原子物理 习题
原子物理学习题与答案
h
； B.E= h ，P= ;
C. E=h ，p=
;
D. E= ，p=
20 为使电子的德布罗意假设波长为 0.39nm , 应加多大的能量： A．20eV； B.10eV； C.100eV； D.150eV -7 21.如果一个原子处于某能态的时间为 10 S,原子这个能态能量的最小不确定数量级为 （以焦耳 为单位） ： -34 -27 -24 -30 A．10 ； B.10 ； C.10 ； D.10 -13 22.将一质子束缚在 10 cm 的线度内,则估计其动能的量级为： -20 A. eV； B. MeV； C. GeV； D.10 J 23.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述. 不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数 n 时,对应的状态数是： 2 2 A．2n； B.2n+1； C.n ； D.2n 24.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当 nl 确定后,对应的 状态数为： 2 A.n ； B.2n； C. l ； D.2 l +1 25.按原子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当 nl 确定后,对应的状 态数为： 2 A.2(2 l +1) ； B.2 l +1； C. n； D.n 26.按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子当 nl m 确定后对应的状态数 为：A.1； B.2； C.2 l +1； D. n 27.单个 f 电子总角动量量子数的可能值为： A. j =3,2,1,0； B .j=± 3； C. j= ± 7/2 , ±5/2; D. j= 5/2 ,7/2 28.单个 d 电子的总角动量投影的可能值为： A.2 ，3 ； B.3 ，4 ； C.
高三物理原子核物理练习题及答案
高三物理原子核物理练习题及答案一、选择题1.以下哪个是不稳定的原子核？A. 氘核B. 氦核C. 镭核D. 铀核答案：C2.下列物质中，具有中子最多的是：A. 氢B. 氮C. 铁D. 铀答案：D3.以下哪个是半衰期较短的放射性同位素？A. 铀-238B. 铀-235C. 钍-232D. 钚-239答案：D4.下列几种放射线中，穿透能力最强的是：A. α射线B. β射线C. γ射线D. X射线答案：C5.核反应中质量守恒定律及能量守恒定律的基础是：A. 爱因斯坦质能方程B. 力守恒定律C. 电荷守恒定律D. 反射定律答案：A二、填空题1.法拉第定律指出，电流的大小与通过导线的_____成正比，与导线的长度及截面积的____成反比。
答案：电压、电阻2.铀-238衰变成钍-234时，放射出____和____。
答案：α粒子、氚核3.芬特方法通过测量放射性同位素的_____测定样品的年龄。
答案：衰变产物4.质子数为92的核素是_____。
答案：铀5.链式反应是指每个裂变核生成的中子都能引起_____个新的裂变核裂变。
答案：大于1个三、计算题1.一个铀-235核裂变时，平均产生3个中子，使周围8个铀-235核继续裂变。
假设每次裂变放出的能量为210MeV，求铀-235核裂变的倍增时间。
答案：根据倍增时间的定义，我们有Td = (N-1) × τ其中，Td为倍增时间，N为平均每次裂变释放的中子数，τ为平均裂变时间。
由题意可知，N = 3裂变时间τ = 1秒/8 = 0.125秒将N和τ代入上述公式，解得Td = (3-1) × 0.125 = 0.25秒2.一个样品中的放射性同位素含量初试为1000g，经过5个半衰期后剩余多少克？答案：根据半衰期的定义，经过一个半衰期放射性同位素的质量会剩下原来的一半。
因此，经过5个半衰期，剩余的质量为原质量的(1/2)^5倍。
即，剩余质量 = 1000g × (1/2)^5 = 1000g × 1/32 = 31.25g四、解答题1.请简述核聚变和核裂变的基本原理及其应用领域。
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。
原子核物理试题及答案
原子核物理试题及答案一、选择题1. 原子核由什么粒子组成？A. 电子B. 质子和中子C. 质子和电子D. 中子和电子答案：B2. 放射性衰变过程中，原子核的哪种性质会发生变化？A. 质量数B. 电荷数C. 核外电子数D. 核内质子数答案：A3. 下列哪种粒子的发现证实了原子核内部结构的存在？A. α粒子B. β粒子C. γ射线D. X射线答案：A4. 原子核的稳定性与哪种因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子数与中子数的比例D. 核外电子数答案：C5. 原子核的结合能与哪种因素有关？A. 原子核的质量B. 原子核的电荷数C. 原子核的体积D. 原子核的表面答案：A二、填空题1. 原子核的组成粒子中，带正电的是______，带负电的是______。
答案：质子；电子2. 放射性同位素的半衰期是指放射性物质的原子核数量减少到原来的______所需的时间。
答案：一半3. 原子核的结合能与原子核的质量亏损有关，质量亏损越大，结合能______。
答案：越大4. 核裂变是指重原子核在吸收中子后，分裂成两个或多个较轻原子核的过程，同时释放出大量的______。
答案：能量5. 核聚变是指轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，同时释放出______。
答案：能量三、简答题1. 请简述原子核的组成及其性质。
答案：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子核的性质包括质量数、电荷数、结合能等。
2. 放射性衰变有哪几种类型？请分别简述其特点。
答案：放射性衰变主要有α衰变、β衰变和γ衰变三种类型。
α衰变是原子核放出α粒子（由两个质子和两个中子组成）的过程，导致原子核质量数减少4，电荷数减少2；β衰变是原子核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子被放出，导致原子核电荷数增加1；γ射线是原子核在能量状态变化时放出的高能光子，不改变原子核的质量数和电荷数。
3. 核裂变和核聚变有何不同？答案：核裂变是重原子核在吸收中子后分裂成两个或多个较轻原子核的过程，释放出能量；核聚变是轻原子核在高温高压下结合成更重的原子核的过程，也释放出能量。
原子物理学习题
原子物理学习题第一章 原子的核式结构1．选择题：(1)原子半径的数量级是：A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中A. 绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒～3︒C. 以小角散射为主也存在大角散射D. 以大角散射为主也存在小角散射（3）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明：A. 原子不一定存在核式结构B. 散射物太厚C. 卢瑟福理论是错误的D. 小角散射时一次散射理论不成立(4)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯B.3.01210-⨯C.5.9⨯10-12D.5.9⨯10-14(6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？A.2B.1/2C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少？A. 16B..8C.4D.2(8）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.1:8（9）在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A.质子的速度与α粒子的相同； B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半(a)不辐射可见光的物体;(b)不辐射任何光线的物体;(c)不能反射可见光的物体;(d)不能反射任何光线的物体;(e)开有小孔空腔.3．计算题：（1）当一束能量为4.8Mev 的α粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm 的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个α粒子试求：①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个α粒子？②若α粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个α粒子？③α粒子能量仍为4.8MeV,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个α粒子?(ρ金＝19.3g/cm 3 ρ铅＝27g /cm 3；A 金＝179 ,A 铝＝27,Z 金＝79 Z 铝＝13)(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.(3)10Mev 的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29, 试求质子散射角为900时的瞄准距离b 和最接近于核的距离r m .（4）动能为5.0MeV 的α粒子被金核散射，试问当瞄准距离分别为1fm 和10fm 时，散射角各为多大？（5）假设金核半径为7.0fm ，试问：入设质子需要多大能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核表面？（6）在α粒子散射实验中，如果用银箔代替金箔，二者厚度相同，那么在同样的偏转方向，同样的角度间隔内，散射的α粒子数将减小为原来的几分之几？银的密度为10.6公斤／分米3，原子量为108；金的密度为19.3公斤／分米3,原子量197。
原子物理学习题(参考答案)
【1-6】一束α 粒子垂直射到一重金属箔上，求α 粒子被金属箔散射后，散射角θ ≥600 的 α 粒子数与散射角θ ≥900 的α 粒子数之比。
Z Z e2 dN 1 2 sin 4 ( ) Nnt ( 1 2 2 ) 2 2 4 0 2Mv 解：由 d 可得散射角 90 的α 粒子数为
2
1 ) 180 0 sin 2
5.06 10 14 m
α 粒子与 7Li 核对心碰撞的最小距离（考虑质心系运动）
rm
1 4 0 1 4 0 1 4 0
Z1 Z 2 e 2 (1 v 2 Z1 Z 2 e 2 (1 2 Ec
2
1 sin 1 sin
2
)
2
原子物理学习题 一、选择10-8m ； C C、10-10m ；
D、10-13m 。 C
（2）原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中 A、绝大多数 粒子散射角接近 180 ； C、以小角散射为主也存在大角散射；
B、 粒子只偏 2 ～3 ； D、以大角散射为主也存在小角散射。
散射角 60 的α 粒子数
N dN (
1 4 0
) 2 Nnt (
Z1 Z 2 e 2 2 ) 2Mv 2
180
1 sin
4
2
d
散 射 角
60 的 α 粒子数与散 (
α 【2-2】 分别计算 H、 He+、 Li++： （1）第一波尔半径、第二波尔半径及电子在这些轨道上的速度； （2）电子在基态的结合能； （3）由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态到基态所辐射的光子的波长。 解： （1）由
专题15原子物理(原卷版+解析)
专题15 原子物理一．选择题（共12小题）1．（2022•浙江）图为氢原子的能级图。
