皖西学院近代物理期末考试试卷4 共100分) 姓名： 学号：成锁： 一，选择题（共10题，共有28分） 1.氢原子分别处于323/2,323/2和321/2状态.这些状态对应的能级是否相同（不考 虑兰姆位移)？ A都不月：B.32P3/2和32P1/2相同： C都相月：D.32D3/2和32P3/2相同. 2通过测量套变的粒子逢语。可得出正确的结论 A为连续请，最大值不确定，故与核具有能级相矛盾： B为连续谐，有确定的最大值。故与枝具有能级相矛盾： C为连续谱，有确定的最大值。目仍可确定核能领！ D为连续谱，没有确定的最大值。故仍可确定核能级。 3由壳层结构理论和洗德定则可知，氯原子(=17)基态时的原子志应是： A2P1/21B.2P3/2C.4P1/21D.4P3/2. 4.电子填充外层原子轨道时，先填4s轨道后填3d轨道，是由于： L内层电子对4s电子的屏蔽作用不如对3d电子的屏蔽作用强： B3刻电子的自羹-自旋作用比4s电子的强 C两电子间的白旋轨道作用使4s能级低于3d能级： D3d电子与核的库仑作用比4s电子的更强。 五1S耦合中美于」的选择定则为△W=0出(0→0除外)，其中0→0障外的原因是由 于： A宇移守恒：B轨道角动量守恒 C泡利原理限制：.总角动量好恒。 6在S属合下，两个等价D电子能形成的原子态是： A1D,30:B.1P,1D,3P,3D: C1D,30,15:D.1D,3D,1P,3P,15,3S. 7.在观测顺磁共振的实验装置中，所使用的交变电磁场的被长处于： A0,3一300A范围内1B.0.4一0,7um范围内1 C300一03国范围内：D.003一0.4n范围内。 8己知氯原子中的电子在=】的轨道上运动形成的电道的为1毫安。则单电子在=3 的轨道上绕L1核(2=)能转时，电子所形成的电流约等于
1 皖西学院近代物理期末考试试卷 4 (共 100 分) 姓名:_________学号:_________成绩:_________ 一．选择题(共 10 题,共有 28 分) 1.氢原子分别处于 32D3/2,32P3/2 和 32P1/2 状态,这些状态对应的能级是否相同(不考 虑兰姆位移)? A.都不同;B.32P3/2 和 32P1/2 相同; C.都相同;D.32D3/2 和 32P3/2 相同。 2.通过测量 衰变的 粒子能谱，可得出正确的结论： A.为连续谱，但最大值不确定，故与核具有能级相矛盾； B.为连续谱，有确定的最大值，故与核具有能级相矛盾； C.为连续谱，有确定的最大值，但仍可确定核能级； D.为连续谱，没有确定的最大值，故仍可确定核能级。 3.由壳层结构理论和洪德定则可知，氯原子（Z=17）基态时的原子态应是： A.2P1/2；B.2P3/2；C.4P1/2；D.4P3/2。 4.电子填充外层原子轨道时，先填 4s 轨道后填 3d 轨道，是由于： A.内层电子对 4s 电子的屏蔽作用不如对 3d 电子的屏蔽作用强； B.3d 电子的自旋-自旋作用比 4s 电子的强； C.两电子间的自旋轨道作用使 4s 能级低于 3d 能级; D.3d 电子与核的库仑作用比 4s 电子的更强。 5.LS 耦合中关于 J 的选择定则为 J = 0, 1 (0→0除外） ，其中 0 →0除外 的原因是由 于： A.宇称守恒；B.轨道角动量守恒； C.泡利原理限制；D.总角动量守恒。 6.在 LS 耦合下，两个等价 p 电子能形成的原子态是： A.1D，3D；B.1P，1D，3P，3D； C.1D，3P，1S；D.1D，3D，1P，3P，1S，3S。 7.在观测顺磁共振的实验装置中，所使用的交变电磁场的波长处于： A.0.3—300 A 范围内；B.0.4—0.7m 范围内； C.300—0.3mm 范围内；D.0.03—0.4m 范围内。 8.已知氢原子中的电子在 n=1 的轨道上运动形成的电流约为 1 毫安。则单电子在 n=3 的轨道上绕 Li 核(Z=3)旋转时，电子所形成的电流约等于：
A0.3毫安：B1毫安：C.3毫安：D9毫安. 9朗德因子落的应用范围是： A弱外延场中的正、反常塞曼效应： B弱外磁场中的正常塞曼效应： C对霸、强外磁场均成立，取值不洞： L蜀外磁场中的正常塞曼效应和帕那-巴克效应。 10碱金属原子的光谱现为！ AT=R/n2:B.T=72R/n2:C.T=R/n*:D.T=Z*2R/n2. 二.填空墨（共8题.共有28分） 1.如果考虑自旋，但不考虑轨道一自旋棚合，碱金属原子状态应该用量子 数 一表示，轨道角动量确定后，能领的简并度为。 2323/2→2251/2与3201/2→2251/2跃迁，产生了锂原子的线系的第条谱线 的双线。 3氮原子的能级有两套，一套是重的，一套是重的，从而产生的光谐应有套，历史上曾 认为有两种氮。对应于前者的称氮。对应于后者的称氯。 4若-30的里德伯原子的辐射寿命为5×106秒，则n-300时的辐射寿金大约为 秒。 51895年在用阴极射线管做实验时，发现了一种能使荧光物质发荧光的射线，他进 步研究还发现该射线具 有 和 的性质。 6一原子质量单位定文为解子质量的。 7.电子与室温下氢原子相醒撞，欲使氢原子叢发，电子的动能至少为Y。 &穆斯堡尔进行实验时，把了射线发射体和放在环境中，从而观察到显著的？射线共 振现象。 三，计算题（共4题，共有4料分》 1.在斯特恩一盖拉转实验中，极不均匀
