高中物理：原子物理单元测试题
高中物理:原子物理单元测试题
一、单项选择题（本题共8小题；每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1.在用α粒子轰击金箔的实验中，卢琴福观察到的α粒子的运动情况是: ( B )
A.全部α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进
B.绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C.少数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D.全部α粒子都发生很大偏转
2.卢瑟福α粒子散射实验结果( C )
A.证明了质子的存在
B.证明了原子核是由质子和中子组成的
C.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D.说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动
3已知氢原子辐射光子的能量为2.55eV，则可判断这个氢原子的核外电子是由第n条可能轨道跃迁到第k条轨道，已知电子在各条轨道上的能量分别为E1= -13.6eV，E2＝-3.4eV，
E3＝-1.51eV，E4＝-0.85eV，E5=-0.54eV，则n和k分别是:( A )
A.4，2
B.3，1
C.5，3
D.5，2
4光子能量为正的一束光，照射容器中的氢气．氢原子吸收光子后，能产生频率分别为υ1，υ2，υ3的三种光，且υ1<υ2<υ3。则入射光束的光子能量是:( C )
A.hυ1
B. hυ2
C. hυ3
D.h(υ1+υ2+υ3)
5根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后:(D )
A.原子的能量增加，电子的动能减少
B.原子的能量增加，电子的动能增加
C.原子的能量减少，电子的动能减少
D.原子的能量减少，电子的动能增加
6.一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.氢原子的核外电子，在由离核较远的可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中，( D )
A.辐射光子，获得能量
B.吸收光子，获得能量
C.吸收光子，放出能量
D.辐射光子，放出能量
8.在玻尔的原子模型中，比较氢原子所处的量子数n=1及n=2的两个状态，若用E表示氢原子的能量，r表示氢原子核外电子的轨道半径，则 ( A )
A.E2＞E1，r2＞r1
B. E2＞E1，r2＜r1
C. E2＜E1，r2＞r1
D. E2＜E1，r2＜r1
9.天然放射性元素放出的α粒子是 ( A )
A.4
2He B.
1
1H C.
1
0n D.
1-e
10.关于γ射线下列说法正确的是 ( A )
A.它是波长极短的电磁波
B.它是高速运动的电子流
C.它的贯穿本领比β射线弱
D.它对空气的电离作用比α射线强
11.碳的一种同位素14
6C具有放射性，它的原子核放出一个β粒子(
1-e)后，衰变成 ( A )
A.14
7N B.
14
5B C.
14
5C D.
14
7C
12. 一群处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时，可能发射的谱线为 ( D )
A． 3条 B． 4条 C． 5条 D． 6条
二、多项选择题（本题共6小题；每小题6分，共36分。在每小题给出的四个选项中，有两个选项正确）
9.如图13-1所示为氢原子的能级图，若氢原子处于n=3的激发态，则当它发光时，放出的光子的能量可能是
( B C )
A.13.60eV
B.12.09eV
C.1.89eV
D.1.51eV
6.α粒子击中氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(17
8O)。在这个氧原子核中有
( C D )
A.8个正电子
B.17个电子
C.9个中子
D.8个质子
6.在某些恒星内，3个α粒子结合成一个
C
12
6，
C
12
6原子的质量是12.0000u，
He
4
2原子的质量
是4.0026u，已知lu=1.66×10-27kg，则( A C )
A．反应过程中的质量亏损是Δm=O.0078u
B．反应过程中的质量亏损是Δm=1.29 x10-29kg
C．反应过程中放出的能量是7.26Mev
D．反应过程中放出的能量是1.16x10-19J
1.放射性元素铀238在连续衰变过程中，能放射出三种射线，其中带正电的是_@___射线，带负电的是____B __射线。
6.铀核238
92U经过__8___次α衰变和____6____次β衰变变成稳定的铅核
206
82Pb。
n E/eV
-1.51
-3.40
-13.60
∞
3
2
1
图13-1
8.放射性元素24
11Na经过2小时，只剩下1/2的核没有衰变，再经过__2___小时，将只剩下1/4
的核没有衰变。
9. 210
83Bi的半衰期为5天。10克铋210经过____4___天，已衰变了7.5克。
电予绕核运动可等效一环形电流．设氢原子中的电予以速率v在半径为r的轨道上运动，用e 表示电子的电量，则等效电流的电流强度等于。
中子的质量为1. 0087u，质子的质量为1.0073u，氘核的质量为2.0136u．中子和质子结合成氘核时释放的能量为 J。计算结果取两位有效数字．1u＝1.7×10-27kg．
1.完成下列核反应方程:
14
7N+4
2He →
18
8O+______。
238
92U→ 234
90Th+_______；
2
1H+3
1H→
1
0n+________；
14
7N+1
0n→
14
6C+________。
7.(96B)某种放射性元素的原子核放出一个α粒子(4
2He)后，变成新原子核。新核与原核比较
( A )
A.质量数少4，电荷数少2
B.质量数少4，电荷数多2
C.质量数少2，电荷数少2