大量氢原子处于n ＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV 的金属钠。
下列说法正确的是（ ）A ．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB ．n ＝3跃迁到n ＝1放出的光电子动量最大C ．有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应D ．用0.85eV 的光子照射，氢原子跃迁到n ＝4激发态2．（2021•浙江）据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为1.40×1015eV ，即（ ）A ．1.40×1015VB ．2.24×10﹣4C C ．2.24×10﹣4WD ．2.24×10﹣4J 3．（2022•温州二模）目前地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部核聚变时释放的核能。
如图所示，太阳能路灯的额定功率为P ，光电池系统的光电转换效率为η。
用P 0表示太阳辐射的总功率，太阳与地球的间距为r ，地球半径为R ，光在真空中传播的速度为c 。
太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，电池板接收太阳垂直照射的等效面积为S 。
在时间t 内（ ）A ．到达地球表面的太阳辐射总能量约为7P 0tR 240r 2 B ．路灯正常工作所需日照时间约为40πR 2Pt7P 0SηC ．路灯正常工作消耗的太阳能约为ηPtD ．因释放核能而带来的太阳质量变化约为10P 0t7c 24．（2021•浙江模拟）在匀强磁场中，静止的钚的放射性同位素Pu 衰变为铀核 94235U ，并放出α粒子，已知 94239Pu 、 92235U 和α粒子的质量分别为m Pu 、m U 和m α，衰变放出的光子的动量和能量均忽略不计，α粒子的运动方向与磁场相垂直，则（ ）A ．α粒子的动能为（m Pu ﹣m U ﹣m α）c 2B ．α粒子的动量为√2m α2(m Pu −m U −m α)c 2m α+m UC ． 92235U 与α粒子在磁场中的运动半径之比约为4：235D ． 92235U 与α粒子在磁场中的周期之比约为1.3：15．（2021•台州二模）铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变。
完整版)原子物理学练习题及答案
完整版)原子物理学练习题及答案1、在电子偶素中，正电子与负电子绕共同质心运动。
在n=2状态下，电子绕质心的轨道半径等于2m。
2、氢原子的质量约为938.8 MeV/c2.3、一原子质量单位定义为原子质量的1/12.4、电子与室温下氢原子相碰撞，要想激发氢原子，电子的动能至少为13.6 eV。
5、电子电荷的精确测定首先是由XXX完成的。
特别重要的是他还发现了电荷是量子化的。
6、氢原子n=2.l=1与氦离子He+ n=3.l=2的轨道的半长轴之比为aH/aHe+=1/2，半短轴之比为bH/bHe+=1/3.7、XXX第一轨道半径是0.529×10-10 m，则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=2.12×10-10 m，半短轴b有两个值，分别是1.42×10-10 m，2.83×10-10 m。
8、由估算得原子核大小的数量级是10-15 m，将此结果与原子大小数量级10-10 m相比，可以说明原子核比原子小很多。
9、提出电子自旋概念的主要实验事实是XXX-盖拉赫实验和朗茨-XXX。
10、钾原子的电离电势是4.34 eV，其主线系最短波长为766.5 nm。
11、锂原子（Z=3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为1.19 eV。
12、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2P1/2 -。
2S1/2.13、如果考虑自旋，但不考虑轨道-自旋耦合，碱金属原子状态应该用量子数n。
l。
XXX表示，轨道角动量确定后，能级的简并度为2j+1.14、32P3/2 -。
22S1/2与32P1/2 -。
22S1/2跃迁，产生了锂原子的红线系的第一条谱线的双线。
15、三次电离铍（Z=4）的第一玻尔轨道半径为0.529×10-10 m，在该轨道上电子的线速度为2.19×106 m/s。
16、对于氢原子的32D3/2态，其轨道角动量量子数j=3/2，总角动量量子数J=2或1，能级简并度为4或2.20、早期的元素周期表按照原子量大小排列，但是钾K（A=39.1）排在氩Ar（A=39.9）前面，镍Ni（A=58.7）排在钴Co（A=58.9）前面。
原子物理习题集
第六章 X射线
• 例1.某X光机的高压为10万伏，问发射光子 的最大能量多大？算出发射X光的最短波长。 • 例2.铝（Al）被高速电子束轰击而产生的连 续X光谱的短波限为5A。问这时是否也能观 察到其标识谱K系线。
• 例3.已知Al和Cu对于λ＝0.7A的X光的质量 吸收系数分别是0.5m2/kg和5.0m2/kg。Al和 Cu的密度分别为2.7×103kg/m3和 8.93×103kg/m3。现若分别单独用Al板或铜 板作挡板，要使波长为0.7A的X光的强度减 至原来强度的1/100，问要选用的Al板或Cu 板应多厚？
• 例7.已知一对正负电子绕共同的质心转动会 暂时形成类似于H原子结构的“正电子素”， 试计算“正电子素”由第一激发态向基态 跃迁发射光谱的波长为多少？ • 例8.某类H原子，它的帕邢系第三条谱线和 H原子的Lyman系第一条谱线的频率几乎一 样，问该原子是何种元素？
• 例9.计算H原子的2p态电子在质子处产生的磁场 （根据玻尔模型作估计） • 例10.在Stern-Gerlach实验中，处于基态的窄银原 子束通过不均匀横向磁场，梯度为103T/m，磁场 横向范围L1＝0.04m，L2=0.10m，原子速度为5 ×102m/s，屏上两束分开的距离为d=0.002m，试 确定原子磁矩在磁场方向上的投影的大小（磁场 边缘的影响可忽略）。
第一章 卢瑟福模型
• 例1.若Rutherford 散射用的α粒子是放射性 物质Ra放射的，其动能是7.68MeV，散射 物质是原子序数Z=79的金箔，试问θ=150。 所对应的瞄准距离b多大？ • 例2. 若用动能为1MeV的质子射入金箔 (Z=79)，问质子与金箔原子核可能达到的 最小距离多大。若用同样能量的D核代替质 子，其与金箔原子核的最小距离是多大？
原子物理试题精选及答案
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。
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填空题1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。
2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。
3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。
4、电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 eV 。
5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。
特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。
6、氢原子 n=2,n φ =1与H +e 离子n=•3,•n φ•=•2•的轨道的半长轴之比a H /a He •=____,半短轴之比b H /b He =__ ___。
7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-⨯m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴b•有____个值，•分别是_____•， ••, .8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级• m 相比,可以说明__________________ .9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。
10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。
11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需两位有效数字）。
12、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——————————————————————————————————————————————。
13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。
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基本练习：1．选择题:（1)在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：CA ．0;B 。
1; C.2； D 。
3 （2)正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为:CA ．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g 大小不同； C ．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁 (3）B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 AA 。
B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D 。
B μ22。
(4)在强外磁场中原子的附加能量E ∆除正比于B 之外,同原子状态有关的因子有:DA 。
朗德因子和玻尔磁子B 。
磁量子数、朗德因子 C.朗德因子、磁量子数M L 和M J D 。
磁量子数M L 和M S （5)塞曼效应中观测到的π和σ成分,分别对应的选择定则为：AA ；)(0);(1πσ±=∆J M B. )(1);(1σπ+-=∆J M ；0=∆J M 时不出现； C 。
)(0σ=∆J M ，)(1π±=∆J M ； D 。
)(0);(1πσ=∆±=∆S L M M (6）原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为：B A ．B μ315； B. 0; C. B μ25; D 。
B μ215- （7）若原子处于1D 2和2S 1/2态，试求它们的朗德因子g 值：D A ．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D 。
1和2 (8）由朗德因子公式当L=S,J ≠0时,可得g 值：CA ．2; B.1； C 。
3/2； D.3/4 （9）由朗德因子公式当L=0但S ≠0时,可得g 值:DA ．1； B.1/2； C.3； D 。
2（10)如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：AA.2/3;B.1/3;C.2;D.1/2（11）某原子处于4D1/2态,若将其放于弱磁场中，则能级分裂为：CA．2个；B。
9个； C.不分裂；D。
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第一章填空1、（ ）实验否定了汤姆逊原子结构模形。