2 A.0.3 毫安;B.1 毫安;C.3 毫安;D.9 毫安。 9.朗德因子 g 的应用范围是: A.弱外磁场中的正、反常塞曼效应； B.弱外磁场中的正常塞曼效应; C.对弱、强外磁场均成立,但取值不同; D.弱外磁场中的正常塞曼效应和帕邢-巴克效应。 10.碱金属原子的光谱项为： A.T=R/n2;B.T=Z2R/n2;C.T=R/n*;D.T=Z*2R/n2。 二．填空题(共 8 题,共有 28 分) 1. 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。 2.32P3/2 → 22S1/2 与 32P1/2 → 22S1/2 跃迁,产生了锂原子的____线系的第___条谱线 的双线。 3.氦原子的能级有两套，一套是重的，一套是重的，从而产生的光谱应有套。历史上曾 认为有两种氦，对应于前者的称氦，对应于后者的称氦。 4.若 n=30 的里德伯原子的辐射寿命为 5 10-6 秒，则 n=300 时的辐射寿命大约为 __________秒。 5.1895 年在用阴极射线管做实验时，发现了一种能使荧光物质发荧光的射线，他进一 步研究还发现该射线具 有——————————————————————————————————，——— ———————————————————————————————，——————— ——————————————————————————— 和——————————————————————————————————的性质。 6.一原子质量单位定义为原子质量的。 7.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。 8.穆斯堡尔进行实验时，把 射线发射体和放在环境中，从而观察到显著的 射线共 振现象。 三．计算题(共 4 题,共有 44 分) 1.在斯特恩－盖拉赫实验中，极不均匀 D x z d
的横向磁场梯度为 退：-l0Tem 磁极的纵向长度d10m,磁极中心到屏的长度 D=30(如图所示).使用的原子束是处于基态3P2的氧原子，原子的动能=20%，试求屏 上线束边缘成分之何的距离： 2在尺度为L的一维无限深方劳册中，试证明：(》若粒子处在第二激发态上，在0到 x=/3之间找到粒子的顺率为1/3：(2)若粒子在量子数为n的态上，在x=0和=4/n之阿找到 程算 粒子的顺率是1/加.已知阱中 3对于208%(282)的：介子原子（州：=273：，带有-e电转）。(1)按玻尔理论计 算头两个玻尔轨道半径：2按玻尔理论计算共振线光子的能量：(3)在以上的计算中你把船 核视为点电荷，实际上核电荷是分布在一个有限大小的体积中的。据认为2%的半径是 7.1fm,考虑到这一因素2中的结果将如何变化？（变大，变小还是不发？）为什么？(1)、(2) 结果只需两位有效数字)。 4早期的元素周期表是按冢子量的大小排列的.钾K(A一39.1)排在氢M(A39.9)的 前面。像N(A-58,7)排在结C0(A=58,9)的前面。莫塞莱发现▣找波长的规律后，纠正了 它们的排列次序.试根据这些元素的人：线波长，A加：0.419m:K:0.374m:C0:0.179a 和Ni,a,16eaa。求出它们的原子序数。 常数表 普朗克常数h-6.626x10-34Js-4.136xl0-15es里德堡常数R-1.097x107一1 基本电荷0=1.602x10-19C可伏加德罗常数NA=6022×1023o-1 复合常数hc-l240eVnm破耳兹曼常数k-l.380x10-23JK-1-8.617×10-5eVK-1 电子质量c9.11x10-31kg0.511Mev/c2质子质量p-L.67x10-27g-938keY/c2 质子质量p1.67×10-2g-938eV/c2孩尔磁子 B8,274×10-24J-T-1=5.788x10-5e-T-1 玻尔半径a0-0.529x10-101原子质量单位u-L.66xl0-27kg931We/c2 e2 复合常数4码=L.4ea 院西学院近代物理期末考试试在答案 (共100分) 一.选择题（共10题，共有28分） 1.D