D.质量数少2，电荷数多2
3. 太阳辐射能穿过地球大气层到达地表，主要是由下列何种形式的辐射完成的( B )
A. 红外线 B．可见光 C．紫外线 D．γ射线
4.下列叙述正确的是( C )
A. 放射性元素的半衰期是由原子核内部本身的因素和外界环境因素决定的
B．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚而形成的电子流
C．重核的裂变和轻核的聚变都可以放出大量的能量
D．一种元素的同位素具有相同的化学性质和相同的物理性质
原子的核式结构学说，是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的？( C )
A.光电效应实验
B.氢原子光谱实验
C.α粒子散射实验
D.天然放射实验
1.一个中子和一个质子结合成氘核时，出现的质量亏损为Δm，在它们结合过程中，放出的能量ΔE 为:(c 为光速) ( C )
A.2
c m
? B. m c ?2 C.Δmc2 D.Δmc
2.设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2和m3，那么，当一个质子一个中子结合成个氘核时，释放的能量是 ( D ) A.m2c2 B.(m1+m2)c2 C.(m3-m2-m1)c2 D.(m1+m2-m3)c2
6.在镭核
22688
Ra 中，含有的质子数与中子数分别是 ( C )
A.质子数88，中子数226
B.质子数226，中子数88
C.质子数88，中子数138
D.质子数138，中子数226
15.下面给出了一些物理量的数值，由其中的几个物理量可以计算出另外一些未给出的物理量。请将可以计算出的物理量的名称填在下边的横线上(不要求数值计算，要求至少写出两个物理量的名称)。
①质子的质量mP=1.672 623×10-27kg ②中子的质量mn=1.674 929×10-27kg ③氦核的质量mα=6.646 581×10-27kg ④碳核的质量mC=1.992 679 2×10-26kg ⑤普朗克常量h=6.63×10-34J·s ⑥光在真空中的传播速度c=3.00××108m/s ⑦某种光的频率v=7.31×1014Hz
可计算出的物理量的名称:①__________________________________。
②______________________________。 ③_______________________________。 ④______________________________。 ⑤_______________________________。 ⑥______________________________。
15.核子组成氦核时的质量亏损、释放的能量；核子组成碳核时的质亏损、释放的能量；某种光子的能量、光的波长等
原子物理选择题(含答案)
原子物理选择题 1. 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 ．⑴⑷ B ．⑵⑷ C ．⑵⑶ D ．⑴⑶ 2. 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 3. 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 2 B ．250(4m p —m a —2m e )Nc 2 C ．500(4m p —m a —2m e )Nc 2 D ．1000(4m p —m a —2m e )Nc 2 4. 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 42 B.放出能量，生成的新核是e H 42 C.吸收能量，生成的新核是He 32 D.放出能量，生成的新核是He 32 5. 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 6. 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2 2-Z
原子物理学试题汇编
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—赫兹实验的原理和结论。 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．泡利不相容原理。 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．X射线标识谱是如何产生的 3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 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．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 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）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。 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1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分）能级跃迁图为（6分） 三、（15 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 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （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）
5052高一物理光学原子物理测试题