答：（α粒子散射）。
2、原子核式结构模型是（）。
3、夫兰克—赫兹实验证明了（ ）答原子能级的存在。
4、德布罗意波的实验验证是（ ）答电子衍射实验。
选择题1、原子核式模型的实验依据是：（只选一个）（A ）α粒子散射实验。
（B ）光电效应，（C ）康谱顿效应，（D ）夫兰克—赫兹实验。
答（A ）2、α粒子散射实验实验得到的结果：（A ）绝大多数α粒子的偏转角大于90。
，（B ）只有1/800的α粒子平均在2—3度的偏转角。
（C ）只有1/800的α粒子偏转角大于90。
，其中有接近180。
的。
（D ）全部α粒子偏转角大于90。
答（C ）第二章填空1、光谱的类型（ ）光谱、 （ ）光谱 ， （ ）光谱。
答：线状、带状，连续。
2、巴耳末线系的可见光区中的四条谱线颜色是（ ）、 （ ）、（ ）、（ ） 答；（红、深绿、青、紫）3、氢原子光谱的前4个谱线系是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。
答“（赖曼系，巴巴耳末、帕邢、布喇开）4、玻尔理论的三个假设是（1）、（（2）（ ）（3）（ ）5、能级简并是指（n 个状态的能量是相同的状况）6、氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时能级是（简并）的，简并度为（n ）7、当氢原子和类氢离子在不考虑相对论效应时，在n=3的能级中可能有多少个不同状态的椭圆轨道？（答案3个）（可作填空或选择）8、氢原子的玻尔半径a 0=0.529A,在n=2能级的椭圆轨道半长轴为（ ）A ，半短轴分别为（ ）A 、（ ）A 。
解：根据半长轴20a a nZ =可得： 2.116a =A 因1,2n φ= 由n b a n φ=得 b 1=1.053A, b 2=2.116A9在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子能量中能是（A ）12.1eV , (B)10.2 Ev .（C ）12.1 eV 、 10.2 eV 、19 eV ，（D ）12.1 eV 、 10.2 eV 、3.4 eV . 答案(C)10在气体放电管中，用能量为12.1eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的普线有( )条答案(3)问答5、玻尔理论是建立在物理学那三方面的基础上？答（1）光谱的实验资料和经验规律，（2）以实验基础的原子核式结构模型，（3）从黑体辐射的事实发展出来的量子论。
原子物理学习题（可编辑）
原子物理学习题原子物理学习题第一章原子的核式结构1．选择题1 原子半径的数量级是A．10－10cm B10-8m C 10-10m D10-13m2 原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中A 绝大多数粒子散射角接近180 B粒子只偏2～3C 以小角散射为主也存在大角散射D 以大角散射为主也存在小角散射3进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明A 原子不一定存在核式结构B 散射物太厚C 卢瑟福理论是错误的D 小角散射时一次散射理论不成立4 用相同能量的粒子束和质子束分别与金箔正碰测量金原子核半径的上限问用质子束所得结果是用粒子束所得结果的几倍A 14B 12C 1D 25 动能EK 40keV的粒子对心接近Pb z 82 核而产生散射则最小距离为mA59 B30 C5910-12 D5910-146 如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍A2 B12 C1 D 47 在金箔引起的粒子散射实验中每10000个对准金箔的粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内若金箔的厚度增加到4倍那么被散射的粒子会有多少A 16 B8 C4 D28在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为A．41 B2 C14 D189在粒子散射实验中若把粒子换成质子要想得到粒子相同的角分布在散射物不变条件下则必须使A质子的速度与粒子的相同 B．质子的能量与粒子的相同C．质子的速度是粒子的一半 D．质子的能量是粒子的一半2．简答题1简述卢瑟福原子有核模型的要点2简述粒子散射实验粒子大角散射的结果说明了什么3什么是微分散射截面简述其物理意义4α粒子在散射角很小时发现卢瑟福公式与实验有显著偏离这是什么原因5为什么说实验证实了卢瑟福公式的正确性就是证实了原子的核式结构6用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射实验会产生什么结果中性粒子代替α粒子作同样的实验是否可行为什么7在散射物质比较厚时能否应用卢瑟福公式为什么8普朗光量子假说的基本内容是什么与经典物理有何矛盾9为什么说爱因斯坦的光量子假设是普朗克的能量子假设的发展10何谓绝对黑体下述各物体是否是绝对黑体a 不辐射可见光的物体b 不辐射任何光线的物体c 不能反射可见光的物体d 不能反射任何光线的物体e 开有小孔空腔3．计算题1当一束能量为48Mev的粒子垂直入射到厚度为40³10-5cm的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到20³104个粒子试求①仅改变探测器安置方位沿60°方向每秒可记录到多少个粒子②若粒子能量减少一半则沿20°方向每秒可测得多少个粒子③粒子能量仍为48MeV而将金箔换成厚度的铝箔则沿20°方向每秒可记录到多少个粒子ρ金＝193gcm3 ρ铅＝27g cm3A金＝179 A铝＝27Z金＝79 Z铝＝132 试证明α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍3 10Mev的质子射到铜箔片上已知铜的Z 29 试求质子散射角为900时的瞄准距离b和最接近于核的距离rm4动能为50MeV的粒子被金核散射试问当瞄准距离分别为1fm和10fm时散射角各为多大5假设金核半径为70fm试问入设质子需要多大能量才能在对头碰撞时刚好到达金核表面6在粒子散射实验中如果用银箔代替金箔二者厚度相同那么在同样的偏转方向同样的角度间隔内散射的粒子数将减小为原来的几分之几银的密度为106公斤／分米3原子量为108金的密度为193公斤／分米3原子量197 7能量为35MeV的细粒子束射到单位面积质量为105³10-2kg／m2的银箔上如题图所示粒子与银箔表面成60o角在离入射线成＝20o的方向上离银箔散射区距离L＝012米处放一窗口面积为60³10-5m2的计数器测得散射进此窗口的粒子是全部入射粒子的百分之29若已知银原子量为1079试求银的核电核数Z 第二章玻尔氢原子理论1选择题1 若氢原子被激发到主量子数为n的能级当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为A．n-1 B n n-1 2 C n n1 2 D n2 氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为AR4 和R9 BR 和R4 C4R 和9R D1R 和4R3 氢原子赖曼系的线系限波数为R则氢原子的电离电势为A．3Rhc4 B Rhc C3Rhc4e D Rhce4 氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是A．136V和102V B –136V和-102V C136V和34V D –136V和-34V5 由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径的数值是A529m B0529³10-10m C 529³10-12m D529³10-12m6 根据玻尔理论若将氢原子激发到n 5的状态则A可能出现10条谱线分别属四个线系 B可能出现9条谱线分别属3个线系C可能出现11条谱线分别属5个线系 D可能出现1条谱线属赖曼系7 欲使处于激发态的氢原子发出线则至少需提供多少能量eVA136 B1209 C102 D348 氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线A1 B6 C4 D39 氢原子光谱由莱曼巴耳末帕邢布喇开系组成为获得红外波段原子发射光谱则轰击基态氢原子的最小动能为A 066 eV B1209eV C102eV D1257eV10 用能量为127eV的电子去激发基态氢原子时受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线不考虑自旋A．3 B10 C1 D411 有速度为1875的自由电子被一质子俘获放出一个光子而形成基态氢原子则光子的频率Hz为A．3310 B2410 C5710 D211012 按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的A110倍 B1100倍 C 1137倍 D1237倍13 玻尔磁子为多少焦耳／特斯拉A．0927 B0927 C 0927 D 092714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的结构的正电子素那么该正电子素由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为A．3 8 B34 C83 D4315 象子带有一个单位负电荷通过物质时有些在核附近的轨道上将被俘获而形成原子那么原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为子的质量为m 206meA1206 B1 206 2 C206 D206216 电子偶素是由电子和正电子组成的原子基态电离能量为A-34eV B34eV C68eV D-68eV17 根据玻尔理论可知氦离子He的第一轨道半径是A．2 B 4 C 2 D 418 一次电离的氦离子 He处于第一激发态n 2时电子的轨道半径为A05310-10m B10610-10m C21210-10m D02610-10m19 假设氦原子Z 2的一个电子已被电离如果还想把另一个电子电离若以eV为单位至少需提供的能量为A．544 B-544 C136 D3420在He离子中基态电子的结合能是A272eV B544eV C1977eV D2417eV21 夫赫实验的结果表明A电子自旋的存在 B原子能量量子化 C原子具有磁性 D原子角动量量子化22夫赫实验使用的充气三极管是在A相对阴极来说板极上加正向电压栅极上加负电压B板极相对栅极是负电压栅极相对阴极是正电压C板极相对栅极是正电压栅极相对阴极是负电压D相对阴极来说板极加负电压栅极加正电压23处于基态的氢原子被能量为1209eV的光子激发后其轨道半径增为原来的A．4倍 B3倍 C9倍 D16倍24氢原子处于基态吸收 1026的光子后电子的轨道磁矩为原来的倍A．3 B 2 C不变 D92．简答题119世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾2用简要的语言叙述玻尔理论并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式3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万有引力恒量4解释下列概念光谱项定态简并电子的轨道磁矩对应原理5简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足6 波尔理论的核心是什么其中那些理论对整个微观理论都适用7 为什么通常总把氢原子中电子状态能量作为整个氢原子的状态能量8 对波尔的氢原子在量子态时势能是负的且数值大于动能这意味着什么当氢原子总能量为正时又是什么状态9 为什么氢原子能级随着能量的增加越来越密10分别用入射粒子撞击氢原子和氦粒子要使它们在量子数n相同的相邻能级之间激发问在哪一种情况下入射粒子必须具有较大的能量11当原子从一种状态跃迁到另一种状态时下列物理量中那些是守恒的总电荷总电子数总光子数原子的能量总能量原子的角动量原子的线动量总线动量12处于n 3的激发态的氢原子a 可能产生多少条谱线b 能否发射红外线c 能否吸收红外线13 有人说原子辐射跃迁所相应的两个状态能量相差越大其相应的辐射波长越长这种说法对不对14 具有磁矩的原子在横向均匀磁场和横向非均匀磁场中运动时有什么不同15 要确定一个原子的状态需要哪些量子数16 解释下述的概念或物理量并注意它们之间的关系激发和辐射定态基态激发态和电离态能级和光谱项线系和线系限激发能电离能激发电位共振电位电离电位辐射跃迁与非辐射跃迁3．