原子物理试卷及答案.doc

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/2 B. ▽X▽Px≥h/2 C. ▽X▽Px≤h/2
3、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. 3 B .1 C.2. D.0
6、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、m1 m2,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.2s2p
8、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（），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.86222Rn→87222Fr+-10e B. 86222Rn→84218Po+24He
C. 86222Rn→85222At+-10e D. 86222Rn→85220At+12H
10、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=2.998x108 m/s
h=6.63x10-34 J*s
a1=0.529x10-10 m
μB=5.788x10-5 eV/T
kB=1.38x10-23 J/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- Em
c. 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知,铯的光电效应阈频率为:

阈值波长:
(2)
故:
2、计算氢原子基态电子的轨道角动量，线速度。
解：已知
me=9.11x10 -31kg
h=6.626x10-34J.S
r1=0.529x10-10m
基态n=1
L1=nh/2π=6.626x10-34/2π=1.055 x10-34 J.S
V1=L1/(mer1)=1.055 x10-34/(9.11x10-31x0.529x10-10)=2.19x106 m/s
3、K原子共振线波长7665，主线系的系限波长为2858。已知K原子的基态4S。试求4S、4P谱项的量子数修正项值各为多少？
解：由题意知：
由，得：
设,则有
与上类似

4、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6p6p3 P0（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。