《光学、原子物理》测试题 一、选择题 1、某介质的折射率为2，一束光从介质射向空气，入射角为60°，如图1所示的哪个光路图是正确的? 图1 2.如图2所示是光电管使用的原理图.当频率为ｖ ０的可见光照射到阴极Ｋ上时，电流表中有电流通过，则（） 图2 （Ａ）若将滑动触头Ｐ移到Ａ端时，电流表中一定没有电流通过 （Ｂ）若将滑动触头Ｐ逐渐由图示位置移向Ｂ端时，电流表示数一定增大 （Ｃ）若用紫外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过 （Ｄ）若用红外线照射阴极Ｋ时，电流表中一定有电流通过 3、物体从位于凸透镜前3f处逐渐沿主轴向透镜靠近到1.5f处的过程中，像和物体的距离将( ) (A)逐渐变小； (B)逐渐变大； (C)先逐渐增大后逐渐变小； (D)先逐渐变小后逐渐变大. 4.由中国提供永磁体的阿尔法磁谱仪如图3所示，它曾由 航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使 命之一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物质即质量与正粒子 相等，带电量与正粒子相等但相反，例如反质子即为，假 若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子组成的射线，通过 ＯＯ'进入匀强磁场Ｂ２而形成的4条径迹，则( ) 图3
(Ａ)1、2是反粒子径迹 (Ｂ)3、4为反粒子径迹 (Ｃ)2为反α粒子径迹 (Ｄ)4为反α粒子径迹 5、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2 (B)核A 的质量数减核C 的质量数等于3 (C)核A 的中子数减核C 的中子数等于3 (D)核A 的中子数减核C 的中子数等于5 6、在玻尔的原子模型中,比较氢原子所处的量子数n =1及n =2的两个状态,若用E 表示氢原子的能量,r 表示氢原子核外电子的轨道半径,则: (A) E 2>E 1,r 2>r 1 (B) E 2>E 1,r 2 物理（选修3-4）试卷 一选择题 1. 如图为一质点做简谐运动的位移x 与时间t 的关系图象，由图可知，在t =4s 时，质点的 A ．速度为正的最大值，加速度为零 B ．速度为负的最大值，加速度为零 C ．速度为零，加速度为正的最大值 D ．速度为零，加速度为负的最大值 2. 如图所示为某时刻LC 振荡电路所处的状态，则该时刻 A ．振荡电流i 在增大 B ．电容器正在放电 C ．磁场能正在向电场能转化 D ．电场能正在向磁场能转化 3. 下列关于光的认识，正确的是 A 、光的干涉和衍射不仅说明了光具有波动性，还说明了光是横波 B 、全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性 C 、验钞机是利用红外线的特性工作的 D 、拍摄玻璃橱窗的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度 4. 如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a 、b 、c 三种色光，下列说确的是 A . 把温度计放在c 的下方，示数增加最快 B .若分别让a 、b 、c 三色光通过一双缝装置，则a 光形成的干涉条纹的间距最大。 C . a 、b 、c 三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 D . 若让a 、b 、c 三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b 光恰能发生全反射，则c 光也一定能发生全反射 5. 从接收到的高频振荡电流中分离出所携带的有用信号的过程叫做 A ．解调 B ．调频 C ．调幅 D ．调谐 6. 在水面下同一深处有两个点光源P 、Q ，能发出不同颜色的光。当它们发光时，在水面上看到P 光照亮的水面区域大于Q 光，以下说确的是 A ．P 光的频率大于Q 光 B ．P 光在水中传播的波长大于Q 光在水中传播的波长 C ．P 光在水中的传播速度小于Q 光 D ．让P 光和Q 光通过同一双缝干涉装置，P 光条纹间的距离小于Q 光 7. 下列说法中正确的是 A ．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率大 B ．各种电磁波中最容易表现出干涉和衍射现象的是γ射线 C ．医院里用γ射线给病人透视 D ．假设有一列火车以接近于光速的速度运行，车厢站立着一个中等身材的人。那么，静止在站台上的人观察车厢中的这个人，他观测的结果是这个人瘦但不高 8. 一摆长为L 的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被挡住，使摆长发生变化。现使摆球作小角度摆动，图示为摆球从右边最高点M 摆至左边最高点N 的闪光照片（悬点和小钉未摄入），P 为最低点，每相邻两次闪光的时间间隔相等。则小钉距悬点的距离为 A. L 4 B. L 2 C. 3L 4 D.条件不足，无法判断 10. 下列说确的是 A. 胃镜利用了光的全反射原理 x /cm t /s 4 2 O 3 1 白光 a b c L C i + + - - 原子物理学试题（A 卷） 一、选择题（每小题3分，共30分） 1．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 2．欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）? A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 3．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 ．5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V 4．试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？ A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5．