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原子物理综合导学

知识要点

1.原子物理学和核物理学的开创.

英国物理学家汤姆逊发现了从原子中发射出来的比原子更小的电子后，“原子不可分”的观念就彻底被推翻了.人们就提出了“原子的组成”与“原子的结构”等基本问题，从而开创了原子物理学的研究新领域.

法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象，引起了人类对“原子核的组成与结构”与“核变化的规律”等问题的研究，又开创了核物理学的领域.

2.α粒子散射实验和原子的核式结构.

为了了解原子的组成和结构，1911年英国物理

学家卢瑟福等人做了用放射性元素钋放出的α

粒子束，轰击重金属箔片的实验(图).

实验思想:选择真空环境，避免气体分子对α粒

子的运动产生影响.并选择延展性最好的金打成尽可能薄的金箔，使α粒子在穿过金箔的过程中只与某一个金原子发生相互作用，观察并比较轰击前后α粒子的运动情况，从而获取原子结构方面的信息.

实验结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，只有少数α粒子发生了较大的偏转，大约有八千分之一的α粒子偏转角超过了90°，甚至有的被原路弹回，偏转角几乎为180°，这种现象叫作α粒子散射.

对a 粒子散射实验的解释:(1)在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核；(2)原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；(3)带负电的电子在核外相当于原子大小的空间里绕着核旋转.这就是卢瑟福提出了原子的核式结构学说的主要内容.

根据原子的核式结构学说，α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向基本不变.只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转，产生散射.根据α粒子散射实验的数据可估计出原子核大小的数量级为10-14～10-15m ，原子直径的数量级约为10-10m ，可见整个原子是十分“空旷”的.

3.天然放射现象.

放射性元素不断地自发地放射出某种看不见、穿透能力相当强的射线，这就是天然放射现象；这种射线来自于原子核，原子序数从84起的所有元素的原子核都有天然放射性.

放射性物质进行天然衰变时放射出的α、β、γ三种射线，其本质分别是高速氦核流、电子流及光子流(即电磁波).

放射性物质在天然衰变过程中，遵循电荷数守恒和质量守恒的原则.在α衰变中，其核反应方程是He Y X A Z A Z 4242+→--；β衰变的核反应式是:e Y X A Z A Z 0

11-++→.

4.放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间叫做半衰期；不同的放射性元素有不同的半衰期，甚至差别很大；半衰期的大小是由原子核内部因素决定的.

5.原子核的人工转变.

人为地用高能粒子撞击原子核，使它转变成另一种新原子核，这就是原子核的人工转变. a 射线轰击氮原子核的实验，产生了质子；α射线轰击铍原子核产生了中子.质子和中子都是原子核的组成部分，统称为核子.

学习指导

1.天然放射性现象.

1896年法国物理学家贝可勒尔发现铀和含铀的矿物质会发出贯穿本领很强能使照相底片感光的射线，他把这种元素能不断放出射线的性质称为放射性.具有放射性的元素，称为放射性元素.这些元素不加人为的作用，就自发地放出射线，所以叫天然放射性. 放射性元素的原子核由于放出α粒子而产生的衰变叫a 衰变，例如

He Rn Ra 4

222286226

88+→. 由于α粒子是氦原子核，因此每发生一次α衰变，新核的质量数比原来核的质量数减少4，新核的电荷数比原来核的电荷数减少2，因此新核在元素周期表中的位置要向前移两位. 放射性元素的原子核由于放出β粒子而产生的衰变叫β衰变，例如

e Np U 0

123993239

92-+→ 由于β粒子是电子，因此每发生一次β衰变，新核的质量数不变，新核的电荷数比原来核的电荷数增加1，因此新核在元素周期表巾的位置向后移一位.

伴随着α粒子、β粒子的射出，时常还γ射线发射出来.这是因为一些原子核在进行α衰变和β衰变后，具有过多的能量使新核处于“激发”状态.处于较高激发态的原子核向较低激发态跃迁时，就释放出γ射线.

2.α、β、γ射线的性质的区别.

放射性衰变的原子核放出的射线有α、β、γ三种.它们的本质是不同的，性质也不同.

(1)关于射线电离作用的比较.电离就是指使物质的原子或分子离解成离子的现象，α粒子与原子中电子的吸引力、β粒子与原子中电子的排斥力的作用，使原子中的某些电子脱离原子，而原子变成了正离子，这就是α、、β射线的电离作用产生的原因.

