皖西学院 试卷习题 近代物理期末考试试卷5_原子物理学

皖西学院近代物理期末考试试卷5 共100分) 姓名： 学号：成锁： 一，选择题（共11题，共有31分】 1.若原子处于12和251/2状态，它们的朗德因子g的值分别为： A1和2/3：B.2和2/3：C.1和4/3：D.1和2 2伦琴线光滞的K,人“吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的 A藏发老：B银最电子能量： C电离能：D.电子跃迁形成各线扇第一条线的能量， 3由伦琴射线用射原子所导玫的像橄电子的能量 A与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关： B与伦琴射线和被照射原子性质都有关： C与伦琴射线和鼓照射原子性质都无关： 几与棱组射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。 4锁原子(22)处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是： A2s2s150:B2s2n3P0:C.3s3s150:D.3s3p30. 5根据能级多重性的交替规律，物原子(Z37)的能级多重结构是： 人双重，B一、三重 C单重：D二、四重。 6将销光灯置于某均匀磁场中，发现被长为州，0如■的请找分裂为间距相等的三条端 线。人们将这种现象称为知 人正常塞曼效应：且反常塞曼效应： C顺磁共振：D帕那一巴克效应。 7,氯化钠组成立方晶体，情和氯离子沿无，y,署三个轴交错占据位置，己知钠和氯的原子 量分别为22.99和35.6，氯化销的密度为2.2×103球g.r3,则相忽离子的间隔为： L3.5×10-10m;R28×10-10a C5,8×10-9如：0.35×10-m &235吸收一个慢中子后发生的裂变过程，所放出的能量约为)： A50:R100:C.200:D.931. 9.处于1-3,52原子态的原子，其总角动量量子数J的可陵取值为： L3,2.1且5.4.3,2,1日 C6,5.4.3:D.5/2,4/2.3/2.2/21/2. 10.下图表示从基态起汞原子可能的某些能级（以Y

1 皖西学院近代物理期末考试试卷 5 (共 100 分) 姓名:_________学号:_________成绩:_________ 一．选择题(共 11 题,共有 31 分) 1.若原子处于 1D2 和 2S1/2 状态,它们的朗德因子 g 的值分别为： A.1 和 2/3;B.2 和 2/3;C.1 和 4/3;D.1 和 2。 2.伦琴线光谱的 K, L, M 吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的 A.激发态；B.俄歇电子能量； C.电离能；D.电子跃迁形成各线系第一条线的能量。 3.由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量 A.与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关； B.与伦琴射线和被照射原子性质都有关； C.与伦琴射线和被照射原子性质都无关； D.与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。 4.镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是： A.2s2s1S0；B.2s2p3P0；C.3s3s1S0；D.3s3p3P0。 5.根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是： A.双重；B.一、三重； C.单重；D.二、四重。 6.将钠光灯置于某均匀磁场中，发现波长为 589.0nm 的谱线分裂为间距相等的三条谱 线。人们将这种现象称为： A.正常塞曼效应；B.反常塞曼效应； C.顺磁共振；D.帕邢—巴克效应。 7.氯化钠组成立方晶体，钠和氯离子沿 x,y,z 三个轴交错占据位置，已知钠和氯的原子 量分别为 22.99 和 35.46,氯化钠的密度为 2.2  103kg.m-3,则相邻离子的间隔为： A.3.5  10-10m;B.2.8  10-10m; C.5.6  10-9m;D.3.5  10-9m。 8.235U 吸收一个慢中子后发生的裂变过程,所放出的能量约为(MeV): A.50;B.100;C.200;D.931。 9.处于 L=3,S=2 原子态的原子,其总角动量量子数 J 的可能取值为: A.3,2,1;B.5,4,3,2,1; C.6,5,4,3;D.5/2,4/2,3/2,2/2,1/2。 10. 下 图表示从基态起汞原子可能的某些能级（以 eV

能量《eV) ▣1.6 -3.7 .5.5 -10.4 林街 为单位)，总能量为Y的白由电子与处于基态的汞原子碰，碰蜂之后电子所具有的 能量《以Y为单位)可能值是什么？（允许忽略汞原子动量的变化）， A0.2.1.4,4.1:n23,3.5,4.1i C0.2.23,4.l;n.1.40.2.35 11,卢瑟福由口粒子散射实验得出原子核式结构板型时，所依据的理论基础是 A普朗克能量子假设：B爱因断组的光量子假设： C疾义相对论：D经典理论。 二，填空题（共8题，共有30分） 1.若己知钾源子主线系第一条谱线双重线的波长等于769898埃和7684.9埃，则该原子 印能级的裂距为 el 2氯原子的第一激发态是（写出进项符号）·由于选择定则的限制，它不能通过自发辐 射跃迁到基老，因此可在该态停留较长时间，这种状老称态。 3某原子的两个价电子处于22即组态，按1S蜗合可构成的原子态个数为个，总角动量 量子数J的值分别为：按j耦合可形域的原子态个数为个，J的值分别为： 4三次电离镀（亿）的第一玻尔轨道半径为，在该轨道上电子的线速度为。 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射线是高违运动的 射线是 射线 是 T,衰变放射出的粒子的射程R和动能E的经验规律是 8对于氢原子的323/2橙级，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。 三.计算题（共4题，共有3的分） 1,在斯特恩一盖拉转实验中，氢原子温度在400属时。基态累子束通过长=10m磁场梯 度为10T■一1的横向非均匀磁场，求星子束离开磁铁时，原子束分裂的分量间的同隔，为什么 这一实验能说明电子自旋的存在？0=1.38x10-23K-1“=0.927×10-23-T-1) 2按照核力的介子理论，核力的较长程部分是通过核子间交换介子而传递的。已知x 介子须量m,:270m,试聚此估算核力的作用力程。 3正电子与电子相语可形成一类氢结构的电子偶素。己知正电子与电子的质量相等，电 2

