据：2 2 2 2 2= ℏ23 ℏ2故可能值有两个− ℏ 2 ，25-4 试求 3F 2 态的总角动量和轨道角动量之间的夹角。

(人教版)石家庄高中物理选修三第五章《原子核》经典练习(答案解析)

一、选择题1．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（） A ．天然放射现象说明原子核内部有电子B ．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子C ．平均结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定D ．放射性元素的半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关 2．以下说法正确的是（）A ．α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．氢弹利用了核聚变反应D ．查德威克发现了质子3．一静止的铀核放出一个 α粒子衰变成钍核，衰变方程为238234492902U Th He →+，下列说法正确的是（）A ．23892U 中含有42HeB ．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小C ．衰变后 α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量D ．200 个铀核经过一个半衰期后就只剩下 100 个铀核 4．下列说法中正确的是（） A ．钍的半衰期为24天。

1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 5．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P ，放出一个正电子后变成原子核3014Si ，在图中近似反映正电子和Si 核轨迹的图是（）A ．B ．C ．D ．6．关于天然放射线性质的说法正确的是（）A ．γ射线就是中子流B ．α射线有较强的穿透性C ．电离本领最强的是γ射线D ．β射线是高速电子流 7．下列叙述中正确的是A ．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量B ．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律C ．美国科学家密立根通过油滴实验，测定出电子的荷质比D ．卢瑟福发现了质子，查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子8．本题用大写字母代表原子核，E 经α衰变边长F ，再经β衰变变成G ，再经α衰变成为H ，上述系列衰变可记为下式：E F G βαα→→→H ；另一系列衰变如下：P Q R S ββα→→→，已知P 是F 的同位素，则下列判断正确的是( )A ．Q 是G 的同位素，R 是H 的同位素B ．R 是G 的同位素，S 是H 的同位素C ．R 是E 的同位素，S 是F 的同位素D ．Q 是E 的同位素，R 是F 的同位素 9．由于放射性元素23793Np 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知23793Np 经过一系列α衰变和β衰变后变成20983Bi ，下列论断中正确的是（）A ．衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒B ．20983Bi 的原子核比23793Np 的原子核少28个中子C ．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D ．经过两个半衰期后含有23793Np 的矿石的质量将变为原来的四分之一10．在β衰变中放出的电子来自( ) A ．原子核外轨道上的电子 B ．原子核内所含的电子C ．原子核内中子变成质子时放出的电子D ．原子核内质子变成中子时放出的电子11．研究表明，中子（10n ）发生β衰变后转化成质子和电子，同时放出质量可视为零的反中微子e ν。

(人教版)长春高中物理选修三第五章《原子核》经典题(答案解析)

一、选择题1．以下说法正确的是（）A ．α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B ．β射线是由原子核外电子电离产生C ．氢弹利用了核聚变反应D ．查德威克发现了质子2．下列说法正确的是（）A ．23892U 衰变为22286Rn 要经过4次α衰变和2次β衰变B ．衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的C ．查德威克发现了中子，并第一次实现了人工合成放射性同位素D ．汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并准确测出了电子的电荷量3．现有核电站是利用核能发电，对于缓解能源危机起到了重要作用。

我们现在利用核能发电主要是利用了（）A ．重核的裂变B ．轻核的聚变C ．两种方式共存D ．核能发电对环境污染严重4．一个中子与一个质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q 1，两个氘核发生核反应生成一个氦核，氘核聚变反应方程是22311120H H He n +→+。

该反应放出的能量为Q 2，聚变反应中生成氦核的比结合能（）A ．123Q Q +B ．12 3Q Q -C ．122 3Q Q +D ．212 3Q Q + 5．朝鲜“核危机”举世瞩目，其焦点问题就是朝鲜核电站采用的是轻水堆还是重水堆．因为重水堆核电站在发电的同时还可以产出供研制核武器的钚23994u P 这种23994u P 由铀23992U 衰变而产生．则下列判断中正确的是（）A ．23994u P 与23992U 具有相同的中子数B ．23994u P 与23992U 核内具有相同的质子数C ． 23992U 经过2次β衰变产生23994u PD ． 23992U 经过1次α衰变产生23994u P6．K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。