带电粒子在同一物质中电离作用的强弱主要决定于带电粒子的速率和电量.粒子的带电量越大，它与原子中电子的作用力就越大，就越容易把电子拉出原子；粒子跑得慢，它与电子的相互作用时间就长，也就容易把电子拉出原子.α粒子比β粒子带电量大，运动速度慢，显然α粒子的电离本领要比β粒子强得多.

(2)关于贯穿本领的比较.带电粒子经过物质时，一路上产生了许多离子对，每产生一对离子，都要消耗带电粒子自己的动能，因此就会越跑越慢，最后α粒子就与物质中的某两个电子结合成氦原子，卢粒子则成了物质中的自由电子，或与某个离子结合成中性原子.带电粒子在物质中所走路程的长短叫做射程.一般来说，射程主要是由电离作用决定的，电离作用越强，则能量损失越快，射程就越短.α粒子的电离作用比β粒子的电离作用强，因此它在物质中的射程较短，贯穿本领就比较小.

3.查德威克在研究原子核的人工转变现象时发现中子.

卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子以后，又预言了质量与质子相近的不带电的中子存在. 1930年人们在用由钋放射出的α射线轰击铍时产生了一种不知名的射线，它的贯穿能力极强，能够穿透几厘米厚的铅.后来用这种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟能从石蜡中打出质子来.

1932年英国物理学家查德威克经过仔细的研究，发现这种射线在磁场中不发生偏转，可见它是中性粒子流.又测出射线的速度约为十分之一光速，排除了它是γ射线的可能.他又用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打出了一些氢核(质子)和氮核.他测出了被打出的氢核和氮核的速度，并由此计算出了这种射线粒子的质量.

查德威克还用别的物质代替氢、氮做实验，得到结果都差不多.于是，一种新的与氢核质量

差不多的粒子中子被发现了.后来更精确的实验测出，质子与中子质量非常接近.在原子物理中，中子与质子的质量数都记为1，其符号就是n 10

4.原子核的天然衰变与人工转变过程比较.

(1)原子核发生上述两种转变过程的条件不同.凡是具有天然放射性的原子核都是不稳定的，都会自发地衰变成较轻的粒子.一般说来，只要较重原子核的中子数与质子数之比接近3:2，它们的原子核就是稳定的；较轻原子核的中子数和质子数之比接近1，它们的原子核也是稳定的.当中子数与质子数之比大于上述比例时，就可能发生天然衰变.例如，铀238(U 23892

)的原子核中，质子数等于92，中子数等于146，则中子数与质子数之比是146:92，大于3:2，因而铀238具有天然放射性.铀238经过一系列衰变，当它变成铅206时，由于Pb 20682

的质子数是82，中子数是124，则中子数与质子数之比接近3:2，因而它的原子核处于稳定状态，不再具有放射性了.又如，较轻的碳12(C 126

)的中子数与质子数相等，所以是稳定的.但它的同位素碳14(C 14

)的中子数(8个)大于质子数(6个)，就具有天然放射性(β衰变). 除有天然放射性的原子核外，绝大多数存在于自然界中的核都是稳定的.必须人为地用高能粒子来撞击原子核，方可达到人工转变的目的.α粒子、中子都可以成为使稳定的原子核衰变成新核的有效射击武器.

(2)原子核的天然衰变与人工转变过程的时间不同.

天然衰变的快慢程度决定于这种元素的半衰期.而半衰期几乎不受外界条件的影响，不论是用我们现在所能达到的最高或最低的温度、压强、电场、磁场，或者是化学变化.这说明放射性元素的放射性有它自己的特点和规律.

人工转变的核反应速度很快(约10-16s 数量级).