2 能量（ eV ） 0 -1.6 -3.7 -5.5 -10.4 基态 为单位），总能量为 9eV 的自由电子与处于基态的汞原子碰撞，碰撞之后电子所具有的 能量（以 eV 为单位）可能值是什么？（允许忽略汞原子动量的变化）。 A.0.2,1.4,4.1；B.2.3,3.5,4.1； C.0.2,2.3,4.1；D.1.4,0.2,3.5。 11.卢瑟福由  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。 二．填空题(共 8 题,共有 30 分) 1.若已知钾原子主线系第一条谱线双重线的波长等于7698.98埃和7664.9埃,则该原子 4p 能级的裂距为_____________________eV。 2.氦原子的第一激发态是（写出谱项符号）。由于选择定则的限制，它不能通过自发辐 射跃迁到基态，因此可在该态停留较长时间，这种状态称态。 3.某原子的两个价电子处于 2s2p 组态，按 LS 耦合可构成的原子态个数为个，总角动量 量子数 J 的值分别为；按 jj 耦合可形成的原子态个数为个，J 的值分别为。 4.三次电离铍(Z=4)的第一玻尔轨道半径为，在该轨道上电子的线速度为。 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.射线是高速运动的__________; 射线是____________; 射线 是————————————————————————————————。 7.衰变放射出的粒子的射程 R 和动能 E 的经验规律是______________。 8.对于氢原子的 32D3/2 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。 三．计算题(共 4 题,共有 39 分) 1.在斯特恩－盖拉赫实验中，氢原子温度在 400K 时，基态原子束通过长 d=10m,磁场梯 度为 10Tm-1 的横向非均匀磁场,求原子束离开磁铁时，原子束分裂的分量间的间隔。为什么 这一实验能说明电子自旋的存在?(k=1.3810-23JK-1  B=0.92710-23JT-1) 2.按照核力的介子理论,核力的较长程部分是通过核子间交换 介子而传递的。已知 介子质量 m  270me ,试据此估算核力的作用力程。 3.正电子与电子相遇可形成一类氢结构的电子偶素。已知正电子与电子的质量相等，电

量相等但符号相反，假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算其基志的能量与第一玻 尔轨道半径《略去体系的整体运动) 4当x射线管所加的高压为】万伏时，测得X射线连续谱的最短波长为0124m,若已 知其它物理常数，试求普朝克常数h。 常数表 普朗克常数h-6.626x10-34Js-4.136x10-15eYs里德堡常数R=1.097×107m-1 基本电荷e-L.602x10-19C问伏加德罗常数A=6022×1023o1-1 复合常数hc-1240enm玻耳兹曼常数k-1.380x10-23JK-l-8.617×10-5eV.K-1 电子质量e=9.11×10-31kg=0.511Mev/c2质子质量mp=1.67x10-27g=838MeY/c2 质子质量p1.67x10-2kg=938eV/c2玻尔愁子 u=-9,274×10-24JT-1=6.788x10-5e.-下-1 破尔半径a0-0.529x10-10m单子质量单位=1.66x10-27k-9g31WeY/c2 复合常最4西L.4ym 皖西学院近代物理期术考试试鞋答案 (共100分) 一.透择题（共11题，共有31分）

3 量相等但符号相反。假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用，试计算其基态的能量与第一玻 尔轨道半径（略去体系的整体运动）。 4.当 X 射线管所加的高压为 1 万伏时，测得 X 射线连续谱的最短波长为 0.124nm ，若已 知其它物理常数，试求普朗克常数 h。 常数表 普朗克常数 h=6.62610-34Js=4.13610-15eVs 里德堡常数 R=1.097107m-1 基本电荷 e=1.60210-19C 阿伏伽德罗常数 NA=6.0221023mol-1 复合常数 hc=1240eVnm 玻耳兹曼常数 k=1.38010-23JK-1=8.61710-5eVK-1 电子质量 me=9.1110-31kg=0.511Mev/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 玻尔磁子 B=9.27410-24JT-1=5.78810-5eVT-1 玻尔半径 a0=0.52910-10m 原子质量单位 u=1.6610-27kg=931MeV/c2 复合常数 e 2 0 4 =1.44eVnm 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共 100 分) 一．选择题(共 11 题,共有 31 分)