计算题1 单色光照射使处于基态的氢原子激发受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线问①入射光的能量为多少②其中波长最长的一条谱线的波长为多少hc 12400eV²2②n 5时正电子素的电离能已知玻尔半径 05293 不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场的平面内运动时试用玻尔理论求电子动态轨道半径和能级提示4 氢原子巴尔末系的第一条谱线与He离子毕克林系的第二条谱线 6→4 两者之间的波长差是多少 RH 109678³10-3 RHe 109722³10-35 设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线的波长为第二条谱线的波长为试证明帕邢系的第一条谱线的波长为6 一个光子电离处于基态的氢原子被电离的自由电子又被氦原子核俘获形成处于能级的氦离子He同时放出波长为500nm的光子求原入射光子的能量和自由电子的动能并用能级图表示整个过程7 在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁如与之间请计算此跃迁的波长和频率8 He离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系线相近为使基态的He离子激发并发出这条谱线必须至少用多大的动能的电子去轰击它9 试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度轨道半径氢原子的电离电势和里德伯常数10 计算氢原子中电子从量子数为的状态跃迁到的状态时所发出谱线的频率11 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与氢原子的上述物理量之比值12LiZ＝3原子其主线系光谱的波数公式已知Li原子电离成Li＋＋＋离子需要20344eV的能量问如要把Li＋粒子电离为Li＋＋离子需要多少能量13设在斯特恩-格拉赫实验中不均匀磁场长度为从不均匀磁场的端点到屏的距离银原子的速度试求屏上两银原子条纹之间的间距已知银原子的质量基态银原子磁矩在空间任意方向的量子化取值14试计算赖曼系巴尔末系和帕邢系的波长范围即求出每个线系的最短波长和最长波长的值确定它们所属的光谱区域15氢原子的下列谱线各属哪个线系9704341与9546它们各相应于什么跃迁16当氢原子放出光子时由于光子具有能量而使氢原子受到反冲证明此时光波波长变化为17试问二次电离的锂离子Li 从其第一激发态向基态跃迁时发出的光子是否有可能使处于基态的一次电离的氦离子He的电子电离掉18试确定氢原子放射波长为12818的谱线时氢原子电子角动量的变化已知给定的谱线属于帕邢系RH 10967758107米-119在受到单能量电子照射时原子态氢发射出波长为 0122m的光子试求电子的能量并确定原子受到电子撞击后跃迁到哪一个激发态20某类氢原子它的帕邢系第三条谱线和氢原子的赖曼系第一条谱线的频率几乎一样问该原子是何元素21试计算氢原子n 3 的各电子轨道的偏心率和长短半轴的值22计算208Pb Z 82 原子第一玻尔轨道的半径和能量以及在第一赖曼跃迁从n2 2 n1 1 中所产生的光子的能量是多少第三章量子力学初步1．选择题1为了证实德布罗意假设戴维孙革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了A电子的波动性和粒子性 B电子的波动性 C电子的粒子性 D所有粒子具有二项性2 德布罗意假设可归结为下列关系式A E h p BE P C E h p D E p3 为使电子的德布罗意假设波长为100埃应加多大的加速电压A．1151106V B244V C244105V D151V4基于德布罗意假设得出的公式的适用条件是A自由电子非相对论近似 B一切实物粒子非相对论近似C被电场束缚的电子相对论结果 D带电的任何粒子非相对论近似5如果一个原子处于某能态的时间为10-7S原子这个能态能量的最小不确定数量级为以焦耳为单位A．10-34 B10-27 C10-24 D10-306将一质子束缚在10-13cm的线度内则估计其动能的量级为A eVB MeVC GeV D10-20J7 按量子力学原理原子状态用波函数来描述不考虑电子自旋对氢原子当有确定主量子数n时对应的状态数是A．2n B2n1 Cn2 D2n28 按量子力学原理原子状态用波函数来描述不考虑电子自旋对氢原子当确定后对应的状态数为An2 B2n C D219 按原子力学原理原子状态用波函数来描述考虑电子自旋对氢原子当确定后对应的状态数为A2 21 B21 C n Dn210 按量子力学原理原子状态用波函数来描述考虑自旋对氢原子当m确定后对应的状态数为A1 B2 C21 D n3．简答题1波恩对波函数作出什么样的解释2请回答测不准关系的主要内容和物理实质3为什么说德布罗意是量子力学的创始人贡献如何4何谓定态定态波函数具有何种形式5波函数满足标准条件是什么写出波函数的归一化条件6 量子力学是在什么基础上建立起来的它与旧量子论的根本区别是什么7 微观粒子的状态用什么来描述为什么8 如何理解微观粒子的波粒二相性对于运动着的宏观实物粒子为什么不考虑它们的波动性9 微观粒子在不运动相对静止的时候能否显示出波动性又能否显示出粒子性10a 能否用相对论的质量与速度关系式求得光子的质量b 不同波长的光子质量同否11 当中子和光子的波长相同时它们的动量和总能量是否相同12 怎样理解测不准关系13按照光的波动说光强与什么成正比按照光的粒子说光强度又与什么成正比怎样才能把这两种学说联系起来14ψ xyz 表示波函数问各表示什么物理意义15用角动量来表示测不准关系时将具有怎样的形式16何谓定态解定态问题的方法和步骤是什么17用量子力学解氢原子问题得出哪些主要结果这些结果与旧量子论有何区别与联系这说明了什么问题18为什么玻尔轨道这个概念违反测不准关系3．计算题1电子显微镜中的电子从静止开始通过电势差为的静电场加速后其德布罗意波长为求加速电势差2试画出时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图并标出电子轨道角动量在外磁场方向的投影的各种可能值3若一个电子的动能等于它的静止能量试求1该电子速度为多大2其相应的德布罗意波长是多少4一个电子被禁闭在线度为10fm的区域内这正是原子核线度的数量级试计算它的最小动能为多少5 如果普朗克常数是6600J S而不是66 10-34J S我们的世界会复杂得多在这种情况下一个体重100Kg的足球运动员以50m s-1的速度奔跑它的德布罗意波长是多大由对面的运动员看来他的位置的最小不确定量是多大6氢原子的基态波函数试求1在r-rdr范围内发现电子的几率2r取何值时几率最大 3 计算能量角动量及角动量在Z方向的投影P Z7 线性谐振子的基态波函数和第一激发态的波函数分别为式中为弹性系数试求线性谐振子在基态和第一激发态时几率出现最大值时的位置8氢原子处于的状态试求1状态能量2角动量3角动量的分量4经向几率分布函数和角向几率分布函数9 典型的原子核半径约为50fm设核内质子的位置不确定量为50fm试求质子动量的最小不确定量为多少10 粒子位于一维对称势场中势场形式为1试推导粒子在 E V0 情况下其总能量E满足的关系式2 试使用1中导出的关系式以图解法证明粒子的能量只能是一些不连续的值11设原子的线度为10-10m的数量级原子核的线度为10-14的数量级已知电子的质量质子质量求电子在原子中的能量和质子在原子核中的能量12计算宽度为1埃的无限深势阱中n 12310100问各能态电子的能量如果势阱宽为1cm则又如何13在一维无限深方势阱中当粒子处于 1和 2时求发现粒子几率最大的位置14当一电子束通过08Wb²m-2的匀强磁场时自旋取向与此磁场顺向和反向的两种电子的能量差是多少15光子与电子的波长都是20埃它们的动量和能量都相等否16试描绘原子中L 4时电子动量矩L在磁场中空间量子化的示意图并写出L 在磁场方向的分量LZ的各种可能的值17求粒子在一维无限深势阱中的能量和波函数第四章碱金属原子1选择题1单个f 电子总角动量量子数的可能值为A j 3210B j ±3C j ±72 ± 52D j 52 722单个d 电子的总角动量投影的可能值为A23 B34 C D32523已知一个价电子的试由求的可能值A 3212 -12 -32B 32 12 12 -12 -12-32C 3212 0-12 -32D 3212 12 0-12 -12-324锂原子光谱由主线系第一辅线系第二辅线系及柏格曼系组成这些谱线系中全部谱线在可见光区只有A主线系 B第一辅线系 C第二辅线系 D柏格曼系5锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时其波数公式的正确表达式应为A B C． D．6碱金属原子的光谱项为AT Rn2 B T Z2Rn2 C T Rn2 D T RZ2n27锂原子从3P态向基态跃迁时产生多少条被选择定则允许的谱线不考虑精细结构A一条 B三条 C四条 D六条8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A．538V B185V C353V D914V9钠原子基项3S的量子改正数为137试确定该原子的电离电势A0514V B151V C512V D914V10 碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生A相对论效应 B原子实的极化C价电子的轨道贯穿 D价电子的自旋－轨道相互作用11 产生钠的两条黄谱线的跃迁是A2P12→2S12 2P12→2S12 B 2S12→2P12 2S12→2P32C 2D32→2P12 2D32→2P32D 2D32→2P12 2D32→2P3212若已知K原子共振线双重成分的波长等于769898埃和76649埃则该原子4p能级的裂距为多少eVA74³10-2 B 74³10-3 C 74³10-4 D 74³10-513对锂原子主线系的谱线考虑精细结构后其波数公式的正确表达式应为A 22S12-n2P12 22S12-n2P32B 22S12 n2P32 22S12 n2P12C n2P32-22S12 n2P12-22S32D n2P32 n2P32 n2P12 n21214碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因A电子自旋的存在 B观察仪器分辨率的提高C选择定则的提出 D轨道角动量的量子化15已知钠光谱的主线系的第一条谱线由 1 5890埃和 2 5896埃的双线组成则第二辅线系极限的双线间距以电子伏特为单位A0 B214 10-3 C207 10-3 D342 10-216考虑电子自旋碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系A主线系 B锐线系 C漫线系 D基线系17如果是单电子原子中电子的轨道角动量量子数则偶极距跃迁选择定则为A B 或 1 C D18碱金属原子的价电子处于n＝3 ＝1的状态其精细结构的状态符号应为A 32S1232S32 B3P123P32 C 32P1232P32 D 32D3232D5219下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的A 12S12B 22S12C 32P12D 32S1232D5220对碱金属原子的精细结构12S12 12P12 32D52 42F5222D32这些状态中实际存在的是A12S1232D5242F52 B12S12 12P12 42F52 C12P1232D5222D32 D32D52 42F5222D3221氢原子光谱形成的精细结构不考虑蓝姆移动是由于A自旋－轨道耦合 B相对论修正和极化贯穿C自旋－轨道耦合和相对论修正 D极化贯穿自旋－轨道耦合和相对论修正22对氢原子考虑精细结构之后其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为A二条 B三条 C五条 D不分裂23考虑精细结构不考虑蓝姆位移氢光谱Hα线应具有A双线 B三线 C五线 D七线24氢原子巴尔末系的谱线计及精细结构以后每一条谱线都分裂为五个但如果再考虑蓝姆位移其谱线分裂条数为A五条 B六条 C七条 D八条25已知锂原子主线系最长波长为 1 67074埃第二辅线系的线系限波长为3519埃则锂原子的第一激发电势和电离电势依次为已知R＝109729 107m-1A085eV538eV B185V538V C085V538V D1385eV538eV26钠原子由nS跃迁到3D态和由nD跃迁到3P态产生的谱线分别属于A第一辅线系和基线系 B柏格曼系和锐线系C主线系和第一辅线系 D第二辅线系和漫线系27d电子的总角动量取值可能为A B C D2．