高中物理力学综合试题及答案

物理竞赛辅导测试卷（力学综合1）一、（10分）如图所时，A 、B 两小球用轻杆连接，A 球只能沿竖直固定杆运动，开始时，A 、B 均静止，B 球在水平面上靠着固定杆，由于微小扰动，B 开始沿水平面向右运动，不计一切摩擦，设A 在下滑过程中机械能最小时的加速度为a ，则a= 。二、(10分) 如图所示，杆OA 长为R ，可绕过O 点的水平轴在竖直平面内转动，其端点A 系着一跨过定滑轮B 、C 的不可伸长的轻绳，绳的另一端系一物块M ，滑轮的半径可忽略，B 在 O 的正上方，OB 之间的距离为H ，某一时刻，当绳的BA 段与 OB 之间的夹角为α时，杆的角速度为ω，求此时物块M 的速度v M 三、（10分）在密度为ρ0的无限大的液体中，有两个半径为 R 、密度为ρ的球，相距为d ，且ρ>ρ0，求两球受到的万有引力。四、（15分）长度为l 的不可伸长的轻线两端各系一个小物体，它们沿光滑水平面运动。在某一时刻质量为m 1的物体停下来，而质量为m 2的物体具有垂直连线方向的速度v ，求此时线的张力。五、(15分)二波源B 、C 具有相同的振动方向和振幅，振幅为0.01m ，初位相相差π，相向发出两线性简谐波，二波频率均为100Hz ，波速为430m/s ，已知B 为坐标原点，C 点坐标为x C =30m ，求：①二波源的振动表达式；②二波的表达式；③在B 、C 直线上，因二波叠加而静止的各点位置。六、(15分) 图是放置在水平面上的两根完全相同的轻质弹簧和质量为m 的物体组成的振子，没跟弹簧的劲度系数均为k ，弹簧的一端固定在墙上，另一端与物体相连，物体与水平面间的静摩擦因数和动摩擦因数均为μ。当弹簧恰为原长时，物体位于O 点，现将物体向右拉离O 点至x 0处(不超过弹性限度)，然后将物体由静止释放，设弹簧被压缩及拉长时其整体不弯曲，一直保持在一条直线上，现规定物体从最右端运动至最左端（或从最左端运动至最右端）为一个振动过程。求：（1）从释放到物体停止运动，物体共进行了多少个振动过程；（2）从释放到物体停止运动，物体共用了多少时间？（3）物体最后停在什么位置？（4）整个过程中物体克服摩擦力做了多少功？七、（15分）一只狼沿半径为R 圆形到边缘按逆时针方向匀速跑动，如图所示，当狼经过A 点时，一只猎犬以相同的速度从圆心出发追击狼，设追击过程中，狼、犬和O 点在任一时刻均在同一直线上，问猎犬沿什么轨迹运动？在何处追击上？ M O C y x v v B 0 v 0

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）

高考物理力学知识点之热力学定律综合练习(7)

高考物理力学知识点之热力学定律综合练习(7) 一、选择题 1．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，状态变化按图中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是（） A．由A→B，气体的分子平均动能增大，放出热量 B．由B→C，气体的分子数密度增大，内能减小，吸收热量 C．由C→A，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功 D．经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加 2．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（） A．外界对气体做功，气体内能增大 B．外界对气体做功，气体内能减小 C．气体对外界做功，气体内能增大 D．气体对外界做功，气体内能减小 3．根据学过的热学中的有关知识，判断下列说法中正确的是() A．机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部用来做功转化成机械能 B．凡与热现象有关的宏观过程都具有方向性，在热传递中，热量只能从高温物体传递给低温物体，而不能从低温物体传递给高温物体 C．尽管科技不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到－293 ℃D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 4．关于永动机和热力学定律的讨论，下列叙述正确的是（） A．第二类永动机违背能量守恒定律 B．如果物体从外界吸收了热量，则物体的内能一定增加 C．保持气体的质量和体积不变，当温度升高时，每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但从能的转化或转移的观点来看这两种改变方式没有区别 5．某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过程中( )

2020届高考物理一轮复习第12单元波粒二象性和原子物理课时作业

波粒二象性和原子物理课时作业课时作业光电效应波粒二象性和原子物理时间/40分钟基础达标 1.(多选)光电效应实验中,下列表述正确的是 () A.光照时间越长,则光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关 D.入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子 2.(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc,则() A.当用频率为2νc的单色光照射该金属时,一定能产生光电子 B.当用频率为2νc的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为hνc C.当照射光的频率ν大于νc时,若ν增大,则逸出功增大 D.当照射光的频率ν大于νc时,若ν增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍 3.[2018·浙江温岭模拟]用电子做双缝干涉实验,如图K30-1所示的三幅图分别为100个、3000个、7000个左右的电子通过双缝后在胶片上出现的干涉图样.该实验表明() 图K30-1 A.电子具有波动性,不具有粒子性 B.电子具有粒子性,不具有波动性 C.电子既有波动性又有粒子性 D.电子到达胶片上不同位置的概率相同图K30-2 4.(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图K30-2所示,则这两种光() A.照射该光电管时,a光使其逸出的光电子最大初动能大