3 的横向磁场梯度为 B z z = 1.0 T / cm ，磁极的纵向长度 d=10cm,磁极中心到屏的长度 D=30cm(如图所示),使用的原子束是处于基态 3P2 的氧原子，原子的动能 Ek=20meV,试求屏 上线束边缘成分之间的距离。 2.在尺度为 L 的一维无限深方势阱中,试证明:(1)若粒子处在第二激发态上,在 x=0 到 x=L/3 之间找到粒子的概率为 1/3;(2)若粒子在量子数为 n 的态上,在 x=0和 x=L/n 之间找到 粒子的概率是 1/n。已知阱中 = 2 L n L sin( x) 。 3.对于 208Pb（Z=82）的 − 介子原子（ m =273 me ，带有-e 电荷）。(1)按玻尔理论计 算头两个玻尔轨道半径；(2)按玻尔理论计算共振线光子的能量；(3)在以上的计算中你把铅 核视为点电荷，实际上核电荷是分布在一个有限大小的体积中的，据认为 208Pb 的半径是 7.1fm,考虑到这一因素(2)中的结果将如何变化?(变大,变小还是不变?)为什么?((1)、(2) 结果只需两位有效数字)。 4.早期的元素周期表是按原子量的大小排列的。钾 K （A＝39.1)排在氩 Ar (A=39.9)的 前面。镍 Ni (A=58.7)排在钴 Co (A=58.9)的前面。莫塞莱发现 K 线波长的规律后，纠正了 它们的排列次序。试根据这些元素的 K 线波长， Ar ：0.419nm； K ：0.374nm； Co ：0.179nm 和 Ni：0.166nm，求出它们的原子序数。 常数表 普朗克常数 h=6.62610-34Js=4.13610-15eVs 里德堡常数 R=1.097107m-1 基本电荷 e=1.60210-19C 阿伏伽德罗常数 NA=6.0221023mol-1 复合常数 hc=1240eVnm 玻耳兹曼常数 k=1.38010-23JK-1=8.61710-5eVK-1 电子质量 me=9.1110-31kg=0.511Mev/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 质子质量 mp=1.6710-27kg=938MeV/c2 玻尔磁子 B=9.27410-24JT-1=5.78810-5eVT-1 玻尔半径 a0=0.52910-10m 原子质量单位 u=1.6610-27kg=931MeV/c2 复合常数 e 2 0 4 =1.44eVnm 皖西学院近代物理期末考试试卷答案 (共 100 分) 一．选择题(共 10 题,共有 28 分) 1.D
一(3分) 2C —一(3分) 3.B 一(3分) 4A -一(3分) 5.D —一(2分) 6C(可应用偶数定则) —(3分) 7.C —一(2分) 8.A 一(3分) 9.A -(3分) I0.D -(3分) 二。填空圈（共8愿，共有28分） 1.n、1、s、ml、s(1.5分)：2(21+1)(1.5分). 一(3分) 2主(1.5分)：二(1.5分)· —(3分) 3单（成三）：三（成单）：两：伸（成正）：正（咸种）。（每空1分） ——(5分) 4.5×10-3 —(3分) 5伦翠：很强的贯穿本领：不技电磁场榈转：使气体电离：使照相底片感光。 注：不修答：本质为电磁波。 —(5分) 6C:1/12.(各1.5分》 —一(3分) 7.10.2 4
4 ----(3 分) 2.C ----(3 分) 3.B ----(3 分) 4.A ----(3 分) 5.D ----(2 分) 6.C(可应用偶数定则） ----(3 分) 7.C ----(2 分) 8.A ----(3 分) 9.A ----(3 分) 10.D ----(3 分) 二．填空题(共 8 题,共有 28 分) 1.n、l、s、ml、ms（1.5 分）;2（2l+1）(1.5 分)。 ----(3 分) 2.主（1.5 分）;二（1.5 分）。 ----(3 分) 3.单（或三）;三（或单）;两;仲（或正）;正（或仲）。（每空 1 分） ----(5 分) 4.5 10-3 ----(3 分) 5.伦琴；很强的贯穿本领；不被电磁场偏转；使气体电离；使照相底片感光。 注：不能答：本质为电磁波。 ----(5 分) 6. 12C ；1/12。(各 1.5 分) ----(3 分) 7.10.2
