云南師范大學(xué)《原子物理學(xué)》期末試卷-C卷及答案

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1、云南師范大學(xué)2011 ―― 2012學(xué)年下學(xué)期統(tǒng)一考試 原子物理學(xué) 試卷 學(xué)院 物電學(xué)院 專業(yè) 年級(jí) 2010級(jí) 學(xué)號(hào) XX 考試方式：閉卷 考試時(shí)量：120分鐘 試卷編號(hào)：C卷 題號(hào) -一一 -二二 四 總分 評(píng)卷人 得分?評(píng)卷人一、簡(jiǎn)答題（共2小題，每題3分，共6分） | | 1教材中哪些實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象說(shuō)明了電子具有自旋運(yùn)動(dòng)且自旋量子數(shù)為 1/2 ？ （至少舉三個(gè)例子。） 2、什么是原子核的結(jié)合能和平均結(jié)合能? 得分 評(píng)卷人 二、填空題（將正確答案填在空格內(nèi)，共 共10分） 10空，每空1分, 1.

2、夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了 ；史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)在歷史 上首次證實(shí)了 。 2 ?鋁原子基態(tài)是2P1/2 ,則它的軌道角動(dòng)量是 ,自旋角動(dòng)量 是 。（用h/2 n來(lái)表示） 3. 釩原子的基態(tài)是 乍3/2，該原子態(tài)能級(jí)在均勻磁場(chǎng)中將分裂為 層。 4. 按照泡利不相容原理，在同一原子中， 3d次殼層最多可填 個(gè)電子, 主量子數(shù)n= 3的電子最多可以有 個(gè)。 5. 原子核反應(yīng)過(guò)程中守恒的量有：電荷數(shù)、 線動(dòng)量和角動(dòng)量等。 得分 評(píng)卷人 三、選擇題（將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)，共 題3分，共18分） 1.原子核式結(jié)構(gòu)模型的提出是根據(jù)a粒子散射 6小題，

3、每 【 】 A. 絕大多數(shù)散射角近1800; B. a粒子只偏2 3° ; C.以小角散射為主，也存在大角散射； D. 以大角散射為主，也存在小角散射。 2. 氫原子可觀測(cè)到的全部線光譜應(yīng)理解為： A.處于某一狀態(tài)的一個(gè)原子所產(chǎn)生的； B.處于不同狀態(tài)的足夠多的原子所產(chǎn)生的; C. 處于相同狀態(tài)的少數(shù)原子所產(chǎn)生的； D.處于不同狀態(tài)的少數(shù)原子所產(chǎn)生的。 3. 氫原子基態(tài)的電離電勢(shì)和第一激發(fā)電勢(shì)分別是: A. 13.6V 和 10.2V ; B. -13.6V 和-10.2V ; C. 13.6V 和 3.4V ; D. -13.6V 和-3.4V 。

4、 4. 可以基本決定所有原子核性質(zhì)的兩個(gè)量是: A核的質(zhì)量和大??；B.核自旋和磁矩；C. 原子量和電荷；D.質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù) 5、原子核可近似看成一個(gè)球形，其半徑R可用下述公式來(lái)描述: A.R=雖 B. R= fA C. R -r3 4 a3 =3 D. R=3 6. 放射性原子核衰變的基本規(guī)律是N “代〔式中N代表的物理意義是：【 A. t時(shí)刻衰變掉的核數(shù); B. t=0 時(shí)刻的核數(shù); C. t時(shí)刻尚未衰變的核數(shù); D. t 時(shí)刻子核的數(shù)目。 得分 評(píng)卷人 四、計(jì)算題（共6小題, 共66分。要求寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明

5、、 計(jì)算公式和重要的演算步驟。只寫(xiě)出最后答案，而未寫(xiě)出主 要演算過(guò)程的，不能得分。） 得分 1 . （10分）用巴爾末公式計(jì)算氫原子光譜巴爾末系中最短波長(zhǎng)的譜線波長(zhǎng)。 （Rh 10967758m1） 得分 2. （12分）已知Li原子光譜主線系最長(zhǎng)波長(zhǎng)為 670.7nm,輔線系系限波長(zhǎng)為 得分 351.9nm,試求Li原子的第一激發(fā)電勢(shì)和基態(tài)的電離電勢(shì)。 3 .（ 12分） 在施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)中（如下圖），不均勻橫向磁場(chǎng)梯度為 R 一z 5.0T / cm，磁極的縱向范圍d 10cm，磁極中心到屏的距離D 30cm，使 z 用的原子束是處于基態(tài) *3/2的釩原子，原