B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大 C.通过同一装置发生双缝干涉时,a光的相邻条纹间距大 D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大 5.(多选)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钾逸出的光电子具有较大的() A.波长 B.频率 C.能量 D.动量技能提升 6.绿色植物在光合作用中,每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10-7m的光量子,而每放出1mol的氧气,同时植物储存469kJ的能量,则绿色植物能量转换效率为(普朗克常量h=6.63×10-34J·s) () A.79% B.56% C.34% D.9% 7.(多选)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图K30-3中的a、b所示.下列判断正确的是() 图K30-3 A.图线a与b不一定平行 B.图线a与b的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关系 C.乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率 D.甲、乙两种金属发生光电效应时,若光电子的最大初动能相同,则甲金属的入射光频率大图K30-4 8.(多选)[2018·浙江嘉兴联考]如图K30-4所示为研究光电效应规律的实验电路,电源的两个电极分别与接线柱c、d连接.用一定频率的单色光b照射光电管阴极时,灵敏电流计G的指针会发生偏转,而用另一频率的单色光a照射时,灵敏电流计G的指针不偏转.下列说法正确的是()

2021届高考物理一轮复习：原子物理物理学史(含答案)

2021届高考物理：原子物理物理学史（一轮）培优附答案专题：原子物理物理学史 1、以下有关物理学概念或物理学史的说法正确的是() A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出引力常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值 B．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向 C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期的平方与轨道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行星的速度均有关 D．奥斯特发现了电与磁之间的关系，即电流的周围存在着磁场；同时他通过实验发现了磁也能产生电，即电磁感应现象 2、光电效应的规律关于光电效应，有如下几种陈述，其中正确的是（）A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流的强度与入射光的强度无关 C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应 3、如图所示为伽利略研究自由落体运动规律时设计的斜面实验，他让铜球沿阻力很小的斜面从静止滚下，利用滴水计时记录铜球运动的时间。关于伽利略的“斜面实验”，下列说法正确的是: A伽利略测定了铜球运动的位移与时间，进而得出了速度随位移均匀增加的结论 B铜球在斜面上运动的加速度比自由落体下落的加速度小，所用时间长得多，时间容易测量 C若斜面长度一定，铜球从顶端滚动到底端所需时间随倾角的增大而增大 D若斜面倾角一定，铜球沿斜面运动的位移与所用时间成正比 4、（双选）国产科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将在未来出现“核燃烧”现象，从而导致人类无法生存，决定移民到半人马座比邻星的故事。据科学家