简答题1碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么造成碱金属原子精细能级的原因是什么为什么态不分裂态分裂为两层2造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么3试由氢原子能量的狄拉克公式出发画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图并写出各自成分的波数表达式4简述碱金属原子光谱的精细结构实验现象及解释5什么叫原子实碱金属原子的价电子的运动有何特点它给原子的能级带来什么影响6碱金属原子的能级或光谱项与氢或类氢原子有何不同这是什么原因引起的为什么这种差别当量子数很大时又消失了7电子自旋是怎样产生的电子自旋是电子的固有属性的含义是什么为什么不能把电子自旋理解为电子绕其对称轴的自转8对碱金属原子原子态和电子态有何联系表示符号上有何区别9为什么谱项S项的精细结构是单层的PDF等项总是双层的试从碱金属的光谱双线的规律性和从电子自旋与轨道相互作用的物理概念的两方面分别说明之10考虑自旋后碱金属原子的能级怎样确定和表示11以钠为例碱金属原子的四个光谱线系的精细结构公式如何表达12氢或类氢原子的精细结构能级与碱金属精细结构能级有何不同13电子自旋有何实验验证为什么试举例说明14电子自旋与其轨道运动的相互作用是何种性质的作用这种作用的数量级若用电子伏表示是多少3．计算题1锂原子的基态光谱项值T2S＝43484cm-1若已知直接跃迁3P 3S产生波长为3233埃的谱线试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线求出这些谱线的波长R＝10972 10-3埃-12已知铍离子Be主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长3锂原子的基态是当处于激发态的锂原子向低能级跃迁时可能产生几条谱线不考虑精细结构这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的同时写出所属谱线系的名称及波数表达式试画出有关的能级跃迁图在图中标出各能级的光谱项符号并用箭头都标出各种可能的跃迁4 ①试写出钠原子主线系第一辅线系第二辅线系和伯格曼系的波数表达式②已知求钠原子的电离电势③若不考虑精细结构则钠原子自态向低能级跃迁时可产生几条谱线是哪两个能级间的跃迁各对应哪个线系的谱线④若考虑精细结构则上问中谱线分别是几线结构用光谱项表达式表示出相应的跃迁5 已知锂原子基态的光谱项T2S 43484cm-1共振线即主线系第一条谱线波长为6707 试计算锂原子的电离电势和第一激发电势6 已知锂原子光谱项的量子数修正值 s 0 40 p 0 05试估算处于3s 激发态的锂原子向较低能级跃迁时可观察到的谱线的波长不考虑精细结构7 钠原子的基态为3S其电离电势和第一激发电势分别为5139V和2 104V。
(完整版)《原子物理学》经典例题及答案
《原子物理学》经典题一、简答题【每题满分15分，满分合计60分】1、简述原子的样子（结构、大小、质量）。
答：（1）α粒子散射的实验与理论充分证明了原子具有核式结构：原子具有一个集中了原子绝大部分质量和所有正电荷但尺度较小的中心体——原子核，原子核所带正电的数值是原子序数乘单位正电荷，原子核周围散布着带负电的电子。
【9分】(2)原子半径：10-10米。
【2分】(3)原子核半径：10-15米。
【2分】(4)原子质量：10-27千克。
【2分】2、简述氢原子光谱的特征和实验规律。
答：(1)氢原子光谱是线状分离谱，谱线分为赖曼线系（紫外光区）、巴尔末线系（可见光区）、帕邢线系（近红外光区）、布喇开线系（中红外光区）、普丰德线系（远红外光区）五个线系。
【7分】（2）氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为： 【4分】 氢原子光谱的每一条谱线的波数都可以表达为两光谱项之差：()()T m T n ν=-% ——里兹并合原理。
其中，()H R T n n 2= （n 为正整数）【4分】【备注：照抄课本P26页的（1）、（2）、（3）条而且抄全的得9分】3、简述玻尔理论对氢原子光谱实验规律的解释。
2271111()1231.096775810%L H HR k n k n k n k R m νλ-==-=>=⨯其中：、为整数，、 、 、 ；； 里德堡常数答：（1）玻尔理论的三个基本假设：定态假设、频率假设、量子化假设。
【6分】（2）将氢原子的库仑作用力和势能表达式联立玻尔理论的角动量量子化和频率假设，可得：【4分】【4分】 和氢原子光谱实验规律吻合。
【1分】二、计算题【满分合计40分】1、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。
【本题满分16分】解：电离能为i E E E 1∞=-，【4分】氢原子的能级公式n E Rhc n 2/=-，【2分】 代入，得：i H H E R hc R hc 211()1=-=∞=13.6eV 。
原子物理试题集粹491766个
原子物理试题集粹（49+17=66个）一、选择题（每题的四个选项中至少有一个是正确的）1．氢原子从激发态跃迁到基态，那么核外电子的［］Ａ．电势能减小，动能减少，周期增大Ｂ．电势能减小，动能增大，周期减小Ｃ．电势能的减小值小于动能的增加值Ｄ．电势能的减小值等于动能的增大值2．氢原子从能级Ａ跃迁到能级Ｂ时，释放频率为ν1的光子；氢原子从能级Ｂ跃迁到能级Ｃ时，吸收频率为ν2的光子．假设ν2＞ν1，那么氢原子从能级Ｃ跃迁到能级Ａ时，将［］Ａ．吸收频率为ν2－ν1的光子Ｂ．吸收频率为ν1＋ν2的光子Ｃ．释放频率为ν2－ν1的光子Ｄ．释放频率为ν1＋ν2的光子3．氢原子能级图的一部份如图5－1所示，Ａ、Ｂ、Ｃ别离表示原子在三种跃迁进程中辐射出的光子．它们的能量和波长别离为ＥＡ、ＥＢ、ＥＣ和λＡ、λＢ、λＣ，那么下述关系中正确的选项是［］Ａ．1／λＣ＝1／λＡ＋1／λＢＢ．λＣ＝λＡ＋λＢＣ．ＥＣ＝ＥＡ＋ＥＢＤ．1／λＡ＝1／λＢ＋1／λＣ图5－1 图5－24．氢原子的ｎ＝1，2，3，4各能级的能量如图5－2所示，氢原子由ｎ＝1的状态激发到ｎ＝4的状态．在它回到ｎ＝1的状态的进程中［］Ａ．可能发出的能量不同的光子只有3种Ｂ．可能发出6种不同频率的光子Ｃ．可能发出的光子最大能量是ｅＶＤ．可能发出的光了的最小能量是ｅＶ5．以下表达中正确的选项是［］Ａ．卢瑟福得出原了核的体踊跃小的依据是绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原先的方向前进Ｂ．玻尔以为卢瑟福理论中电子绕核旋转的向心力来自库仑力是错误的，因此提出新的玻尔理论Ｃ．玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说上运用了普朗克的量子理论Ｄ．爱因斯坦用于说明光电效应的光子说依据的也是量子理论，因此光子说是在玻尔理论上进展的6．依照玻尔理论，氢原子处在量子数ｎ＝1和ｎ＝2的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比│Ｅ1│∶│Ｅ2│及电子的动能之比Ｅｋ1∶Ｅｋ2别离等于［］Ａ．4∶1，4∶1Ｂ．4∶1，2∶1Ｃ．2∶1，4∶1Ｄ．2∶1，2∶17．氢原子从ｎ＝4的激发态直接跃迁到ｎ＝2的能级时，发出蓝色光．那么氢原了从ｎ＝5的激发态直接跃迁到ｎ＝2的能级时，可能发出的是［］Ａ．红外线Ｂ．红光Ｃ．紫光Ｄ．γ射线8．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种颜色的光子，且ν3＞ν2＞ν1，那么［］Ａ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν3Ｂ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν2Ｃ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν1Ｄ．被氢原子吸收的光子能量为ｈ（ν1＋ν2）9．天然放射现象的发觉揭露了［］Ａ．原子不可再分Ｂ．原子的核式结构Ｃ．原子核还可再分Ｄ．原子核由质子和中子组成10．如图5－3所示，ｘ表示原子核，α粒子射向ｘ时被散射而偏转，其偏转轨道可能是图中的（α粒子入射动能相同）［］图5－3题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C AC BC AC A C AD C D11．关于α粒了散射实验，以下说法中正确的选项是［］Ａ．绝大多数α粒子通过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转Ｂ．α粒子在接近原子核的进程中，动能减小，电势能减小Ｃ．α粒子在离开原子核的进程中，加速度慢慢减小Ｄ．对α粒了散射实验的数据分析，能够估算出原子核的大小12．氢原子辐射出一个光子后，依照玻尔理论，判定正确的选项是［］Ａ．电子绕核旋转半径增大Ｂ．电子的动能增大Ｃ．氢原子的电势能增大Ｄ．氢原子的能级减小13．图5－4所示的实验中，用天然放射性元素钋（Ｐｏ）放出的α射线轰击铍时，产生一种不可见粒子．当用这种粒子轰击石蜡时，可从石蜡中打出质子，通过各类检测发觉［］Ａ．这种不可见粒子在电场和磁场中均不发生偏转，它必然是不带电的中性粒子Ｂ．这种不可见粒子的贯穿能力很强，它必然是γ射线（光子）Ｃ．这种不可见粒子的速度不到光速的1／10，而且能量专门大（＞55ＭｅＶ），因此它不是γ射线Ｄ．这种不可见粒子和硼作用产生的新原子核增加的质量几乎和质子的质量相等，它必然是和质子质量相等的粒子图5－414．质子和α粒子在真空条件下，同时自静止由同一电场加速，经同点垂直进入同一偏转电场后均打在平行于偏转电场方向的同一荧光屏上．不计质子和α粒子所受的重力．说法正确的选项是［］Ａ．质子比α粒子先打到屏上Ｂ．打到屏上时，α粒子的动能比质子大Ｃ．经加速电场时，质子比α粒子电场力的冲量大Ｄ．质子和α粒子将打到荧光屏上同一点15．如图5－5所示，ａ为未知的天然放射源，ｂ为一张黑纸，ｃ为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，ｄ为荧光屏，ｅ为固定不动的显微镜筒．整个装置放在真空中．实验时，若是将电场Ｅ撤去，从显微镜内观看到荧光屏上每分钟闪烁的亮点数没有转变．若是再将黑纸ｂ移开，那么从显微镜筒内观看到的每分钟闪烁的亮点数大为增加，由此可判定放射源ａ发出的射线为［］Ａ．β射线和γ射线Ｂ．α射线和β射线Ｃ．