原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为： A ． B μ3 15 ； B. 0； C. B μ25； D. B μ215- 6．氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为： Ａ.１Ｐ１； Ｂ.３Ｓ１； Ｃ .１Ｓ０； Ｄ.３ Ｐ０ . 7．原子发射伦琴射线标识谱的条件是： Ａ.原子外层电子被激发；Ｂ.原子外层电子被电离； Ｃ.原子内层电子被移走；Ｄ.原子中电子自旋―轨道作用很强。 8．设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有： A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个。 9．发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋m e ; B.M (A,Z)＞M (A,Z ＋1)＋2m e ; C. M (A,Z)＞M (A,Z －1); D. M (A,Z)＞M (A,Z －1)＋2m e 10．既参与强相互作用，又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有： A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题（每题4分，共20分） 1．原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。 2．夫—赫实验的结果表明___________________________________。 3．如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值为___________。 4．85 36Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。 5．碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。 三、（10分）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。 四、（15分）①已知：35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,求钠原子的电离电势. 高中物理动量守恒定律基础练习题及解析 一、高考物理精讲专题动量守恒定律 1．如图所示，小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最终以速度v 向右匀速运动．已知木箱的质量为m ，人与车的总质量为2m ，木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞，反弹回来后被小明接住．求： (1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v 1的大小； (2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v 2的大小． 【答案】①2v ；②23 v 【解析】 试题分析：①取向左为正方向，由动量守恒定律有：0=2mv 1-mv 得12v v = ②小明接木箱的过程中动量守恒，有mv+2mv 1=（m+2m ）v 2 解得223 v v = 考点：动量守恒定律 2．如图所示，质量为M =2kg 的小车静止在光滑的水平地面上，其AB 部分为半径R =0.3m 的光滑 1 4 圆孤，BC 部分水平粗糙，BC 长为L =0.6m 。一可看做质点的小物块从A 点由静止释放，滑到C 点刚好相对小车停止。已知小物块质量m =1kg ，取g =10m/s 2。求： （1）小物块与小车BC 部分间的动摩擦因数； （2）小物块从A 滑到C 的过程中，小车获得的最大速度。 【答案】（1）0.5（2）1m/s 【解析】 【详解】 解：(1) 小物块滑到C 点的过程中，系统水平方向动量守恒则有：()0M m v += 所以滑到C 点时小物块与小车速度都为0 由能量守恒得： mgR mgL μ= 解得：0.5R L μ= = (2)小物块滑到B 位置时速度最大，设为1v ，此时小车获得的速度也最大，设为2v 由动量守恒得 ：12mv Mv = 由能量守恒得 ：221211 22 mgR mv Mv =+ 联立解得： 21/ v m s = 3．两个质量分别为0.3A m kg =、0.1B m kg =的小滑块A 、B 和一根轻质短弹簧，弹簧的一端与小滑块A 粘连，另一端与小滑块B 接触而不粘连.现使小滑块A 和B 之间夹着被压缩的轻质弹簧，处于锁定状态，一起以速度03/v m s =在水平面上做匀速直线运动，如题8图所示.一段时间后，突然解除锁定（解除锁定没有机械能损失），两滑块仍沿水平面做直线运动，两滑块在水平面分离后，小滑块B 冲上斜面的高度为 1.5h m =.斜面倾角 o 37θ=，小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.15μ=，水平面与斜面圆滑连接.重力加速度g 取210/m s .求：（提示：o sin 370.6=，o cos370.8=） （1）A 、B 滑块分离时，B 滑块的速度大小. （2）解除锁定前弹簧的弹性势能. 【答案】（1）6/B v m s = （2）0.6P E J = 【解析】 试题分析：（1）设分离时A 、B 的速度分别为A v 、B v ， 小滑块B 冲上斜面轨道过程中，由动能定理有：2 cos 1sin 2 B B B B m gh m gh m v θμθ+?