一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径K R -与πR -之比为2∶1，如图所示，0π介子的轨迹未画出，由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为（）A ．1∶1B ．1∶2C ．1∶3D ．1∶67．根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是（）A ．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个氡原子核B ．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的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 ．放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子8．如图是核子平均质量与原子序数Z 的关系图象，下列说法中错误的是( )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核电荷数和质量数守恒，其放射线在磁场中不偏转的是γ射线C ．图中原子核D 和E 聚变成原子核F 要吸收能量D ．图中原子核A 裂变成原子核B 和C 要放出核能9．有一钚的同位素23994Pu 核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出x 粒子后，变成铀（U ）的一个同位素原子核．铀核与x 粒子在该磁场中的旋转半径之比为1：46，则（）A ．放出的x 粒子是42HeB ．放出的x 粒子是01e -C ．该核反应是β衰变反应D ．x 粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等 10．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为448224He He Be γ+→+ .以下说法正确的是( )A ．该核反应为裂变反应B ．热核反应中有质量亏损C ．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的D．任意原子核内的质子数和中子数总是相等的11．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构A．粒子的散射实验B．天然放射现象C．阴极射线的发现D．X射线的发现12．23892U变成20682Pb要经过m次衰变、n次衰变，中子数减少的个数为q，则（）A．m=8，n=6，q=32B．m=6，n=8，q=32C．m=8，n=6，q=22D．m=6，n=8，q=2213．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了A．1位B．2位C．3位D．4位14．下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固15．关于原子核，下列说法正确的是（）A．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子B．核反应堆利用镉棒吸收中子控制核反应速度C．轻核的聚变反应可以在任何温度下进行D．一切核反应都只释放核能二、填空题16．正电子发射计算机断层显像（PET）的基本原理是：将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程。

(常考题)人教版高中物理选修三第五章《原子核》检测卷(答案解析)(4)

一、选择题1．(0分)[ID ：130924]以下说法正确的是（） A ．α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的 B ．β射线是由原子核外电子电离产生 C ．氢弹利用了核聚变反应 D ．查德威克发现了质子2．(0分)[ID ：130912]下列说法正确的是（） A ．23892U 衰变为22286Rn 要经过4次α衰变和2次β衰变B ．衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的C ．查德威克发现了中子，并第一次实现了人工合成放射性同位素D ．汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并准确测出了电子的电荷量 3．(0分)[ID ：130910]下列说法中正确的是（） A ．钍的半衰期为24天。

1g 钍23490Th 经过 120 天后还剩0.2g 钍B ．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，延长入射光照射时间，光电子的最大初动能不会变化 C ．放射性同位素23490Th 经α、β衰变会生成22286Rn ，其中经过了2次α衰变和 3 次β衰变D ．大量处于n =4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子 4．(0分)[ID ：130898]静止的氡核弱22286Rn 放出α粒子后变成钋核21884Po ，α粒子动能为k E α.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中的光速为c ，则该反应中的质量亏损为 A ．24218k E c α⋅ B ．0 C ．2222218k E c α⋅ D ．2218222k E c α⋅ 5．(0分)[ID ：130883]下列说法中正确的是（）A ．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所形成的，原子发生一次β衰变，原子序数增加1B ．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C ．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小D ．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，核外电子动能增大，氢原子总能量减少6．(0分)[ID ：130875]在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核X 的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为7∶1，碳14的衰变方程是( ) A ．14410624C He X →+ B ．14115606C e X -→+ C ．1414617C e X -→+D ．14212615C H X →+7．(0分)[ID ：130868]下列说法正确的是A ．原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和B ．γ射线的穿透能力很强，甚至能穿透几厘米厚的铅板C ．在天然放射现象中放出的β射线是原子的内层电子受激后辐射出来的D ．镭226衰变为氡222的半衰期是1620年，也就是说100个镭核经过1620年后一定还剩下50个镭226没有发生衰变8．(0分)[ID ：130865]某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为，112131671H+C N+Q →，115121762H+N C+X+Q →，方程式中Q 1，Q 2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：A ．X 是32He ，Q 2>Q 1B ．X 是42He ，Q 2>Q 1 C ．X 是32He ，Q 2<Q 1D ．X 是42He ，Q 2<Q 19．(0分)[ID ：130860]2411Na 是人工产生的放射性元素，2411Na 产生后会自发的衰变为2412Mg 。

上海弘文学校高中物理选修三第五章《原子核》经典练习题(含解析)

