原子物理学试卷及答案

1、原子物理学试卷及答案【篇一：原子物理单元测试卷(含答案 )】/p> 波粒二象性原子结构原子核检测题一、选择题（每小题 4 分，共 54 分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。全部选对的得 4 分，错选或不选得 0 分。） 1卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是 （ ）2光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（ ）a金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 b 光电流的强度与入射光的强度无关c 用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 d 对于任何一种金属都存在一个 “最大波长 ”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3放射性

2、元素衰变时放出三种射线，按穿透能力由强到弱的排列顺序是（）a? 射线， ?射线， ? 射线 c ? 射线， ? 射线， ? 射线b ? 射线， ? 射线， ?射线， d ?射线， ? 射线， ?射线4在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（）a光的折射现象、偏振现象 b 光的反射现象、干涉现象c 光的衍射现象、色散现象d 光电效应现象、康普顿效应.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大6 关于光的波粒二象性的理解正确的是（）5氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中（）a 大量光子的效果往往表现出波动性

3、，个别光子的行为往往表现出粒子性 b光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子c高频光是粒子，低频光是波的粒子性显著d 波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它7如图 1 所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）图 1a. 入射光太弱； b. 入射光波长太长； c. 光照时间短； d. 电源电压太低10 要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜有关电子显微镜的下列说法正确的是（）a它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射 b 它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍

4、射 c它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射 d 它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射11 14c 是一种半衰期为 5 730 年的放射性同位素若考古工作者探测到某古木中 14c 的含量1()4a22 920 年 b 11 460 年 c 5 730 年 d 2 865 年4303013 现有核反应方程为 2713al 2he15p x ，新生成的 15p 具有放射性，继续发生衰变，核反应30)14. 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11213115121h 6c7n q1 1h 7n6c x q2方程中 q1 、q

5、2 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：3ax 是 2he ，q2q1 b x 是 42he ， q2q1 3c x 是 2he ，q2q1 d x 是 42he ， q2q115 如图 2 所示， n 为钨板， m 为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势 e 和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 ev ，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是 ()图 2a用 n 3 能级跃迁到 n 2 能级发出的光照射， n 板会发出电子b用 n 2 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射， n 板会发出电子c 用 n 3 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射，不会有电子

6、到达金属网 m d 用 n 4 能级跃迁到 n 1 能级发出的光照射，不会有电子到达金属网 m16.2006 年 3 月 24 日，由中国自行研究、设计的世界上第一个全超导非圆截面托卡马克 east 核聚变实验装置 (又称 “人造太阳 ”)，如图 3 所示，已成功完成首次工作调试由于它和太阳产生能量的原理相同，都是热核聚变反应，所以被外界称为 “人造太阳 ” “人造太阳 ” 的原理就是在这台装置的真空室内加入少量氢的同位素氘和氚，使其在一定条件下发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量核聚变的主要原料是氘和氚，在海水中含量极其丰富则下列说法中错误的是 ()341a“人造太阳 ”的核反应方程是2

7、1h 1h2he 0n图 3d 与这种热核聚变比较，核裂变反应堆产生的废物具有放射性二、填空题。本题共 3 小题，共 24 分把答案填在题中的横线上 17（ 8 分）现有三个核反应：242411na12mg114192 23592u _ ；0n56ba36kr _；3421h 1h2he _18（8分）如右图4 所示，一验电器与锌板相连，在a 处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。针偏角将（ 1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指（填 “增大 ”“减小 ”或 “不变 ”）。（ 2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度

8、更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 “有”或 “无”）偏转。19. （4 分）如右 5 图所示为氢原子的能级图用大量能量为（填图412.76 ev 的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有 种不同波长的光波。图 520 （ 4 分）放射性元素的原子核在 ? 衰变或 ? 衰变生成新原子核时，往往会同时伴随着 _ _ 辐射。已知 a、b 两种放射性元素的半衰期分别为 t1 和 t2 ，t t1?t2 时间测得这两种放射性元素的质量相等，那么它们原来的质量之比 ma ： mb _ 。三、计算题。本题共 4 小题， 40 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和

9、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，答案中必须明确写出数值和单位。21 （ 8 分）已知金属铯的逸出功为1.9ev ，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大功能为1.0ev ，入射光的波长应为多少米？23. （12 分）一个静止的铀核4.002 6 u) 后衰变成钍核 272289023292kg ，1 u 相当于 931.5 mev 的能量 )写出铀核的衰变反应方程； 算出该衰变反应中释放出的核能；【篇二：原子物理学试题汇编】txt> 试卷(聊 师)一、选择题1. 分别用 mev 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

10、核可能达到的最小距离之比为： .1/4; .1/2; .;. .2. 处于激发态的氢原子向低能级跃适时，可能发出的谱总数为： a.4; b.6; c.10; d.12.3. 根据玻尔索末菲理论， n=4 时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为：a.1 ； b.2; c.3; d.4.4.f 电子的总角动量量子数j 可能取值为：a.1/2 ， 3/2;b.3/2 ，5/2;c.5/2 ，7/2; d.7/2 ， 9/2.5. 碳原子（ c ，z 6）的基态谱项为 a.3po; b.3p2; c.3s1; d.1so.6. 测定原子核电荷数 z 的较精确的方法是利用c. 史特恩盖拉赫实验；d.