α射线和γ射线Ｄ．α射线和Ｘ射线图5－516．依照玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，说明［］Ａ．核外电子轨道半径越小Ｂ．核外电子的速度越小Ｃ．原子能级的能量越小Ｄ．原子的电势能越大17．一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子（ν3＞ν2＞ν1），对应光子的波长别离是λ1、λ2、λ3，那么［］Ａ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν2Ｂ．被氢原子吸收的光子能量为ｈν1Ｃ．ν3＝ν2＋ν1Ｄ．λ3＝λ1λ2／（λ1＋λ2）18．当氢原子的电子处于第ｎ条轨道时，下面说法正确的选项是［］Ａ．电子的轨道半径是ｒｎ＝ｎｒ1（ｒ1为第1条可能轨道半径）Ｂ．由Ｅｎ＝Ｅ1／ｎ2（Ｅ1为电子在第一条可能轨道时的能量），可知ｎ越大时，原子能量越大Ｃ．原子从ｎ定态跃迁到（ｎ－1）定态时，辐射光子的波长λ＝（Ｅｎ－Ｅｎ－1）／ｈＤ．大量处于这一状态的氢原子通过自发辐射最多产生的光谱线数为ｎ（ｎ－1）／219．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的径迹是两个相切的圆．圆的直径比为7∶1，如图5－6所示，那么碳14的衰变方程是［］Ａ．146C →42e H +104e B Ｂ．146C →01e -+145BＣ．146C →01e -+147N Ｄ．146C →21H +125B图5－620．在核反映方程：94e B +42e H →126C ＋ｘ中，ｘ表示 ［ ］ Ａ．质子 Ｂ．中子 Ｃ．电子 Ｄ．正电子题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案CDBDACDABDCBDCDBDCB21．以下核反映中属于α衰变的是 ［ ］Ａ．115B +42e H →147N +10n Ｂ．2713Al +21H →2512g M +42e HＣ．23090Th →22688Ra +42He Ｄ．31H +11H →42He 22．最初发觉中子的原子核的人工转变，是以下核反映方程中的哪个 ［ ］Ａ．147N +42He →179F +10n Ｂ．94Be +42He →126C +10nＣ．2311Na +42He →2613Al 126C +10n Ｄ．2713Al +42He →3015P +10n24．在核反映方程3015P →3014Si ＋ｘ中的ｘ表示 ［ ］Ａ．质子 Ｂ．中子 Ｃ．电子 Ｄ．正电子25．用中子轰击铝27，产生钠24和ｘ粒子，钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，那么ｘ粒子和钠的衰变进程别离是 ［ ］Ａ．质子、α衰变Ｂ．电子、α衰变Ｃ．α粒子、β衰变Ｄ．正电子、β衰变26．以下说法正确的选项是［］Ａ．用α射线轰击铍（94Be），铍核转变成126C，并放出γ射线Ｂ．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强Ｃ．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹Ｄ．γ光子的能量足够大时，用γ射线轰击氘核能使氘核分解为11H和1n27．1900年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射的能量散布时发觉，只有以为电磁波的发射和吸收不是持续的，而是一份一份地进行的，每一份的能量等于ｈν，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合．受该理论的启发，其他一些物理学家开展了有关方面的一些研究工作，取得了一些丰硕的功效，以下所述符合这种情形的有：［］Ａ．麦克斯韦提出的光的电磁说Ｂ．汤姆生提出的原子模型Ｃ．爱因斯坦提出的光子说Ｄ．玻尔提出的“玻尔理论”28．人类熟悉原子核的复杂结构并进行研究是从［］Ａ．发觉电子开始的Ｂ．发觉质子开始的Ｃ．α粒子散射实验开始的Ｄ．发觉天然放射现象开始的29．目前，关于人类利用核能发电，以下说法中正确的选项是［］Ａ．核能发电对环境的污染比火力发电要小Ｂ．核能发电对环境的污染比火力发电要大Ｃ．还只是利用重核裂变释放大量能量Ｄ．既有重核裂变、又有轻核聚变释放大量能量30．以下说法中正确的选项是［］Ａ．β射线确实是大量的原子被激发后，从原子的内层电子中脱出的电子Ｂ．由于每种原子都有自己的特点谱线，故能够依照原子光谱来辨别物体和确信其化学组成Ｃ．把一个动能为零的自由电子和一个氢离子结合成基态的氢原子时，将要放出紫外线Ｄ．由于原子里的核外电子不断地绕核做加速运动，因此原子要向外辐射能量，这确实是原子光谱的来源题号21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 B C B D C BD CD D AC B 31．天然放射物质的放射线包括三种成份，下面的说法中正确的选项是［］Ａ．一导厚的黑纸能够挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线Ｂ．某原子核在放出γ粒子后会变成另一种元素的原子核Ｃ．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线Ｄ．β粒子是电子，但不是原先绕核旋转的核外电子32．依照玻尔理论，在氢原子中，量子数ｎ越大，那么［］Ａ．电子轨道半径越小Ｂ．电子轨道速度越小Ｃ．原子的能量越小Ｄ．原子的电势能越小33．对卢瑟福的α粒子散射实验现象的分析说明了［］Ａ．原子内存在着质量与正电荷集中的原子核Ｂ．原子内有带负电的电子Ｃ．电子绕核运行的轨道是不持续的Ｄ．原子核只占原子体积的极小部份34．如图5-1为氢原子ｎ＝1，2，3，4的各个能级示用意．处于ｎ＝4能量状态的氢原子，当它向较低能级发生跃迁时，发出的光子能量可能为［］图5-1Ａ．2．55ｅＶＢ．13．6ｅＶＣ．12．75ｅＶＤ．0．85ｅＶ35．下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在α粒子散射实验中观看到的，并据此现象得出原子的核式结构［］Ａ．大多数α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子仍按原方向前进Ｂ．多数α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子按原方向前进，或被弹回Ｃ．绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原方向前进Ｄ．极少数α粒子发生较大角度偏转，乃至被弹回36．如图5-2所示的4个图中，Ｏ点表示某原子核的位置，曲线ａｂ和ｃｄ表示通过该原子核周围的α粒子的运动轨迹，正确的图是［］图5-237．依照玻尔理论，氢原子的基态能级为Ｅ１，氢原子从ｎ＝3的定态跃迁到ｎ＝1的基态进程中辐射光子的波长为λ，ｈ为普朗克常量，ｃ为光速，那么［］Ａ．电子的动能增大Ｂ．电子的电势能增大Ｃ．电子的运动周期增大Ｄ．辐射光子波长λ＝－9ｈｃ／8Ｅ１38．以下说法正确的选项是［］Ａ．天然放射现象的发觉，揭露了原子核是由原子和中子组成的Ｂ．玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说上运用了量子理论Ｃ．γ射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强Ｄ．γ光子的能量足够大，用γ线轰击氘核能使氘核分解为11H和1n39．如图5-3所示是“原子核人工转变”实验装置示用意，其中Ａ是放射性物质，Ｆ是铝箔，Ｓ为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏Ｓ上显现闪光，该闪光是［］图5-3Ａ．α粒子射到屏上产生的Ｂ．α粒子从Ｆ打出的粒子射到屏上产生的Ｃ．α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的Ｄ．放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的40．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图5-4所示，离子源Ｓ产生一个质量为ｍ，电量为ｑ的正离子，离子产生出来时速度很小，能够看做是静止的．离子产生出来后通过电压Ｕ加速，进入磁感强度为Ｂ的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片Ｐ上，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离为ｘ．那么以下说法正确的选项是［］图5-4Ａ．假设某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，那么说明离子的质量必然变大Ｂ．假设某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，那么说明加速电压Ｕ必然变大Ｃ．假设某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，那么说明磁感强度Ｂ必然变大Ｄ．假设某离子经上述装置后，测得它在Ｐ上的位置到入口处Ｓ１的距离大于ｘ，那么说明离子所带电量ｑ可能变小题号31 32 33 34 35 36 37 38 39 40答案ACD B AD AC D D AD BCD C D41．若是某放射性元素通过ｘ次α衰变和Ｙ次β衰变，变成一种新原子核，那么那个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小［］Ａ．2ｘ＋ｙＢ．ｘ＋ｙＣ．ｘ－ｙＤ．2ｘ－ｙ42．某放射性元素的原子核Ａ的衰变进程是ＡＢＣ，以下说法中正确的选项是［］Ａ．原子核Ｃ的中子数比Ａ少2 Ｂ．原子核Ｃ的质子数比Ａ少1Ｃ．原子核Ｃ的中子数比Ｂ少1 Ｄ．原子核Ｃ的质子数比Ｂ少143．1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出奉献的科技专家，以下核反映方程中属研究两弹的大体的核反映方程式的是［］44．一个质子以1．0×10７ｍ／ｓ的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，那么以下判定正确的选项是［］Ｃ．硅原子核速度的数量级为107ｍ／ｓ，方向跟质子的初速度方向一致Ｄ．硅原子核速度的数量级为105ｍ／ｓ，方向跟质子的初速度方向一致45．同窗们依照中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度转变的趋势”的问题中，有以下结论．请你判定哪些结论正确［］Ａ．太阳内部进行着猛烈的热核反映，辐射大量光子，依照ΔＥ＝Δｍｃ２可知太阳质量Ｍ在不断减少Ｂ．依照Ｆ＝ＧＭｍ／ｒ２和Ｆ＝ｍｖ２／ｒ知日地距离ｒ不断增大，地球围绕速度将减少，且周期Ｔ＝2πｒ／ｖ将增大Ｃ．依照Ｆ＝ＧＭｍ／ｒ２和Ｆ＝ｍｖ２／ｒ知日地距离ｒ将不断减小，地球围绕速度将增大，且周期Ｔ＝2πｒ／ｖ将减小Ｄ．由于太阳质量Ｍ不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地距离ｒ增大，因此辐射到地球表面的热功率也减小，地球表面温度也将慢慢降低46．23892U是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由图5-5能够明白［］图5-5Ａ．表中ａ是84，ｂ是206Ｂ．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的Ｃ．②是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的Ｄ．从23892U衰变成20682Pb要通过6次①衰变，8次②衰变47．质子和中子结合成氘核，同时放出γ光子，核反映方程是11H+1n→21H＋γ，以下说法正确的选项是［］Ａ．