= ① （3分） 代入已知数据解得：6/B v m s = ② （2分） （2）由动量守恒定律得：0()A B A A B B m m v m v m v +=+ ③ （3分） 解得：2/A v m s = （2分） 由能量守恒得： 222 0111()222 A B P A A B B m m v E m v m v ++=+ ④ （4分） 解得：0.6P E J = ⑤ （2分） 考点：本题考查了动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律. 4．如图所示，光滑水平面上有两辆车，甲车上面有发射装置，甲车连同发射装置质量M 1＝1 kg ，车上另有一个质量为m ＝0.2 kg 的小球，甲车静止在水平面上，乙车以v 0＝8 m/s 2009—2010学年第2学期《原子物理学》试卷 答案及评分标准 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00 一、（共20分）电子、光子、相对论、波粒二象性等概念。 1、（本小题10分）若电子的动能和光子的能量等于电子的静止能量，求（1）电子的运动速度v 为多少倍光速c ，（2）电子的德布罗意波长 λe （nm ）（3）光的波长λγ（nm ），（4）电子与光子的动量之比。 答：（1）电子的动能2k 0E 0.511MeV m c ==总能量 220202MeV 511.0MeV 511.0mc c m c m E E k ==+=+=，得出02m m = …..2分 因为)1(/2 20c m m υ-=，所以电子运动速度2/3c =υ（或0.866c ） …..2分 （2）电子的德布罗意波长 nm 0014.0eV 10511.0732.1nm eV 124032 32//62 00=???== ? = ==c m hc c m h m h p h e υλ .…2分 （3）光的波长61240eV nm 0.0024nm 0.51110eV e c hc h λν ν?= = ==? …..2分 （4 ）电子与光子的动量之比 //e e e p h p h p p γ γγλλ=== …..2分 2、（本小题10分）在康普顿散射中，若入射光子的能量等于电子的静止能量，试求在散射 角度θ=120°方向探测散射光子的能量E γ'（MeV ），以及对应的反冲电子的动量e p （以电子的静止质量m 0和光速c 表示）。 答：入射光子的能量200/E hc m c νλ== ………… …1分 康普顿散射后波长改变量00(1cos )h m c λλλθ'?=-=- 散射光子的能量为： 02 00200///(1cos )1(1cos120)/2 0.40.511MeV 0.2044MeV 1(10.5)5 hc hc E hc h hc m c m c hc m c νλλλθλ''== =+ -+ -?= ==?=++ …… ………4分 电子获得的动能来源于光子能量的减少，电子动能2 2 2 0002/53/5m c m c m c -= ……2分 根据相对论效应：2 2 2 2 2 2 24 000(3/5)E m c m c c p m c =+=+ ……………2分 得电子的动量为0p c = ……………1分 高校原子物理学试题 试卷 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： Ａ.1/4; Ｂ.1/2; Ｃ.１; Ｄ.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.3P O ; B.3P 2 ; C.3S 1 ; D.1S O . 6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用 A.α粒子散射实验; B. x射线标识谱的莫塞莱定律; C.史特恩－盖拉赫实验； D.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.中子； B.中微子； C.光子； D.α粒子 9.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验，（3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中，证实电子存在自旋的有： 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，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D 1 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4D 3/2 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（）. 8．Co原子基态谱项为4F 9/2 ，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 Z X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. 人教版高中物理必修一测试题含答案 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 1．下列几个速度中，指瞬时速度的是( ) A．上海磁悬浮列车行驶过程中的速度为400 km/h B．乒乓球运动员陈玘扣出的乒乓球速度达23 m/s C．子弹在枪膛内的速度为400 m/s D．飞机起飞时的速度为300 m/s 2．在公路上常有交通管理部门设置的如图2－3－8所示的限速标志，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时( ) 图2－3－8 A．平均速度的大小不得超过这一规定数值 B．瞬时速度的大小不得超过这一规定数值 C．必须以这一规定速度行驶 D．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的 3．短跑运动员在100 m比赛中，以8 m/s的速度迅速从起点冲出，到50 m处的速度是9 m/s,10 s末到达终点的速度是10.2 m/s，则运动员在全程中的平均速度是( ) 图2－3－9 A．