一(3分)】 8吸收体：(1分)低温：(1分)吸收。(1分) -一(3分) 三.计算题（共4题，共有44分） 1.解： 氧原子的基态3P2.·S=L,/=2M=士扎士2 3,Ss+-山L+)3,1-l+1)-10+D3 8 2八+10 2-22+10 互8分) F■4 aB:Mgein 88. 六3分) 设原子桌在磁场时的方向为1轴正向 原子束在磁场出口的偏离为： 3分) 0g= 生-止山4 与x轴的夹角为加： d山d在周v 屏上两边缘线束之间的距离为： c-2z2+oe6n胃音 dD -2xx5788×10xl0x102x010x030 3 2 20×107 26(cm) 3分) --(15分) 2解：2证明： 23 3:3分) 2 L 是，2分) 一(5分) 3解： 05-a气 Z =529×10-2× 273x82m=236×10-m2m r1-2.4×10-6nmr2-2.36×106×4-9.5×10-6nn(4分) (2h'=E2-E1=136×273×822×3/4=19ey(4分） ()因1处于楼内，故对于1状态，牙介子受到有限大小核的束缚要比受到点核的束
5 ----(3 分) 8.吸收体；(1 分)低温；(1 分)吸收。(1 分) ----(3 分) 三．计算题(共 4 题,共有 44 分) 1.解:： 氧原子的基态 3P2, S =1, J = 2, M = 1, 2, = + + − + + = + + − + + g = S S L L J J 3 2 1 1 2 1 3 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (3 分) Fz B B z Mg B z z z z = = , (3 分) 设原子束在磁场时的方向为 x 轴正向 原子束在磁场出口的偏离为： 1 z F m d v z = = 1 2 1 2 at 2 2 , (3 分) 与 x 轴的夹角为： tg d d d d d d = = z x z t t x F m z d ＝ v 2 , 屏上两边缘线束之间的距离为： 2.6 (cm) 20 10 0.10 0.30 5.788 10 1.0 10 2 3 = 2 )tg 2 = 2 = 2 + ( - 3 5 2 1 B = = − − z B E dD Mg d z z z D z k (3 分) ----(15 分) 2.解:2.证明:: (1) P L x L x L 1 2 0 3 2 3 1 3 = sin = / d ;(3 分) (2) P L n x L x n L n 2 2 0 2 1 = sin = / d .(2 分) ----(5 分) 3.解:： ( ) . . 1 529 10 273 82 2 36 10 0 2 2 2 6 2 r a m n Z n n n e = = = − − nm nm r1=2.4 10-6nm,r2=2.36 10-6 4=9.5 10-6nm（4 分） (2) h =E2−E1=13.6 273 822 3/4=19MeV（4 分） (3) 因 r1 处于核内，故对于 n=1 状态， 介子受到有限大小核的束缚要比受到点核的束
缚来得小，所以E1将比点核时略高，而2在核外，2可视作不变，枝2-1减小，即共 振线光子能量将要变小。(4分) 一(12分) 4解： K:找的莫寒菜公式为 Z= 260m+1Z=1+2 整理后可得元素的原子序数为 (或 3R2)(2分) 将各元素的K。线波长代入上式可计算各元素的原子序数： 1216 Z +1=18 Ar: Va419 (2分) 1216 Z3= +1=19 K: V0374 (2分) 0216 +1=27 Co: Z0179 (2分) 1216 +1=28 Ni: Z=016的 (2分) 因此，在周期表中K应排在AM的后面。应排在C0的后面。(1分) -(12分)
6 缚来得小，所以 E1 将比点核时略高，而 r2 在核外，E2 可视作不变，故 E2-E1 减小，即共 振线光子能量将要变小。（4 分） ----(12 分) 4.解:： K 线的莫塞莱公式为 ~ ( ) ( ) = R Z − 1 − = 1 1 1 2 2 1 2 2 （1 分） 整理后可得元素的原子序数为 Z = + 1216 1 . nm （或 Z R = 1+ 2 1 3 ）（2 分） 将各元素的 K 线波长代入上式可计算各元素的原子序数： Ar ： Z1 1216 0 419 = + 1= 18 . . （2 分） K ： Z2 1216 0 374 = + 1 = 19 . . （2 分） Co： Z3 1216 0179 = + 1 = 27 . . （2 分） Ni： Z4 1216 0166 = + 1 = 28 . . （2 分） 因此，在周期表中 K 应排在 Ar 的后面， Ni 应排在 Co 的后面。（1 分） ----(12 分)