11、磁谱仪 .7. 要使氢原子核发生热核反应，所需温度的数量级至少应为（ k ） a.107; b.105; c.1011; d.1015.8. 下面哪个粒子最容易穿过厚层物质？a. （1），（ 2）; b. （3）,（ 4） ; c. （2） ,（4）;d. （1）,（ 3） .10. 论述甲：由于碱金属原子中，价电子与原子实相互作用，使得碱金属原子的能级对角量子数 l 的简并消除 . 论述乙：原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用，导致原子光谱精细结构 . 下面判断正确的是：a. 论述甲正确，论述乙错误 ; b. 论述甲错误，论述乙正确 ;c. 论述甲，乙都正确，二者无联系； d. 论述甲，

12、乙都正确，二者有联系 . 二、填充题（每空 2 分，共 20 分）1氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为（）.2两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的（）倍 .3被电压 100 伏加速的电子的德布罗意波长为（）埃 .4钠 d1 线是由跃迁（）产生的 .5工作电压为 50kv 的 x 光机发出的 x 射线的连续谱最短波长为（）埃.6处于 4d3/2 态的原子的朗德因子 g 等于（） .7双原子分子固有振动频率为 f，则其振动能级间隔为（）.8co 原子基态谱项为 4f9/2 ，测得 co 原子基态中包含8 个超精细结构成分，则 co 核自旋 i= （） .9母核 a

13、zx 衰变为子核 y 的电子俘获过程表示（）。10 按相互作用分类， ? 粒子属于（ ）类 .三、问答题（共 10 分）1. （4 分）玻尔氢原子理论的定态假设 .2 （ 3 分）何谓莫塞莱定律？3 （ 3 分）原子核反应的三阶段描述 . 四、计算题（ 50 分）1 （ 10 分）一个光子电离处于基态的氢原子，被电离的电子重新和质子结合成处于第一激发态的氢原子，同时放出波长为626 埃的光子 .求原入射光子的能量和自由电子动能 .2（ 10 分）钠原子3s 和 3p 谱项的量子亏损分别为1.373 和0.883. 试确定钠原子的电离能和第一激发电势3（ 10 分）试讨论钠原子漫线系的一条谱线（

14、.（ r=109735cm-1）2d3/2 2p1 /2）在弱磁场中的塞曼分裂，作出能级分裂跃迁图.22224 （ 10 分） 11na 的半衰期为 2.6 年.试求 :(1) 平均寿命和衰变常数 ;(2)5mg11na 减少到 1mg需要多长时间 ?(ln10=2.303,ln2=0.693)5(10 分)试计算中子与178o 核发生 (n,2n) 反应的反应能和阈能.1615(m(178o)=16.999130u,m(8o)=15.994915u,m(8o)=15.003071u,mn=1.008665u)试 卷 b ( 聊 师)1. ? 粒子以速率 v0 对心碰撞电荷数为 z 的原子核，

15、 ?粒子所能达到的离核的最小距离等于多少？2根据玻尔 索末菲理论，氢原子的主量子数 n=3 时，电子可能有几种不同形状的轨道，它们相应的轨道角动量，能量是否相等？3. 单电子原子关于 l ， j 的电偶极跃迁定则是什么？4基态为 4f3/2 的钒原子，通过不均匀横向磁场将分裂为几束？基态钒原子的有效磁矩?j 等于多少玻尔磁子?b?5试求出磷（ p,z=15 ）.氯(cl,z=17) 原子基态电子组态和基态谱项?6 d 电子与 s 电子间为 ls 耦合，试求出可能合成的总轨道角动量.pl 大小 .二、 1假定 1h36cl分子的转动常数b=10.7cm-1 ，试计算最低的两个转动能级的能量(hc

16、=12400ev?a)2已知 59co 的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为4f9/2 ，原子谱项的超精细结构分裂0? 为 8 个成分。试确定co 核的自旋 pi 的大小 . 593维持链式反应的条件是什么？4强子的夸克模型认为中子和介子是如何组成的？三一个动能为 3.0ev 的电子被氦核所俘获，并发出波长为的光子 . 试问该电子被俘获到氦离子 he+ 的哪个能级？试求2400 埃 he+ 离子由该能级跃迁到 n=2 的能级发出光子的波长 . 四、 1 39ca 可发生?+ 衰变，试求出所放出的 ?+ 粒子的最大动能.(mca=38.970711u,m 核 =38 。963709u,mec2