9 m/s B．10.2 m/s C．10 m/s D．9.1 m/s 4．2012伦敦奥运会上，中国游泳名将孙杨以3分40秒14的成绩，夺得男子400米自由泳冠军，并打破奥运会记录，改写了中国男子泳坛无金的历史，高科技记录仪测得他冲刺终点的速度为 3.90 m/s，则他在400米运动过程中的平均速率约为( ) 图2－3－6 A．2.10 m/s B．3.90 m/s C．1.67 m/s D．1.82 m/s 5．(2013·临高一中高一检测)晓宇和小芳同学从网上找到几幅照片，根据照片所示情景请判断下列说法正确的是( ) 大炮水平发射炮弹轿车紧急刹车 高速行驶的磁悬浮列车13秒15！刘翔出人 原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时，它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中，两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的？ 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变？举个例子。 4.原子核的自发发射？？？辐射现象称为放射性衰变，(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量？ 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏，所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。 2 巨大的能量。(5分) 第二，(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态，在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线？试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s；原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时，它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则？l=？1，？j。0，？1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d，(1)当ls耦合时，写下所有可能的光谱项符号；(2)如果放在磁场中，这个电子构型会分裂成多少能级？(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？三，(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1，1D2，1F 3；3P2，1，0，3D3，2，1，3F4，3，2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2 《原子物理学》期末考试试卷（E）参考答案 (共100分) 一．填空题(每小题3分，共21分) 1．7.16?10-3 ----(3分) 2．（1s2s）3S1（前面的组态可以不写）（1分）； ?S=0（或?L=±1，或∑ i i l=奇?∑ i i l=偶）（1分）； 亚稳（1分）。 ----(3分) 3．4；1；0,1,2 ；4；1,0；2,1。 ----(3分) 4．0.013nm (2分) , 8.8?106m?s-1(3分)。 ----(3分) 5．密立根（2分）；电荷（1分）。 ----(3分) 6．氦核 2 4He；高速的电子；光子(波长很短的电磁波)。(各1分) ----(3分) 7．R aE =α32 ----(3分) 二．选择题(每小题3分, 共有27分) 1.D ----(3分) 2.C ----(3分) 3.D ----(3分) 4.C ----(3分) 5.A ----(3分) 6.D 提示： 钠原子589.0nm谱线在弱磁场下发生反常塞曼效应，其谱线不分裂为等间距的三条谱线，故这只可能是在强磁场中的帕邢—巴克效应。 ----(3分) 7.C ----(3分) 8.B ----(3分) 9.D ----(3分) 三．计算题(共5题, 共52分 ) 1．解： 氢原子处在基态时的朗德因子g =2,氢原子在不均匀磁场中受力为 z B z B z B Mg Z B f Z d d d d 221d d d d B B B μμμμ±=?±=-== (3分) 由 f =ma 得 a m B Z =±?μB d d 故原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 s at m B Z d v =?=??? ? ? ?212 22 μB d d (2分) 式中的v 以氢原子在400K 时的最可几速率代之 m kT v 3= )m (56.010400 1038.131010927.03d d 3d d 232 232B 2 B =??????=?=??= --kT d z B kT md z B m s μμ (3分) 由于l =0, 所以氢原子的磁矩就是电子的自旋磁矩（核磁矩很小，在此可忽略）， 故基态氢原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自旋磁矩的存在。 (2分) ----(10分) 2．解：由瞄准距离公式：b = 22a ctg θ及a = 2 1204z z e E πε得： b = 20012*79 **30246e ctg MeV πε= 3.284*10-5nm. (5分) 22 22 ()()(cot )22 (60)cot 30 3:1(90)cot 45 a N Nnt Nnt b Nnt N N θ σθπθπ?=?==?==? (5分) 3．对于Al 原子基态是2P 1/2：L= 1，S = 1/2，J = 1/2 (1分) 它的轨道角动量大小： L = = (3分) 它的自旋角动量大小： S = = 2 (3分) 它的总角动量大小： J = = 2 (3分) 4．