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）A.▽X▽Py≥h/2B.▽X▽Px≥h/2C.▽X▽Px≤h/23、1911年著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.3B.1C.2.D.06、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、m1m2,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.2s2p8、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（Rn22286），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.𝑅𝑛→𝐹𝑟+𝑒−108722286222B.𝑅𝑛→𝑃𝑜+𝐻𝑒248421886222C.𝑅𝑛→𝐴𝑡+𝑒−108522286222D.𝑅𝑛→𝐴𝑡+𝐻12852208622210、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，热效应最显著的是红外线。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。（−𝑒2𝑚𝑐）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：−𝑑𝑁𝑑𝑡𝑁(𝑡)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=2.998x108m/sh=6.63x10-34J*sa1=0.529x10-10mμB=5.788x10-5eV/TkB=1.38x10-23J/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hν=En-Emc.角动量量子化条件mevr=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whmv2021知,铯的光电效应阈频率为:Hz)(10585.41063.6106.19.11434190hw阈值波长:m)(1054.610585.4103714800c(2)J101.63.4eV4.3eV5.1eV9.12119-20mvwh故:m)(10656.3106.14.31031063.6719834hhcc2、计算氢原子基态电子的轨道角动量，线速度。解：已知me=9.11x10-31kgh=6.626x10-34J.Sr1=0.529x10-10m基态n=1L1=nh/2π=6.626x10-34/2π=1.055x10-34J.SV1=L1/(mer1)=1.055x10-34/(9.11x10-31x0.529x10-10)=2.19x106m/s3、K原子共振线波长7665A，主线系的系限波长为2858A。已知K原子的基态4S。试求4S、4P谱项的量子数修正项ps,值各为多少？解：由题意知：PPsppvTAA/1~,2858,76654max由24)4(sRTS，得：SkTRs4/4设RRK,则有max411,229.2PPPTs与上类似764.1/44PTRp4、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6p6p3P0（6p6p构成的原子态有1S0;3P2，1，0;1D2）;激发态6p7s的两个电子量数l1=1，S1=1/2；l2=0，S2=1/2由j-j耦合可得：j1=3/2，1/2；j2=1/2.由j1=1/2，j2=1/2得j=1,0构成（1/2,1/2）1，（1/2,1/2）0两个原子态；J1=3/2，j2=1/2得j=1,0构成（3/2,1/2）1，（3/2,1/2）0两个原子态；可见，共有4个不同的原子态。