原子物理学期末试卷d

原子物理学D 卷试题第1页（共3页）原子物理学D 卷试题第2页（共3页）皖西学院学年度第学期期末考试试卷（D 卷）系专业本科级原子物理学课程一．填空题：本大题共9小题；每小题3分，共27分。 1．在认识原子结构，建立原子的核式模型的进程中，实验起了重大作用。 2．夫兰克-赫兹实验中用碰撞原子，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。 3．线状光谱是所发的，带状光谱是所发的。 4．碱金属原子光谱的精细结构是由于电子的和相互作用，导致碱金属原子能级出现双层分裂（s 项除外）而引起的。 5．α 衰变的一般方程式为：α →X A Z 。放射性核素能发生α衰变的必要条件为。 6．原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数是；l n ,相同的最大电子数是； n 相同的最大电子数是。 7．X 射线管发射的谱线由和两部分构成，它们产生的机制分别是：和。 8．二次电离的锂离子+ +Li 的第一玻尔半径，电离电势，第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别为：，，和。 9．泡利为解释β衰变中β粒子的谱而提出了假说，能谱的最大值对应于的动量为零。二．单项选择题：本大题共6小题；每小题3分，共18分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是正确的，请把正确选项的字母填在题后的括号内。 1．两个电子的轨道角动量量子数分别为：31=l ，22=l ，则其总轨道角动量量子数可取数值为下列哪一个？（A ）0，1，2，3 （B ）0，1，2，3，4，5 （C ）1，2，3，4，5 （D ）2，3，4，5 （） 2．静止的Rb 22688发生α衰变后，α粒子和子核动量大小之比为多少？（A ）111：2 （B ）3：111 （C ）2：111 （D ）1：1 （） 3．在原子物理和量子力学中，描述电子运动状态的量子数是：),,,(s l m m l n ，由此判定下列状态中哪个状态是存在的？（A ）（1，0，0，-1/2）（B ）（3，1，2，1/2）（C ）（1，1，0，1/2）（D ）（3，4，1，-1/2）（） 4．在核反应O n n O 15 8168)2,(中，反应能MeV Q 66.15-=，为使反应得以进行，入射粒子的动能至少为多少？（A ）15.99MeV （B ）16.64MeV （C ）18.88MeV （D ）克服库仑势，进入靶核（） 5．钾原子的第十九个电子不是填在3d 壳层，而是填在4s 壳层，下面哪项是其原因？（A ）为了不违反泡利不相容原理；（B ）为了使原子处于最低能量状态；（C ）因为两状态光谱项之间满足关系 );3()4(d T s T < （D ）定性地说，3d 状态有轨道贯穿和极化效应，而4s 状态没有轨道贯穿和极化效应。（） 6．基态原子态为23 D 的中性原子束，按史特恩-盖拉赫方法，通过不均匀横向磁场后分裂成多少束？（A ）2；（B ）3；（C ）5；（D ）7。（）

2004年至2013年天津高考物理试题分类——力学综合计算题 (1)

2004年至2013年天津高考物理试题分类——力学综合计算（2004年）24.（18分）质量kg m 5.1=的物块（可视为质点）在水平恒力F 作用下，从水平面上A 点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行s t 0.2=停在B 点，已知A 、B 两点间的距离m s 0.5=，物块与水平面间的动摩擦因数20.0=μ，求恒力F 多大。（2 /10s m g =）解：设撤去力F 前物块的位移为1s ，撤去力F 时物块速度为v ，物块受到的滑动摩擦力 mg F μ=1 对撤去力F 后物块滑动过程应用动量定理得mv t F -=-01 由运动学公式得t v s s 2 1= - 对物块运动的全过程应用动能定理011=-s F Fs 由以上各式得2 22gt s mgs F μμ-= 代入数据解得F=15N （2005年）24．（18分）如图所示，质量m A 为4.0kg 的木板A 放在水平面C 上，木板与水平面间的动摩擦因数μ为 0.24，木板右端放着质量m B 为1.0kg 的小物块B （视为质点），它们均处于静止状态。木板突然受到水平向右的12N ·s 的瞬时冲量I 作用开始运动，当小物块滑离木板时，木板的动能E M 为8.0J ，小物块的动能E kB 为0.50J ，重力加速度取10m/s 2 ，求：（1）瞬时冲量作用结束时木板的速度v 0；（2）木板的长度L 。解：（1）设水平向右为正方向0v m I A = ① 代入数据解得s m v /0.30= ② （2）设A 对B 、B 对A 、C 对A 的滑动摩擦力的大小分别为F AB 、F BA 和F CA ，B 在A 上滑行的时间为t ，B 离开A 时A 和B 的初速分别为v A 和v B ，有 0)(v m v m t F F A A A CA BA -=+- ③ B B AB v m t F = ④ 其中F AB =F EA g m m F B A CA )(+=μ ⑤ 设A 、B 相对于C 的位移大小分别为s A 和s B ，有 2022 121)(v m v m s F F A A A A CA BA -= +- ⑥ AB B AB E s F = ⑦ 动量与动能之间的关系为 kA A A A E m v m 2= ⑧

(完整版)原子物理学复习

第一章原子的基本状况一、学习要点 1．原子的质量和大小, R ~ 10-10 m , N o =6.022×1023/mol 2．原子核式结构模型 (1)汤姆孙原子模型 (2)α粒子散射实验：装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4)α粒子散射理论：库仑散射理论公式： (5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin 11(Z 241 2020θ πε+?=Mv e r m α粒子正入射：20024Z 4Mv e r m πε= ,m r ～10－15－10－14 m 二、基本练习 1．选择 (1)原子半径的数量级是： A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m (2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中： A.绝大多数α粒子散射角接近180? B.α粒子只偏2?～3? C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也 ()(X)Au A A g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg 12 ==?的质量22012c 42v Ze b tg M θπε=

存在小角散射 (3)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？ A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2 4一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为： A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 0.5b 。 2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点. （2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么？ 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章原子的能级和辐射一、学习要点： 1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)1 1 (~22n m R -=ν、光谱项()2n R n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν 2.玻尔氢原子理论： (1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）

关于原子物理学试题

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.