（1）铍原子基态的电子组态是2s2s ，按L －S 耦合可形成的原子态： 对于 2s2s 态，根据泡利原理，1l = 0，2l = 0，S = 0 则J = 0形成的原子态：10S ； (3分) （2）当电子组态为2s2p 时：1l = 0，2l = 1，S = 0，1 S = 0， 则J = 1，原子组态为：11P ； S = 1， 则J = 0，1，2，原子组态为：30P ，31P ，32P ； (3分) （3）当电子组态为2s3s 时，1l = 0，2l = 0，S = 0，1 则J = 0，1，原子组态为：10S ，31S 。 (3分) 从这些原子态向低能态跃迁时，可以产生5条光谱线。 (3分) 物理学考练习测试题试卷一 班级： 姓名： 1．如图所示为物体做直线运动的v －t 图象。若将该物体的运动过程用 x －t 图象表示出来(其中x 为物体相对出发点的位移)，则图中的四幅 图描述正确的是 2．如图所示，小球系在细绳的一端，放在光滑的斜面上，用力将斜面在水平 桌面上向左推移，使小球上升（最高点足够高）。那么，在斜面运动过程中， 绳的拉力将 A ．先增大后减小 B ．先减小后增大 C ．一直增大 D ．一直减小 3.一物体在变力的作用下，由静止开始运动，如果力F 随时间的变化规律 如图所示，那么在0—t1这段时间内，物体的速度将 A ．不变 B ．变大 C ．变小 D ．忽大忽小 4.一个物体从某一确定高度以v 0的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v t ，那么它的运动时间是 A ．g v v t 0- B ．g v v t 20- C ．g v v t 2202- D ．g v v t 2 02- 5. 如图所示，固定斜面倾角为θ，整个斜面分为AB 、BC 两段，AB ＝2BC 。小物块P(可视为质点)与AB 、BC 两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2。已知P 由静止开始从A 点释放，恰好能滑动到C 点而停下，那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是 A ．tan θ＝μ1＋2μ23 B ．tan θ＝2μ1＋μ23 C ．tan θ＝2μ1－μ2 D ．tan θ＝2μ2－μ1 6.如图是点电荷电场中的一条电场线，下面说法正确的是 A ．A 点场强一定大于 B 点场强 B ．在B 点静止释放一个电子，将一定向A 点运动 C ．这点电荷一定带正电 D ．正电荷运动中通过A 点时，其运动方向一定沿AB 方向 7. 把标有“220 V,100 W”的A 灯和“220 V,200 W”的B 灯串联起来，接入220 V 的电路中，不计导线电阻，则下列判断中正确的是 A ．两灯的电阻之比R A ∶R B ＝2∶1 B ．两灯的实际电压之比U A ∶U B ＝2∶1 C ．两灯实际消耗的功率之比P A ∶P B ＝1∶2 D ．在相同时间内，两灯实际发热之比Q A ∶Q B ＝1∶ 2 t 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 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。 21、已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间距为?~v ， 物理试题（电路部分） 一、单项选择题(每题4分，共20分) 1、在图示的电解池中，测得5s 内共有7.5C 的正电荷和7.5C 的负电荷通过池 的竖直截面'00，则电路中电流表指示的读数应为（ ） A 、0 B 、1.5A C 、3A D 、7.5A 2、下列说法中正确的是（ ） A 、电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越大，导电的性能越好 B 、利用半导体的导电特点可以制成有特殊用途的光敏、热敏电阻 C 、超导状态是指某些导体的温度升高到某一数值时，它的电阻突然降为零而所处的状态 D 、临界转变温度越低的超导体越有实用价值 3、实验室用的小灯泡灯丝的I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示：（ ） 3、如图，电流表 A 1与 A 2内阻相同，电压 U 恒定，甲图 A 1示数为 3A ，A 2示数为 2A ，则乙图中（ ） A 、A 1示数大于 3A , A 2示数小于1A B 、A 1示数大于 3A , A 2示数大于1A C 、A 1示数小于 3A , A 2示数小于1A D 、A 1示数小于 3A , A 2示数大于 1A 4、如图所示，用两节干电池点亮几只小灯泡，当一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法错误的（ ） A.灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗 B.灯多时各灯两端的电压较低 C.灯多时通过电池的电流较大 D.灯多时通过各灯的电流较大 5、如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，电阻R 1>R 2，在两电路中分别通过相同的电量Q 的过程中，下列关于两电路的比较，正确的是（ ） A ． 电源内部产生电热较多的是甲电路中的电源 B ． R 1上产生的电热比R 2上产生的电热多 C ． 电源效率较高的是乙电路中的电源 D ． 电源输出功率较大的是乙电路中的电源 二、双项选择题（每小题4分，共20分） 6、在闭合电路中，下列叙述正确的是 ( ) A.闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比 B.当外电路断开时，路端电压等于零 C.当外电路短路时，电路中的电流趋近于∞ D.