反映后氘核的质量必然小于反映前质子和中子的质量之和Ｂ．反映前后的质量数不变，因此质量不变Ｃ．γ光子的能量为Δｍｃ２，Δｍ为反映中的质量亏损Ｄ．因存在质量亏损Δｍ，因此“物质不灭”的说法是不正确的48．氘核（21H）和氚核（31H）结合成氦核（42He）的核反映方程为：21H+31H→42He+1n，设氘核，氚核，氦核和中子质量别离为ｍ１，ｍ２，ｍ３和ｍ４，真空中光速为ｃ，那么反映进程释放的能量为［］Ａ．（ｍ１＋ｍ２－ｍ３）ｃ2Ｂ．（ｍ１＋ｍ２－ｍ４）ｃ2Ｃ．（ｍ１＋ｍ２－ｍ３－ｍ４）ｃ2Ｄ．（ｍ３＋ｍ４－ｍ１－ｍ２）ｃ249．一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，假设它们的质量别离是ｍ１、ｍ２、ｍ３，那么［］Ａ．由于反映前后质量数不变，因此ｍ１＋ｍ２＝ｍ３Ｂ．由于反映时释放出了能量，因此ｍ１＋ｍ２＞ｍ３Ｃ．由于反映在高温高压下进行从而吸收能量，因此ｍ１＋ｍ２＜ｍ３Ｄ．反映时产生了频率为（ｍ１＋ｍ２－ｍ３）ｃ2／ｈ的光子，式中ｃ是光速、ｈ是普朗克常量题号41 42 43 44 45 46 47 48 49答案 D BC BD ABD ABD ABD AC C BD二、填空题1．此刻科学家们正在设法探访“反物质”．所谓“反物质”是由“反粒子”组成，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量和电量，但电荷的符号相反，例如正电子确实是电子的“反粒子”．据此，假设有反质子存在，它的质量数应为，基元电荷的电量是×10－19Ｃ，那么反质子的带电量为．2．氢原子中核外电子在基态轨道上运动的能量为－ｅＶ，假设已知氢原子辐射光子的能量为ｅＶ，那么可判定那个氢原子的核外电子是由第条可能轨道跃迁到第条可能轨道．3．如图5－7中给出的氢原子最低的四个能级．Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ分别表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是（填字母）最小的频率等于Ｈｚ．（保留两位有效数字，普朗克常量ｈ＝×10－34Ｊ·ｓ）图5－74．在玻尔的氢原子模型中，电子的第一条可能轨道的半径为ｒ1，那么由此向外数的第三条可能轨道的半径ｒ3＝．电子在这第三条轨道上运动时的动能Ｅｋ＝．（已知基元电荷ｅ，静电力常量为ｋ）5．假设二个氘核在一直线上相碰发生聚变反映生成氦的同位素和中子．已知氘核的质量是ｕ，中子的质量是ｕ，氦核同位素的质量是ｕ，写出聚变核反映方程，在聚变核反映中释放出的能量为ＭｅＶ（保留三位有效数字）．6．完成以下核反映方程（1）147N+42He→＋11H；（2）94Be+42He→126C＋；（3）147N+1n→＋11H；（4）3015P→3014Si＋；（5）23592U+1n→14156Ba+9236Kr＋．7．处于基态的氢原子在某种单色光照射下，只能发出频率为ν1、ν2和ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，那么该照射光的光子能量为．8．用γ光子轰击氘核，使之产生质子和中子，写出核反映方程式．已知氘核质量为ｕ，质子质量为ｕ，中子质量为ｕ，1ｕ＝×10－27ｋｇ，普朗克常量ｈ＝×10－34Ｊ·ｓ，那么γ光子的波长应为ｍ．（要求一名有效数字）9．以下核反映均属释放核能的反映，请完成核反映方程，并注明反映类型．（1）21H＋→42He+1n，反映；（2）23592U+1n→9038Sr+13654Xe+ ，反映．10．质子击中锂核后变成两个α粒子，其核反映式为；假设它们的质量别离为×10－27ｋｇ、×10－27ｋｇ、×10－27ｋｇ，那么此进程中释放的能量等于Ｊ．（取3位有效数字）11．太阳内部发生热核反映，每秒钟辐射出的能量约3．8×1026Ｊ，据此估算太阳一年内质量将减少________ｋｇ．（保留两位数字）12．要使一个中性锂原子最外层的电子离开锂原子所需的能量是5．39ｅＶ，要使一个中性氟原子结合一个电子形成一个氟离子所放出的能量是3．51ｅＶ，那么将一个电子从锂原子转移到氟原子所须提供的能量为________．13．如图5-6所示给出的氢原子最低的四个能级，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ别离表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是________（填字母），最小的频率等于________Ｈｚ．（保留两位有效数字，普朗克常量ｈ＝6．6×10－34Ｊ·ｓ）图5-614．氢原子的基态能量是－13．6ｅＶ，那么氢原子光谱中频率最高的光波的波长是________ｍ．（ｈ＝6．63×10－34Ｊ·ｓ）15．在匀强电场中逆电场线运动的Ｕ核（23892U）速度减为零时假设发生α衰变，衰变时ｖα与电场线垂直，衰变后当α粒子沿Ｅ的方向移动位移为ΔＬ时残核在与电场线平行的方向上位移ΔＬ′为________ΔＬ，ΔＬ′与ΔＬ方向________．16．用质子轰击锂核73Li，生成2个α粒子，那个核反映方程式为________，假设用ｍｐ表示质子质量，ｍ表示锂核质量，ｍα表示α粒子质量，ｃ表示光速，那么此核反映中释放能量ΔＥ＝________．17．两个氘核聚变产生一个氦核（32He）和一个中子，这一进程的核反映方程是________．已知氘核质量为3．3426×10－27ｋｇ，氦核质量5．0049×10－27ｋｇ，中子质量1．6744×10－27ｋｇ，上述核反映释放的能量为________Ｊ．参考答案1．1，－×10－19Ｃ2．4，23．Ｂ，×10144．9ｒ1，ｋｅ2／18ｒ15．6．（1）178O（2）1n（3）146C（4）01e（5）31n7．ｈｒ38．21H+γ→11H+1n，6×10－139．（1）31H，聚变（2）101n，裂变10．11H+73Li→242He，×10－1211．1．3×1017 12．1．88ｅＶ13．Ｂ1．0×1014 14．9．14×10－8 15．10／13 相同16．73Li+11H→42He+42He（ｍ＋ｍｐ－2ｍα）ｃ217．221H→32He+1n，5．3×10－13。
2024高考物理原子物理学练习题及答案精选
2024高考物理原子物理学练习题及答案精选一、选择题1. 下列元素中，属于惰性气体的是：A) 氢气 (H2)B) 氮气 (N2)C) 氧气 (O2)D) 氩气 (Ar)答案：D2. 以下哪种粒子在原子核中的数量最多？A) 质子B) 中子C) 电子D) 引力子答案：B3. 以下关于原子核的说法哪个是错误的？A) 原子核带有正电荷B) 原子核由质子和中子组成C) 原子核占据整个原子的体积D) 原子核的质量约等于整个原子的质量答案：C4. 电离能是指：A) 电子从原子中进入自由状态所需的能量B) 两个原子之间发生化学反应所需要的能量C) 电子在原子核附近运动所受到的力D) 电子在金属中的自由运动所需的能量答案：A5. 以下关于原子核中质子和中子的说法哪个是正确的？A) 质子质量和中子质量相等B) 质子带有正电荷，中子带有负电荷C) 质子和中子的质量和电荷都相等D) 质子带有正电荷，中子不带电荷答案：D二、填空题1. 原子序数为20的钙元素的简化电子结构为_________。
答案：2, 8, 8, 22. 原子核中质子的数量等于_________。
答案：电子的数量3. 电离能越大，原子结构中的电子越_________。
答案：稳定4. 氢原子的质子数为_________，中子数为_________。
答案：1，05. 氯元素的电子结构为_________。
答案：2, 8, 7三、解答题1. 将下列原子按照质子数从小到大排列：氢、铜、锌、氧。
答案：氢、氧、铜、锌2. 简要说明半导体材料与导体材料以及绝缘体材料的区别。
答案：半导体材料具有介于导体材料和绝缘体材料之间的电导率，在适当的条件下可以导电。
导体材料具有很高的电导率，能够自由传导电流。
绝缘体材料的电导率非常低，不容易传导电流。
3. 简述原子核聚变与原子核裂变。
答案：原子核聚变是指两个或两个以上轻原子核融合成较重的新原子核的过程，同时产生巨大能量。
原子核裂变是指重原子核分裂成两个或多个轻原子核的过程，同样会释放大量能量。
原子物理期末考试试题
原子物理期末考试试题一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 原子核的组成是什么？A. 质子和电子B. 中子和电子C. 质子和中子D. 电子和夸克2. 根据波尔模型，氢原子的能级是量子化的。
下列哪个选项不是氢原子能级的表达式？A. $E_n = -\frac{13.6}{n^2}$B. $E_n = -\frac{13.6}{n}$C. $E_n = \frac{13.6}{n^2}$D. $E_n = \frac{13.6}{n}$3. 电子的自旋量子数是多少？A. 0B. 1/2C. 1D. 24. 以下哪个粒子不带电？A. 质子B. 中子C. 电子D. 正电子5. 原子核的稳定性与哪个因素有关？A. 质子数B. 中子数C. 质子与中子的比例D. 电子数6. 放射性衰变中，哪种衰变会产生β粒子？A. α衰变B. β衰变C. γ衰变D. 电子俘获7. 原子核的结合能是指什么？A. 原子核分裂成两个或多个较小核时释放的能量B. 原子核形成时所需的能量C. 原子核内部质子和中子之间的相互作用能D. 原子核内部电子与质子之间的相互作用能8. 核磁共振成像（MRI）利用了哪种物理现象？A. 核的电磁辐射B. 核的放射性衰变C. 核的磁矩在外部磁场中的取向D. 核的自旋与外部磁场的相互作用9. 重核裂变和轻核聚变都能释放能量，其能量来源是什么？A. 核子的质量亏损B. 核子的电荷C. 核子的自旋D. 核子的结合能10. 根据海森堡不确定性原理，下列哪个陈述是正确的？A. 粒子的位置和动量可以同时被精确测量B. 粒子的位置和动量测量越精确，不确定性越大C. 粒子的位置和动量测量越精确，不确定性越小D. 粒子的位置和动量测量的不确定性是固定的二、简答题（每题10分，共40分）1. 描述卢瑟福散射实验及其对原子核结构理论的影响。
2. 解释为什么氢原子的能级是量子化的，并给出能级公式。
3. 什么是同位素？请给出一个例子。
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3. 试问：4.5MeV的粒子与金核对心碰撞时的最小 距离是多少？若把金核改为7Li核，则结果如何？ （已知：金原子的原子序数为Z=79） 解:(1) 直接根据书中的公式(4-2)可得
2Ze 2 2Z e 2 2 79 rm a 1.44MeV fm 50.6 fm 4 0 E E 4 0 4.5MeV
N ' Nnt c d N
2
2
N A t M
a
2 4
16sin
2
2 sin d
大于90°散射的粒子数与全部入射粒子的比为
N A 2 sin d ta 4M 4 16sin 2 N A 1 1 2 ta ( ) 9.4 105 4M 2 2 sin sin 4 2
N A N' t N 2 M
a
2
2
2d (sin ) 2 sin
3
2
2
方法二： 根据碰撞参数b与散射角的关系,可知当 >90°时,b()<b(90°),即对于每个靶核,散射角大于 90°的入射粒子位于b()&(90°),则粒子束以大于90°散射的 粒子数为N'=Nntb2 大于90°散射的粒子数与全部粒子数之比为
e 1.44eV nm 1.44MeV fm 4 0 库仑散射公式: 2 a 2 Ze b ctg , 其中a 为库伦散射因子 2 2 4 0 E
阿伏伽德罗常数 NA = 6.0221023mol-1
2
基本常数或者数据: 电子电量: e 1.6 1019 C 电子质量: me 9.11 1031 kg 质子质量: mp 1.6726 1027 kg 原子单位: 1u 1.66 1027 kg 原子大小量级： 1010 m
(2)若改为7Li核,靶核的质量m'不再远大于入射粒子质 量m,这时动能要用质心系的能量Ec.