(江苏专用)2019版高考物理大一轮复习第12单元原子物理作业手册

第12单元原子物理课时作业(三十) 第30讲波粒二象性氢原子能级结构时间 / 40分钟基础巩固 1.[2017·湖南岳阳二模]关于原子物理问题,下列说法中正确的是() A.一群处于n=3激发态的氢原子向较低能级跃迁,最多可放出两种不同频率的光子 B.由于每种原子都有自己的特征谱线,故可以根据原子光谱来鉴别物质 C.实际上,原子中的电子没有确定的轨道,在空间各处出现的概率是一定的 D.α粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的 2.(多选)对光的认识,下列说法正确的是() A.个别光子的行为表现出粒子性 B.大量光子的行为表现出粒子性 C.光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的 D.光表现出波动性时,就不具有粒子性了,光表现出粒子性时,就不再具有波动性了 3.[2017·安徽黄山模拟]在“光电效应”实验中,用某一单色光照到某金属表面时,没有光电子从金属表面逸出,下列说法中正确的是() 图K30-1 A.增大照射光的频率,就一定发生光电效应 B.增大照射光的强度,就一定发生光电效应 C.延长照射光照射时间,就一定发生光电效应 D.若照射光的频率大于该金属材料的极限频率,则能发生光电效应 4.(多选)[2017·成都二诊]光伏发电是利用光电效应原理来工作的.目前,人类提高光伏发电效率的途径主要有两个方面:一是改变光源体发光谱带的频率,从而改变产生光电效应的光谱宽度;二是改变被照射金属材料的成分,从而改变其逸出功.下列提高光伏发电效率的途径正确的是() A.减小光源体发光谱带的频率 B.增大光源体发光谱带的频率 C.增大金属材料的逸出功 D.减小金属材料的逸出功 5.氢光谱在可见光的区域内有4条谱线,按照在真空中波长由长到短的顺序,这4条谱线分别是Hα、 Hβ、Hγ和Hδ,它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光.下列判断错误的是() A.电子处于激发态时,Hα所对应的轨道量子数大 B.Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量 C.对于同一种玻璃,4种光的折射率以Hα为最小 D.对同一种金属,若Hα能使它发生光电效应,则Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应 6.(多选)[2017·太原模拟] 20世纪初,爱因斯坦提出光子理论,使得光电效应现象得以完美解释.玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的.关于光电效应和氢原子模型,下列说法正确的是() A.光电效应实验中,照射光足够强就可以有光电流 B.若某金属的逸出功为W0,则该金属的截止频率为 C.保持照射光强度不变,增大照射光频率,在单位时间内逸出的光电子数将减少 D.氢原子由低能级向高能级跃迁时,吸收光子的能量可以稍大于两能级间能量差

原子物理学期末考试试卷(E)参考答案

《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)

云南师范大学《原子物理学》期末试卷 A卷及答案

云南师范大学2011——2012学年下学期统一考试原子物理学试卷学院物电学院专业年级学号姓名考试方式：闭卷考试时量：120分钟试卷编号：A卷题号一二三总分评卷人得分评卷人一．简答题（每题5分，共10分） 1．写出下列原子的基态的电子组态，并确定它们的基态原子态： 10Ne， 11 Na， 12 Mg。 2．为何利用轻核聚变和重核裂变可以产生能量，试从原子核结合能的角度加以说明。