一、选择题1．下列有关原子、原子核的说法中正确的是（）A ．天然放射现象说明原子核内部有电子B ．卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子核内存在中子C ．平均结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定D ．放射性元素的半衰期与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关2．天然放射性元素在衰变过程中会辐射α射线、β射线和γ射线。

关于原子核衰变，下列说法中正确的是（）A ．β射线来源于原子的核外电子B ．γ射线可以用来探测金属部件内部的缺陷C ．放射性原子核衰变成新核，原子核的比结合能减小D ．1000个半衰期为2h 的某放射性同位素，经6h 还剩125个3．下列关于原子和原子核的说法正确的是（）A ．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的B ．23892U （铀)衰变为23491Pa （镤)要经过1次α衰变和2次β衰变C ．质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D ．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流4．下列说法正确的是（）A ．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构B ．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能C ．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越大D ．质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m 1＋m 2－m 3)c 2(c 表示真空中的光速)5．放射性同位素14C 在考古中有重要应用，只要测得该化石中14C 残存量，就可推算出化石的年代，为研究14C 的衰变规律，将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切圆，圆的半径之比R ：r =7：1，如图所示，那么14C 的衰变方程式应是（）A ．14104642C Be+He →B ．14140651C Be+e →C ．14140671C N+e -→D ．14131651C B+H → 6．关于天然放射线性质的说法正确的是（）A ．γ射线就是中子流B ．α射线有较强的穿透性C ．电离本领最强的是γ射线D ．β射线是高速电子流7．下列说法正确的是（）A．某种频率的光照射金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加B．在核反应堆中，镉棒的作用是使快中子变为慢中子C．结合能越大，原子核越稳定D．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同8．某原子核A先进行一次β衰变变成原子核B，再进行一次α衰变变成原子核C，则（）A．核C的质子数比核A的质子数少2B．核A的质量数减核C的质量数等于3C．核A的中子数减核C的中子数等于3D．核A的中子数减核C的中子数等于59．下列说法中正确的是（）A．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所形成的，原子发生一次β衰变，原子序数增加1B．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C．温度升高，放射性元素衰变的半衰期减小D．氢原子从较高的激发态跃迁到较低的激发态时，核外电子动能增大，氢原子总能量减少10．下列说法中正确的是（）A．结合能越大的原子核越稳定B．某放射性元素经12天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为4天C．氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能减小D．β衰变所释放的电子是原子核外电子电离所形成的11．23892U变成20682Pb要经过m次衰变、n次衰变，中子数减少的个数为q，则（）A．m=8，n=6，q=32B．m=6，n=8，q=32C．m=8，n=6，q=22D．m=6，n=8，q=2212．钍核23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后变成铅核，则A．铅核的符号为20882Pb，它比23290Th少8个中子B．铅核的符号为20478Pb，它比23290Th少16个中子C．铅核的符号为20882Pb，它比23290Th少16个中子D．铅核的符号为22078Pb，它比23290Th少12个中子13．在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为A ．14014615C eB →+B ．14410624C He B e →+ C ．14214615C H B →+D ．140146-17C e N →+14．下列四幅图涉及到不同的物理知识，图甲为圆板衍射条纹，图乙为共振曲线，图丙为三种射线在磁场中的运动轨迹图，图丁为核反应堆示意图。