17、=0.511mev)2用动能为的粒子轰击，观察到在方向上有动能为的质子出射 . 试写出核反应方程式，并确定该反应的反应能 .3he 原子单一态 1s3d1d21s2p1p1跃迁产生的谱线波长为6678.1 埃. 在 b=1.2t 的磁场中? 发生塞曼效应 . 试问： (1) 在垂直于 b 的方向观察时有几条谱线？波长各为多少？ (2)迎着 b的方向观察时有几条谱线？波长各为多少？（ hc=12400 ev?a,?b=5.79?10 15ev?t-1 ）0试 卷 c （山 师）下列数据供答题时使用： 组合数74bee24?0=1.44mev?fm , hc=12400 ev?a r?hc=13.

18、6ev , 78li原子质量 mli=7.016005u 0原子质量 m7be=7.016930u , h原子质量 mh=1007825u, 中子质量 mn=1.008665u, 1u=931.5mev/c2一、根据基本粒子所参与的相互作用，可将基本粒子分为哪几类？二、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 ？三、试计算原子处于2 d3/2 态的总磁矩 ?j （以玻尔磁子 ?b 为单位） .四、试确定填满n=2 壳层的原子中，下列量子数相间的电子数：（ 1）ms=1/2; （ 2）ml=-1.五、 hcl 分子的远红外吸收光谱中，观测到多条吸收谱线。这些

19、谱线的波数间隔近似，其平均值为 20.68cm-1, 试求该分子第一激发转动态与转动基态间的能量差。六、已知 5927co 的原子基态光谱项（仅与核外电子有关）为 4f1/2 原子谱项的超精细结构为 8个成分 . 59co 核的自旋 i七、已知 22688ra 、 22288ra 和 48he 的质量分别为 226.025436u 、 222.017608u 和 4.002603u 。试计算 226ra 放出的 ?粒子动能。八、试求 73li(p,n)7be的反应能和阈能。九、实验发现，基态氢原子可吸收能量为 12.7ev 的光子 .（1）试问氢原子吸收光子后将被激发到哪个能态？（ 2）在能级

20、图上标出受激发的氢原子向较低能级跃迁时可能发出几条光谱线？ (3) 算出这几条光谱线中波长最短的一条的波长 .中科院上海光机所（ 1999 ）原子物理与量子力学试题（原子物理部分85 分）1 （ 15 分）计算下列粒子的德布罗意波长：（1） 10mev的光子；（ 2）动能为 10mev 的电子；（ 3）动能为 10mev 的中子（中子的静止能量为 940mev ）.2（ 15 分）（ 1）试写出氖原子基态的电子组态，给出基态量子数：总角动量子数j、轨道量子数l 、自旋量子数s. （2）给出氖原子的最低一组激发态的电子组态及相应状态的量子数：l、 s、 j.3（ 15 分）对于氢原子、 li+

21、，认为原子核是不动的，是根据玻尔模型计算：（ 1）前两个玻尔轨道的半径及电子在这些轨道上的速度；（ 2）电子在基态的动能和它的结合能；（ 3）发电势及共振线（第一激发态与基态间的跃迁辐射） .4（ 10 分）已知氢原子的巴尔末系及 he+ 的毕克林系的线系限波数分别为：2741940m-1 和 2743059m-1，求电子与质子的质量之比 .1072385 （ 15 分）计算下列各原子核的半径： 42he,47ag,92u ，设 r0?1.45fm.6（ 15 分）举例说明原子物理在科技中的作用 .临沂师范学院物理系原子物理学期末考试试题（a 卷）一、论述题 25 分，每小题5 分）1夫朗克

22、赫兹实验的原理和结论。2泡利不相容原理。3x 射线标识谱是如何产生的？4什么是原子核的放射性衰变？举例说明之。5为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量？二、（ 20 分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到 4s 态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线？试画出能级跃迁图，并说明之。三、（ 15 分）对于电子组态 3p4d ，在 ls 耦合时，（ 1）写出所有可能的光谱项符号；（ 2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级？（ 3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？四、（ 20 分）镉原子在 1d21p1 的跃迁中产生的谱线波长为 6438 埃。当镉原子置于强度为 2