得分评卷人二．填空题（每空2分，共30分） 1．夫兰克-赫兹实验证实了；史特恩-盖拉赫实验证实了。，则它的轨道角动量是，自旋角动量2．铝原子基态是2P 1/2 是，总角动量是，总磁矩是（用或来表示） B 3．钒原子的基态是4F ，钒原子束在不均匀横向磁场中将分裂为束，若 3/2 将该原子放在均匀磁场中，其能级将分裂为层。 4．有一种原子，基态时n=1，2，3壳层填满，4s支壳层也填满，4p支壳层填了一半，则该元素是号元素。 5．满壳层或满支壳层的电子形成的原子态为。 6．原子核外电子排布遵循原理和原理。 7．原子核反应过程中守恒的量有：电荷、、总质量、、线动量和角动量等。 8．在吸能原子核反应中，在实验室坐标下反应阈能（大于、小于、等于）反应能|Q|。得分评卷人三．计算和证明题（各小题分数见题首，共60分） 1．（15分）铍原子共有四个电子，已知其中三个始终处于基态。（1）写出铍原子的四个最低能量的电子组态及其LS耦合下对应的原子态；（2）根据洪特定则画出这四个最低能量电子组态的全部能级；（3）画出上述能级间满足跃迁选择定则的全部可能发生的跃迁。

2．（10分）在一次正常塞曼效应实验中，钙的4226A 谱线在B=3.0T 的磁场中分裂成间距为0.25A 的三条线。试从这些数据确定电子的荷质比e/m e 。 3．（15分）在钠原子光谱线中，谱线D 1来自第一激发态32P 1/2到基态32S 1/2的跃迁，其波长为5896A 。（31101.9-?=e m 千克，19106.1-?=e 库仑）（1）原子放在磁场中时，D 1线将分裂成几条谱线？（2）若磁场的B ＝3.0T ，其中波长最长和最短的两条光谱线的波长差为多少埃?

2015高考物理一轮复习—专题系列卷：力学综合

解答题专练卷(一)力学综合 1．如图1所示，蹦床运动员正在训练大厅内训练，大厅内蹦床的床面到天花板的距离是7.6 m，在蹦床运动的训练室内的墙壁上挂着一面宽度为1.6 m的旗帜。身高1.6 m的运动员头部最高能够上升到距离天花板1 m的位置。在自由下落过程中，运动员从脚尖到头顶通过整面旗帜的时间是0.4 s，重力加速度为10 m/s2，设运动员上升和下落过程中身体都是挺直的，求：图1 (1)运动员的竖直起跳的速度； (2)运动员下落时身体通过整幅旗帜过程中的平均速度； (3)旗帜的上边缘距离天花板的距离。 2．(2014·江西重点中学联考)如图2(a)所示，小球甲固定于足够长光滑水平面的左端，质量m＝0.4 kg的小球乙可在光滑水平面上滑动，甲、乙两球之间因受到相互作用而具有一定的势能，相互作用力沿二者连线且随间距的变化而变化。现已测出势能随位置x的变化规律如图(b)所示中的实线所示。已知曲线最低点的横坐标x0＝20 cm，虚线①为势能变化曲线的渐近线，虚线②为经过曲线上x＝11 cm点的切线，斜率绝对值k＝0.03 J/cm。图2 试求：(1)将小球乙从x1＝8 cm处由静止释放，小球乙所能达到的最大速度为多大？ (2)小球乙在光滑水平面上何处由静止释放，小球乙不可能第二次经过x0＝20 cm的位

置？并写出必要的推断说明。 (3)小球乙经过x＝11 cm时加速度大小和方向。 3．如图3所示，物块A的质量为M，物块B、C的质量都是m，都可看作质点，且m

原子物理学复习资料

原子物理学总复习指导名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，LS耦合，jj耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德

堡常量，hc，?c，玻尔磁子，精细结构常数，拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释：α粒子散射实验，光电效应实验，夫兰克—赫兹实验，施特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应，理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及

量子数取值（l，s，j），LS耦合原子态，jj耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态谱线跃迁图：精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，1.同位素：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。 2.类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。 3.电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，

则加速时跨过的电势差称为电离电势。 4.激发电势：将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势 5.原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。