6、子的動(dòng)能Ek 5.0 10 2eV。試求屏上線束邊沿 成分之間的距離。（b 0.5788 10 4eV T 1） x 得分 4. （12分）鈹原子基態(tài)的電子組態(tài)是 2s2s,若其中有一個(gè)電子被激發(fā)到 3s態(tài)。 試求出與躍遷有關(guān)的電子組態(tài)與在 L-S耦合下各電子組態(tài)組成的原子態(tài)。 寫(xiě)出有 關(guān)的原子態(tài)符號(hào)。從形成的激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷各有幾種光譜躍遷？畫(huà)出相應(yīng)的 能級(jí)躍遷圖。 得分 得分 5.（ 10分）某一 X射線管發(fā)出的連續(xù)X光譜的最短波長(zhǎng)為0.062nm,試問(wèn)它的 工作電壓是多少？ 6. （10分）試求［Li（P, ）；He的反應(yīng)能。這個(gè)核反應(yīng)是放能反應(yīng)還是吸能反應(yīng)？ 有

7、關(guān)核素的質(zhì)量如下：: 1.007825u; ；He : 4.002603U； 7山：7.015999s (1u= 931.5MeV/c2) 云南師范大學(xué)課程考試 試卷參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 課程名稱：原子物理學(xué)考試—10物理 試卷編號(hào)： C卷 命題教師簽名: 徐曉梅 2012 年_6_月_11_ 日 一、簡(jiǎn)答題（每題3分，共6分） 1. 答：史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn) 堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 塞曼效應(yīng) （3分） 2. 答:核子結(jié)成原子核時(shí)會(huì)，質(zhì)量會(huì)減少一部分，以能量的形式釋放出來(lái)，稱為 結(jié)合能。比結(jié)合能即平均每核子釋放的結(jié)合能。 （3 分） 二、填空題（將正確答案填在空格內(nèi)

8、，每空 1分，共10分） 1. 原子能級(jí)存在 原子空間取向量子化 2 2 3. __4_ 4. 10,18 5. 總質(zhì)量、總能量、 核子數(shù) 三、選擇題（將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)，每題 3分，共18分） 1.C 2.B 3.A 4.D 5.A 6.C 四、計(jì)算題（共6小題，共66分。要求寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、計(jì)算公式和 重要的演算步驟。只寫(xiě)出最后答案，而未寫(xiě)出主要演算過(guò)程的，不能得分。） 1. （10 分） 解：氫原子光譜巴爾末系 Rh 22 n2 氫原子光譜巴爾末系中最短的波長(zhǎng)記為 iii — 印 尹 ~2 4 Rh 0 3645.6（A）

9、2. （12 分） he E h — 1、解： he 1.24nm keV E2p E2s 1.85eV max 670.7 nm hc 1.24nm keV E % — 3?52eV E E2s 3.52eV 1.85eV 5.37eV 所以，Li的第一激發(fā)電勢(shì)為1.85V,電離電勢(shì)為5.37V （5 分） （5 分） （2 分） （3 分） （3 分） （2 分） （2 分） 3.（ 12 分） 解：在施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)中，原子束在屏上偏離中心的距離為可用下式表示: Bz dD z mjgj B - 2 z mv （3 分） 對(duì)于原子態(tài)乍3/2

10、， L 3,S 2,j 3，故 3 1 1 3 mj - J J J 2 2 2 2 3 S（S 1） L（L 1） gj 2 2J（j 1 1） gj （3 分） 對(duì)于屏上邊緣的線束，取 mj J，因此屏上兩邊緣線束之間的距離為: （2 分） z 2Jgj Bz dD B^2E

11、K 4. （12 分） -0.5788 10 4 5.0 5 1.0 10 2（m） 102 0.10 0.30 2 5.0 10 2 （4 分） 解：（1）那電子被激發(fā)到3s態(tài) 1s1s2s2s: 2 1S0 1 1s1s2s2p: 2 P1 （7 分） 1s1s2s3s: 3 1So 31So 3 3S 能級(jí)、能 21S） 5. （10 分） 解: he min Ek 1.24nm keV 0.062 nm 20keV （6 分） Ek Ue （2 分） 所以U 20kV （2 分） 6． （10 分） 解： 2 Q= me （ 4 分） 2 =[(1.007825+7.015999)-2*4.002603]ue （2 分） =0.01861*931.5MeV =17.34MeV （ 2 分） （2 分） Q>0, 這個(gè)核反應(yīng)是放能反應(yīng)