23、t 的均匀磁场中时发生塞曼效应，试计算谱线塞曼分裂中各分量的波长和它们之间的波长差，并画出相应的光谱跃迁图。五、（ 1）（ 1019 分）用中子打击9f 产生 9o ，并放出一个新粒子，写出核反应方程式；在实验室坐标系中，这种核反应发生时中子必须有的最小的能量是4.1mev ，试求反应能q 值 1（0n19 ：1.008665u ， 9f ：18.998405 u ）。（2）（ 10 分）已知 235u 的核子的平均结合能为7.572 mev ，117sn 及 118sn 的核子的平均结u 裂变为两个sn 核时放出多少能量？平均一个核子释放多少能量？临沂师范学院物理系合能为 8.6mev ，求

24、 235原子物理学期末考试试题（a 卷）标准答案和评分标准一、论述题 25 分，每小题5 分）1原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的4.9ev 的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射 2500 埃的紫外光。（ 3 分）结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分）2在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（ 5 分）3内壳层电子填充空位产生标识谱。（5 分）4原子核自发地的发射? 射线的现象称放射性衰变，（4 分）例子（略）（ 1 分）5因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核

25、的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能量。（ 5 分）二、（ 20 分）（ 1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为 2s1/2 。（ 5 分）（ 2）价电子被激发到 4s 态向基态跃迁时可发出 4 条谱线。（ 6 分）（ 3）依据跃迁选择定则 ?l ?1,?j?0,?1 （ 3 分）能级跃迁图为（ 6 分）三、（ 15 分）（ 1）可能的原子态为1p1 ，1d2 ， 1f3 ； 3p2 ，1，0，3d3 ， 2，1， 3f4 ， 3，2。（ 7 分）（2）一共条 60 条能级。（ 5 分）（3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（ 3分）四、（

26、 20 分）单重态之间的塞曼分裂为正常塞曼效应，相邻谱线之间的波数差为一个洛仑兹单位?1?2?46.6b（5 分）则得 ?0.39a（ 5 分）a，?0 6437a ， ? 6438.39a （5 分） 和 ? 6437.6能级跃迁图为（5 分）五、（ 1）（ 10 分） 0n?9f?8o 1h （ 5 分） 119191000?q?eminm0?3.89mev（5分）m0?m1【篇三：原子物理学习题答案(褚圣麟 )很详细】>1.1 解：根据卢瑟福散射公式：ctg?4?0k?mv2b?4?b 0222zeze得到：ze2ctg?79?(1.60?1019)2ctg150b?3.97?10

27、?15米 ?126?194?0k?(4?8.85?10)?(7.68?10?10)2式中 k?1mv 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rm2ze21?()(1?4?0mv2sin1?) ，试问上题 ? 粒子与散射的金原子核之间的最短距离rm 多大？解：将 1.1 题中各量代入rm 的表达式，得：rmin2ze21?()(1?) 2?4?0mvsin14?79?(1.60?10?19)21?14?9?10?(1?)?3.02?10米7.68?106?1.60?10?19sin75?91.3 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

28、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 ?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。根据上面的分析可得：1ze22mv?kp?24?0rmin，故有：rminze2?4?0kp979?(1.60?10?19)2?13?9?10?1.14?10米 6?1910?1.60?10由上式看出： rmin 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍

29、为1.14?10?13米。1.4 钋放射的一种 ? 粒子的速度为 1.597?107 米 /秒，正面垂直入射于厚度为 10?7 米、密度为 1.932?104 公斤 /米 3 的金箔。试求所有散射在 ?90? 的? 粒子占全部入射粒子数的百分比。已知金的原子量为 197。解：散射角在 ?d? 之间的 ?粒子数 dn 与入射到箔上的总粒子数n 的比是：dn?ntd? n其中单位体积中的金原子数：n?/mau?n0/aau?dn?dn?nnt?d?而散射角大于90 的粒子数为：所以有：dn?nt?d?n?n0aau?t?(14?0)2?(2ze2180?d?)?90?2musin322cos?1等

30、式右边的积分：i?180?90?cossin3?d?2?180?90?2dsinsin32?n0dn122ze22?t?()?()故2naau4?0mu?8.5?10?6?8.5?10?4即速度为 1.597?107米 /秒的 ? 粒子在金箔上散射，散射角大于以上的粒子数大约是8.5?10?4 。1.5 ? 粒子散射实验的数据在散射角很小时与理论值（?15?90? ）差得较远，时什么原因？答： ? 粒子散射的理论值是在 “一次散射 “的假定下得出的。而 ? 粒子通过金属箔，经过好多原子核的附近，实际上经过多次散射。至于实际观察到较小的 ? 角，那是多次小角散射合成的结果。既然都是小角散射，哪一个也不能忽略，一次散射的理论就不适用。所以， ? 粒子散射的实验数据在散射角很小时与理论值差得较远。1.6 已知 ? 粒子质量比电子质量大 7300 倍。试利用中性粒子碰撞来证明： ? 粒子散射 “受电子的影响是微