当外电阻增大时，路端电压也增大 7、电动机的电枢阻值为R , 电动机正常工作时, 两端电压为U , 通过电流强度为I , 工作时间为t , 下列说法中正确的是 ( ) A. 电动机消耗的电能为UIt B. 电动机消耗的电能为I 2Rt C. 电动机线圈生热为I 2Rt D ．电动机线圈生热为2U t R 8．如图所示，R 1＝2Ω，R 2＝10Ω，R 3＝10Ω，A 、B 两端接在电压恒定的电源上，则 （ ） A ．S 断开时，R 1与R 2的功率之比为1∶5 B ．S 闭合时通过R 1与R 2的电流之比为2∶1 C ．S 断开与闭合两情况下，电阻R 1两端的电压之比为2∶1 D ．S 断开与闭合两情况下，电阻R 2的功率之比为7∶12 9．如图所示电路中，A 为电流表，V 1和V 2为电压表，R 1为定值电阻，R 2为可变电阻，电池E 内阻不计。则以下说法中正确的是( ) A ．若A 、V 1和V 2均为理想电表，R 2不变时，V 2读数 与A 读数之比等于R 1 B ．若A 、V 1和V 2均为理想电表，R 2不变时，V 1读数与 A 读数之比等于R 1 C ．若A 、V 1和V 2均为理想电表，R 2改变一定量时，V 2读数的变化量与A 读数的变化量之比的绝对值等于R 1 D ．不论A 、V 1和V 2是否是理想电表，R 2改变一定量时，V 1读数的变化量与A 读数的变化量之比的绝对值都不会等于R 1 10、 在多用电表的使用中， 关于欧姆表，下列说法正确的是( ) A ．欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的 B ．由于电流和电阻成反比，所以刻度盘上的刻度是均匀的 C ．使用欧姆表时，选择好一定量程的欧姆挡后首先应该将两表笔短接，进行电阻调零 D ．当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时，可不必进行电阻调零 三、实验题（40分） 11、在“测量金属丝的电阻率”的实验中： O '0 A A B C D I I I I O U O U O U O U R 1 R 2 A 2 A 1 U 甲图 R 1 R 2 A 2 A 1 U 乙图 R 1 R 2 V 1 V 2 A 1 宁夏师范学院学院2012——2013学年 《原子物理学》复习试题（F 卷） 说明：（1）本试题共3 页 三 大题，适用于 物理与电子工程学院 物理学专业。 （2）常数表： h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s ；R ∝ = 1.097?107m -1；e = 1.602 ? 10-19C ； N A = 6.022?1023mol -1； hc = 1240eV ?nm ；k = 1.380?10-23J ?K -1 = 8.617?10-5eV ?K ； m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2 ；m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2；a 0 = 0.529?10-10m ； m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 ；μB = 9.274?10-24J ?T -1 = 5.788?10-5eV ?T -； u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2； e 20 4πε = 1.44eV ?nm 考试时间：120分钟 一、填空题（每小题 3 分，共 21 分） 1．提出电子自旋概念的主要实验事实是_________________________________ 和_________________________________ 。 2．已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间 距为?~v ，则此磁场的磁感应强度B = 。今测得?~.v =-04671cm ， 则B = 特斯拉。 3．二次电离的碳离子（C ++）按其能级和光谱的特点，应属于类 离子；其基态原 子态是_______________；由2s3p P 3 210,,态向2s3s S 31态跃迁可产生 条光谱线。 4．按照电子的壳层结构， 原子中 相同的电子构成一个壳层； 同一壳层中 相同的电子构成一个支壳层。第一、三、五壳层 分别用字母表示应依次是 、 、 。 5．钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 6．泡利不相容原理的内容表示为： 。 7．α衰变的表达式为： ; α衰变发生的条 件为： 。 二、选择题（每小题 3 分，共 27 分） 1．碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生：( ) A. 相对论效应; B. 原子实极化; C. 价电子的轨道贯穿; D. 价电子自旋与轨道角动量相互作用。 2．由状态2p3p 3 P 到2s2p 3 P 的辐射跃迁：( ) A. 可产生9条谱线； B. 可产生7条谱线； C. 可产生6条谱线； D. 不能发生。 3．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. 2条; B. 3条; C. 5条; D. 不分裂。 4．卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时，所依据的理论基础是：（ ） A. 普朗克能量子假设; B. 爱因斯坦的光量子假设; C. 狭义相对论; D. 经典理论。 5．原子中轨道磁矩μL 和轨道角动量L 的关系应为：（ ） A .;μL e e m = L B .;μL e e m = 2L C .;μL e e m =-2L D ..μL e e m =-L 。高中物理选修3-4测试题及答案
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