2020高三物理一轮复习学案：原子物理

2020高三物理一轮复习学案：原子物理教学目标 1．使学生加强理解掌握在卢瑟福核式结构学说基础上的玻尔原子结构理论；能够对氢原子根据能级（轨道）定态跃迁知识解决相关问题。 2．通过氢原子的电子绕核旋转和能级跃迁与卫星绕地球旋转的类比和分析讨论，提高学生应用力、电、原子知识的综合分析能力，特别是加强从能量转化守恒观点出发分析解决问题的能力。 3．通过人类认识原子核组成的过程复习，使学生明确认识依赖于实践；科学的认识源于科学家们的科学实验与研究探索。从而培养学生的科学态度与探索精神。 4．掌握衰变及原子核人工转变的规律——质量数守恒、核电荷数守恒。明确核力、结合能、平均结合能、质量亏损及爱因斯坦质能方程意义，并掌握其应用——获得核能的途径（裂变、聚变）。教学重点、难点分析 1．卢瑟福的核式结构学说与玻尔的原子结构理论，作为重点难点知识。学生在理解掌握上的困难，一是不明确两种原子结构理论的区别与联系；二是对原子的定态和能级跃迁等知识的理解认识不够透彻，以致分析解决相关问题时易混易错。 2．放射性元素衰变时，通常会同时放出α、β和γ三种射线，即α、β衰变核反应同时放出γ射线（释放能量）。 3．爱因斯坦质能方程△E=△mc 2，是释放原子核能的重要理论依据。在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成新核与粒子的动能，此情况可用动量守恒与能量守恒计算核能。教学过程设计一、原子模型 1．汤姆生模型（枣糕模型） 1897年，英国人汤姆生研究阴极射线时发现了电子。电子的发现说明原子是可分的。 2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型） α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 1911年英国人卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。 3．玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数。） 1913年丹麦人玻尔提出“玻尔原子理论”，20世纪20年代，海森堡等科学家提出“量子力学的原子理论”。（1）玻尔的三条假设（量子化） ①轨道量子化r n =n 2r 1r 1=0.53×10-10m ②能量量子化：2 1n E E n E 1=-13.6e V ③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=E m -E n （2）从高能级向低能级跃迁时释放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧；分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6e V 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。（3）玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。

原子物理学习题2

皖西学院近代物理期末考试试卷 (共100分) 姓名:_________ 学号:_________ 成绩:_________ 一．选择题(共10题, 共有30分,每题为3分 ) c 1.原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明的是: A. 轨道角动量空间取向量子化; B. 自旋角动量空间取向量子化; C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化; D. 角动量空间取向量子化不成立。 a 2.在Z A Z A X Y He →+--2424衰变过程中，衰变能E d 与α粒子动能E α的关系是： A ．E E A A d =-α()4; B. E E A A d =-α()4; C. E E A Z d =-α()2; D. E E Z A d =-α()2。 c 3.用波数为~v 0的单色光去照射透明物体，并在与入射方向成直角的方向上观察散射光，发现散射光中除了原来的波数~v 0之外，还有~v 0±~v i 的新波数出现，其中~v i 与： A. 入射光波数的一次方有关； B. 入射光波数的平方有关； C. 散射物性质有关； D. 散射物性质无关。 b 4.利用莫塞莱定律，试求波长0.1935nm 的K α线是属于哪种元素所产生的？ A. Al （Z=13）； B. Fe （Z=26）； C. Ni （Z=28）； D. Zn （Z=30）。 a 5.我们说可以用描写碱金属原子中价电子的量子数n l j ,,来描写伦琴线光谱对应的状态，确切地说应该是描写： A. 内壳层具有空位的状态； B. 内壳层某个电子的状态； C. 最外壳层价电子的状态； D. K 壳层电子的状态。 b 6.原子K 壳层的半径与其原子序数Z 之间的大致关系为： A. 与Z 成正比； B. 与Z 成反比； C. 与Z 2成正比； D. 与Z 2成反比。 a 7.某原子处在B = 0.8特斯拉的磁场中，当微波发生器的频率调到1.68×1010Hz 时，观察到顺磁共振。该原子此时所处状态的朗德因子值为： A. 3/2； B. 2； C. 1； D. 4/5。 b 8.在(p , n)型核反应中, 若中间核为715N , 则此反应中的靶核与生成核分别为: A. 510B 和613C ; B. 614C 和714N ; C. 614C 和510B ; D. 613C 和714N 。 c 9.He +中的电子由某个轨道跃迁到另一轨道，相应物理量可能发生的变化如下： A. 总能量增加，动能增加，加速度增加，线速度增加； B. 总能量增加，动能减少，加速度增加，线速度减少； C. 总能量减少，动能增加，加速度增加，线速度增加； D. 总能量减少，动能增加，加速度减少，线速度减少。 c 10.密立根是通过以下方法来测定电子电荷的： A. 测量电子束在电场和磁场中的偏转;