陈宏芳原子物理答案第一章

1-1．一束运动粒子从产生到衰变走过的平均距离为l ．求粒子的运动速度，设该种粒子的平均静止寿命为τ．解：由于时间膨胀，相对实验室，粒子平均寿命为，粒子走过的平均距离则为l v =v =．1-2．一固有寿命为τ的发光类星体以速率0.6c 远离地球．求其在地球上测得的寿命与可被观看到的持续时间．解：由于时间膨胀，地球上测得的类星体寿命为．此段时间内，类星体与地球的距离增加5344v c ττ=，故其最后所发的光到达地球的用时比最先的增加34，能被观看到的持续时间则为53244τττ+=．1-3．列车以速率v 行驶．一乘客测得自己以速率u 从车尾疾行至车头耗时为τ．求车上和地面测得的相应用时．解：考虑乘客自车尾出发和到达车头这两个事件．乘客测得的时间间隔τ是原时，列车系S ′上测得的两地时∆t ′膨胀为，而两事件的空间距离∆x ′则为u S 测得的时间间隔∆t =，为．1-4．某静止粒子A 衰变为粒子B 和C ，其中B 的速率为u ．若A 以速率v 运动，求衰变产物B 的速率范围．解：取实验室和A 粒子分别为S 和S ′系，A 粒子的运动方向为两系共同的x 轴正向．显然，当粒子B 相对S ′系沿x ′轴正向和负向运动，即x u u ′=±，0y z u u ′′==时，S 系中分别测得最大和最小速率．由速度变换可得21x v uu uv c ±=±，0y z u u ==，故实验室测得B 的速率介于21u v uv c −−与21u vuv c ++之间．1-5．光源向四周均匀辐射光．当光源高速运动时，实验室观察到辐射主要集中在光源前部，此即所谓的前灯效应．试确定光源系和实验室系中光线方向角之间的关系，并求有一半辐射集中于光源前部0π∼角范围内时光源的速度．解：取实验室和光源分别为S 和S ′系，光源运动方向为两系共同的x 轴正向．以θ和θ′分别表示某光线在S 和S ′系中与x 和x ′轴的夹角，则根据光速不变原理知，两系中光速的x 分量为cos x u c θ=，cos xu c θ′′=．由21xx xu v u u v c ′+=′+解得光线方向角的变换关系：cos cos 1cos θβθβθ′+=′+．S ′系中光源向四周均匀辐射意味着有一半辐射集中于0π2θ′≤≤的方向角范围内，而这对应S 系中的范围0arccos θβ≤≤．由已知条件，π1cos 32β==，即光源速度为0.5v c c β==．1-6．两列原长均为0l 的列车以相同速率v 相向行驶．试求：(1) 地面测得的两列车长度；(2) 两列车相对速度；(3) 列车相互测得的长度；(4) 分别相对地面和列车，两列车从车首相遇到车尾相遇的时间间隔和空间距离．解：(1)由于长度收缩，相对地面，两列车长度均为l ．(2) 以其中一车为参照系，另一车的速度v ′可通过其相对地面系的速度变换得到，即222()21()1v v vv v c v c −−=−−+．(3)列车相互测得的长度为2202211v c l l v c−=+． (4) 从地面看，从车首相遇到车尾相遇，两列车均以速率v 前行了一个车长距离l ，车尾正好到达原车首位置，因而两事件发生于同地，∆0r =，∆t =，是原时；相对于其中一车，两事件分别发生在首尾，空间距离为列车原长，即0∆r l ′=，时间间隔为两地时，可通过时间膨胀∆t ′=或空时间隔不变性()()()22222∆∆∆c t r c t ′′−=−得到0∆t l v ′=．。

高中物理选择性必修第三册课后习题第5章原子核与基本粒子第五章测评(A)

第五章测评(A)(时间:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。

每小题只有一个选项符合题目要求)1.以下说法正确的是( )A.α粒子散射实验说明原子核内部是有结构的B.β射线是由原子核外电子电离产生的C.氢弹利用了核聚变反应D.查德威克发现了质子粒子散射实验说明原子的核式结构,而不是说原子核内部是有结构的,故A错误;β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化为质子而释放出来的,故B错误;氢弹是利用了核聚变,在高温高压下使轻核发生了聚变反应,故C正确;查德威克通过实验发现了中子,故D错误。

2.1932年考克劳夫特和瓦尔顿发明了世界上第一台粒子加速器。

将一质子通过加速器加速后撞击静止的原子核37Li,得到两个氦核,其核反应方程为11H+37Li224He,该核反应的类型是( )A.核裂变B.核聚变C.原子核衰变D.原子核的人工转变,是指通过人为的方式,利用射线来轰击某些元素的原子核,使之发生核反应,这就叫“人工核反应”,根据题意将一质子通过加速器加速后撞击静止的原子核37Li,得到两个氦核,结合人工核反应的特点,可知上述核反应的类型为原子核的人工转变,故A、B、C错误,D正确。

3.下列核反应属于热核反应的是( )A.92238U Th+24HeB.24He+1327Al P+01nC.12H+13H He+01nD.92235U+01n Ba+3689Kr+301n,并释放出核能的反应,所以由此可知选项C是轻核聚变,选项A为α衰变,选项B为原子核的人工转变,选项D为重核裂变,故C正确,A、B、D错误。