ALi 1 1 m' m 2 m' 7 2 E c m v v Ek Ek Ek 2 2 m m' m m' AHe ALi 11
rmin
2Ze 2 2Z e 2 a 4 0 E c Ec 4 0
A. 10-2; B. 10-4; C. 10-6; D. 10-10。
二、填空题:
1．在粒子散射实验中,粒子大角散射的结果说明了_
否定了汤姆孙原子模型，支持卢瑟福建立了原子的核式结构模型。 ________________________________________________
938 2. 氢原子的质量约为__________ MeV/c2 3.原子核式结构模型的提出是根据粒子散 射实验中粒子的____________________。 大角散射
原子物理电子课件
本章知识要点回顾
1.电子的发现不仅打破了原子不可分的经典 物质观,为打开微观世界研究的大门作出了重 大贡献,而且对物理学的发展产生重要影响. 2.卢瑟福核式模型的成功和困难告诉我们:一个 模型的成功在于它能用一种比较直观的图像, 抓住研究问题的主要矛盾,所得到的结果与实验 相符,模型的这种特点也预示它必然有其局限性, 甚至会带来新的难以解决的困难,从而迎来新的 物理学革命.
1.试问4.0MeV的粒子与金核（Z=79）对心碰撞时 的最小距离是多少 ？
2Ze 2Z e rm a 4 0 E E 4 0 2 79 1.44MeV fm 56.88 fm 4.0MeV
2
2
2. 动能为5.00MeV的粒子被金核以90 ° 散射时，它的瞄 准距离（碰撞参数）为多大？若金箔厚1.0m，则入射粒 子以大于90 ° 散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒 子的百分之几？（已知：金原子的原子序数为Z=79,原子 量为A=197；密度为
]
5.在进行卢瑟福理论实验验证时，发现小角度散射与理论不 符，这说明：[ D] A. 原子不一定存在核式结构; B. 散射物太厚; C. 卢瑟福理论是错误的; D. 小角散射时,一次散射理论不适 用。
6.原子核式结构模型的提出是根据粒子散射实验中 [ C ] A.绝大多数粒子散射角接近180; B. 粒子只偏2~3度. C.以小角散射为主也存在大角散射, D.以大角散射为主也存在小角散射.
解:(1)直接根据库仑散射公式可得
a 1 2Ze 2 e2 Z b ctg ctg ctg 2 2 2 4 0 E k 2 4 0 E k 2 79 1.44 fm MeV ctg 45 22.8 fm 5MeV
.
(2)方法一:若有N个粒子打到金箔上,在d方向上测 得的粒子数为dN'=Nntcd 已知金的摩尔质量为M=197g/mol,金的密度为 =18.88g/cm3,则原子核的数密度 n=NA/Vm=NA/(M/)=NA/M 粒子束以大于90°散射的粒子数为
4.一原子质量单位定义为 C
原子质量的
1/12
。
5.1911年卢瑟福根据 粒子在原子内的 大角度 __________散射现象，而提出了原子的 核式 ____ 结构模型。
6.在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中， 粒子散射 ____________________ 实验起了重大作用。
计算题:
23 7 4.5MeV 11
1.44MeV fm 3.0 fm
4. 假定金核半径为7.0fm试问 ：（1）入射质子需要 多少能量，才能在对头碰撞时刚好到达金核的表面 （已知金原子的原子序数为Z=79）？(2)若金核改为 铝核，使质子在对头碰撞时刚好到达铝核的表面，那 么，入射质子的能量应为多少？设铝核半径为4.0fm 解：(1)质子与金核对头碰撞时的最小距离为
5. 一束粒子垂直射至一重金属箔上，试求粒子被金 属箔散射后，散射角大于60 °的粒子数与散射角大于 90 °的粒子数之比. 解:对于每个靶核,散射角大于角的入射粒子位于 b<b()的圆盘截面内,该截面面积为C=b2(), 则粒子束大于角散射的粒子数为N=Nntb2(). (式中b=a*ctg(/2)/2) 则散射角大于60°的粒子数与散射角大于90°
(2)由卢瑟福散射公式得散射角大于90度的所有粒子 占全部入射粒子的百分比
2
dN a 2 d a 2 2 sin d 5 nt nt 8.5 10 N 4 4 2 2 16sin 16sin 2 2
#. 1897年汤姆孙通过阴极射线管确认电子的存在, 并测得e/m,由此提出“葡萄干面包”模型;
$. 1910年密立根通过著名的“油滴实验”测 得电子的电荷,并提出电荷量子化;
#1911年卢瑟福提出“核式结构模型”,并被盖 革和马斯顿的散射实验做验证;
$卢瑟福的核式结构的意义和困难: 意义:提出核式结构;提供以散射作为研究物质结构的 方法;可作为材料分析的手段; 困难:无法解释原子的稳定性、同一性、再生性.
Ze 2 rm a 注意:对于质子入射,与粒子相比,原子序数为1 4 0 Ek
所以入射质子需要的能量为
Ze 2 1.44 fm MeV 79 Ek 16.25MeV 4 0 rm 7.0 fm
(2)若改为铝核,靶核的质量不再远大于入射粒子的质量, 这时需用质心系的能量Ec,质子和铝核对头碰撞时的 最小距离为
卢瑟福散射公式:
微分散射截面表示单位面积内垂直入射一个粒子被 一个原子核散射到角方向单位立体角内的概率.
d ( ) dN ' a c ( ) d Nntd 16sin 4 2 散射粒子数 入射粒子数 单位面积的靶原子数 测量所取的立体角
2
截面单位:靶(b)和毫靶(mb),也可用平方米或平方厘米. 1b=103mb=10-24cm2=10-28m2
rm a
Ze
2
4 0 Ec
1 1 m' m 2 m' 2 Ec m v v Ek 2 2 m m' m m'
所以入射质子需要的能量为
m m Ze 2 27 1.44 fm MeV 13 Ek (1 ) Ec (1 ) (1 ) 9.2MeV m' m' 4 0 rm 28 4.0 fm
入射到靶核上的粒子被散射到方向d立体角内的 概率
dN d ( ) ntd nt c ( )d N d
2 Ze 原子核大小： r a m 4 0 E
2
课堂习题 一、选择题:
1.分别用１MeV的质子和氘核（所带电荷与质子相同，但 质量是质子的两倍）射向金箔，它们与金箔原子核可能达 到的最小距离之比为： [ C ] Ａ.1/4; Ｂ.1/2; Ｃ.１; Ｄ.２. 2．如果用相同动量的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质 子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射 B ] 粒子测得的金原子半径上限的几倍？ [ A.2 B.1/2 C.1 D .4
的粒子数之比为
600 cot N1 2 )2 3 ( N 2 900 cot 2
6.设粒子是钋源放射的,能量为5.3MeV,散射体为金箔, 厚度为1m,密度为=1.93104kg/m3,Z=79,A=197,试 求:(1)粒子通过金箔在60°角方向的卢瑟福微分散射 截面;(2)散射角大于90°的所有粒子占全部入射粒子 的百分比 解:(1)由卢瑟福散射公式可得
3.一强度为I的粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。 若=90°对应的瞄准距离为b，则这种能量的粒子与金核可 能达到的最短距离为：[ B ] A. b; B. 2b; C. 4b; D. 0.5b。
4.在同一粒子源和散射靶的条件下观察到粒子被散射在 90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：[ C A．4：1 B.1：2 C.1：4 D 1：8