1.D 一(3分) 2C -一2分) 2.D —-(3分) 4.C ——(3分) 5.A 一(3分) 6.D 提示： 钠原子59,0加■灌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一巴克效应。 -(3分) 7.B -(3分) &.C —(3分) 9.B -(3分】 10.C 一(3分) 11.D —(2分】 二.填空圈（共8愿，共有30分） 1.7.16×10-3 —(3分) 2(1s2s)351(前面的组态可以不写)(1分)： A河成A士.或孔商一引=1分 亚稳(1分)， ——(3分) 34(1分)：1：01,2(2分》：4(1分)：1,0：2,1(1分) 4

4 1.D ----(3 分) 2.C ----(2 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.B ----(3 分) 8.C ----(3 分) 9.B. ----(3 分) 10.C ----(3 分) 11.D ----(2 分) 二．填空题(共 8 题,共有 30 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 分）；1；0,1,2（2 分）；4（1 分）；1,0；2,1（1 分）

一(5分)】 40.013ea(2分)，8.8×106ms-1(3分). --(5分) &密立根(2分)1电荷(1分》。 -(3分) 6氢核k,高速的电子：光子（波长烈短的电题波），（各1分） —一(3分) 7.R=a55 —一(3分) 84.4M×10-6 Rhca? 1 3 提示：精细结构引起的能量移动为： E 电子动能与电子与枝静电相互作用能之和为：园 c2(13 其比为：+1/24 一(5分】 三.计算题（共4题，共有39分） 1.解：1 氢原子处在基态时的朝德因子g2氢原子在不均匀磁场中受力为 dB 了-z -±5×24nd -Ag4n正2 .dB n正6分) a=±g.dB 由f得d 放原子束离开磁场时两束分量间的间隔为 (3分】 T 式中的v以氢原子在400时的最可几速率代之Ym ￥=丝.5.m2=dB.4d。0927×10x10 ×10=056m) m止3hTd止3T3×13越×10边×40 5分) 由于10，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》， 放基态氯原子在不均匀磁场中发生偏转正好说明电子自靛磁矩的存在。2分) 5

5 ----(5 分) 4.0.013nm(2 分),8.8  106ms-1(3 分)。 ----(5 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 3 2 ----(3 分) 8.4.44  10-6 提示：精细结构引起的能量移动为: − + − Rhc n j n  2 3 1 1 2 3 4 ( / ) 电子动能与电子与核静电相互作用能之和为: − Rhc n 2 其比为:  2 1 1 2 3 n j + 4n −       / ----(5 分) 三．计算题(共 4 题,共有 39 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 2 2 1 d d d d =  = −  B =    B =  B (5 分) 由 f=ma 得 a m B Z =    B 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 =  =       2  1 2 2 2  B d d (3 分) 式中的 v 以氢原子在 400K 时的最可几速率代之 m kT v 3 = 10 0.56(m) 3 1.38 10 400 0.927 10 10 d 3 d d 3 d 23 2 23 2 B 2 B  =      =   =  = − − k T d z B k T md z B m s   (5 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)

一(15分) 2解：1 AE 本题所涉及的能量和动量的不确定度约为：AEc2,△p%CC:(2分) 为青 根据不确定关系，位置的不确定值的为△x=P,丽，F.(2分) 按数量级而言.就是核力力程，所以有r0.网，c=1.4×10-15F1.4f自(4分) 一(8分) 3解： E1--Hce)um m( x 136eV=-68eV 2 4分) 月=些a×==529×103m 2m (4分) —一(8分) 4解： 【射线短波限不一与外加电医的关系为： e:V-(E,)mm h m(3分) h=erme(2分) =L602×1C×1x10x124x10-n 2998×10 (2分) =6.63×10*01分) 一(8分)

6 ----(15 分) 2.解:： 本题所涉及的能量和动量的不确定度约为:Emc2,p E c mc;(2 分) 根据不确定关系,位置的不确定值约为x  p   m c  .(2 分) 按数量级而言,就是核力力程,所以有 r0  m c  =1.410-15m=1.4fm(4 分) ----(8 分) 3.解:： E1 ( c) 1 2 2 = −   ,  = 1 2 me E1 me ( c) 1 2 2 1 2 1 2 = −   = −  13.6eV = −6.8eV (4 分) r m a m m a e e e 1 0 0 2 2 =  = = 529  10−  . nm (4 分) ----(8 分) 4.解:： X 射线短波限  min 与外加电压的关系为： e V E hc r  = ( ) max =  min （3 分） h = eV  min c （2 分） =       − − 1602 10 1 10 124 10 2 998 10 19 4 10 8 . . . （2 分） =   − 6.63 10 (J s) 34 （1 分） ----(8 分)