4.(浙江杭州重点中学高三期中)以下说法正确的是( )A.天然放射现象的发现,说明原子内部有复杂结构B.核力是引起原子核中中子转变成质子的原因C.核反应堆中,镉棒是用来吸收中子的,其作用是控制反应速度D.1530P是一种放射性同位素,一个1530P核的结合能比一个1531P核大,电子的发现,说明原子内部有复杂结构,故A错误;原子核内存在弱相互作用,它是引起原子核β衰变的原因,故B错误;在核电站中利用镉棒吸收中子,控制链式反应的速度,故C正确;1531P比1530P多一个中子,则将1531P分解为单个的核子需要的能量更多,所以1531P的结合能比1530P的结合能大,故D错误。

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e
⎛1 1⎞ 3 ⎜ 2 − 2 ⎟ = Rme ， ⎝1 2 ⎠ 4
共振线波长为 λ = 1 ν ≈ 243 nm ．
5-2．设氢原子原来是静止的．求当由 n = 4 的态直接跃迁到 n = 1 的态时原子的反
冲速度、发射光子的波长，并给出与不考虑反冲时光子的波长的差别．解：原子静能等于质子和电子的静能、相对运动动能和相互作用势能之和，因而氢原子处于第 n 定态时，静能为 En ,0 = ( me + mp ) c 2 + En ，其中 En = −
−1
E4 − E1 ⎤ E4 − E1 ⎤ h hc ⎡ hc ⎡ ⎢1 − ⎥ ⎢ ⎥．光子波长为 λ = = 不考 1 ≈ + p E4 − E1 ⎢ 2 ( me + mp ) c 2 ⎥ E4 − E1 ⎢ 2 ( me + mp ) c 2 ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
虑原子反冲，光子波长为 λ0 =
5-1．对于一个正电子和负电子所组成的原子体系（电子偶素），试求出：a) 在基态时粒子之间的距离；b) 电离电势和第一激发电势；c) 里德伯常数和共振线（指第一激发态和基态间的跃迁辐射）的波长．解：电子偶的约化质量为 μ = 公式．
me m = e ．以此取代 me 代入玻尔理论的相关 1 + me me 2
hc hc ≈ 97.3 nm ，而 λ ≈ λ0 + ，较不 E4 − E1 2 ( me + mp ) c 2
计反冲情形增长 6.6 ×10−7 nm ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 e2 ． 2n 2 4πε 0 a0
设发射光子和反冲原子的动量分别为 p 和 pA ，则根据发射光子过程动量守
2 2 2 恒 p + pA = 0 ，有 pA = p ．结合能量守恒 E4,0 = pc + pA c + E1,0 ，易得光子动量
大小为 p =
E4,0 − E1,0 ⎛ E4,0 − E1,0 ⎞ 1− ．由于 E4,0 − E1,0 = E4 − E1 ( me + mp ) c 2 ，光 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ c 2 E4,0 ⎠ ⎝
⎡ E4 − E1 ⎤ ⎥ ．原子静能减小部分转化为光子能子能量为 ε = pc ≈ ( E4 − E1 ) ⎢1 − 2 m m c + 2 ⎢ ⎥ ( ) e p ⎣ ⎦
量和原子的反冲动能．由于原子质量远大于光子质量，反冲动能很小，可用非相
对论性公式，有
( E4 − E1 ) c 1 ≈ 4.07 m s ．发射 me + mp ) v 2 ≈ E4 − E1 − ε ，得 v ≈ ( 2 ( me + mp ) c2
a) 基态粒子距离为 r1 = a0 =
4 πε 0 = 2 ≈ 0.106 nm ． μ e2
b) 基态、第一激发态和电离态（ n → ∞ ）能量为 E1 = −
1 e2 ≈ −6.8 eV 、 2 4πε 0 a0
E2 =
E1 E − E1 = 6.8 V 和 ≈ −1.7 eV 和 E∞ = 0 ，故电离电势和第一激发电势为 ∞ 2 e 2 E2 − E1 = 5.1 V ． e c) Rme = R μ e4 = Rm = ∞ ≈ 5.4868658 × 106 m −1 ．ν 2 3 4 π ( 4πε 0 ) = c 2

陈宏芳原子物理答案第五章