1、原子物理 试题集粹 （ 49+17=66 个） 一、选择题（每题的四个选项中至少有一个是正确的） 1氢原子从激发态跃迁到基态，则核外电子的 电势能减小，动能减少，周期增大 电势能减小，动能增大，周期减小 电势能的减小值小于动能的增加值 电势能的减小值等于动能的增大值 2氢原子从能级跃迁到能级时，释放频率为 1的光子；氢原子从能级跃迁到能级时，吸收频率为 2的光子若 2 1，则氢原子从能级跃迁到能级时，将 吸收频率为 2 1 的光子 吸收频率为 1 2的光子 释放频率为 2 1 的光子 释放频率为 1 2的光子 3氢原子能级图的一部分如图 5 1 所示，、分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出的光子
2、它们的能量和波长分别为 、 、 和 、 、 ，则下述关系中正确的是 1 1 1 1 1 1 图 5 1 图 5 2 4氢原子的 1， 2， 3， 4 各能级的能量如图 5 2 所示，氢原子由 1 的状态激发到 4 的状态在它回到 1 的状态的过程中 可能发出的能量不同的光子只有 3 种 可能发出 6 种不同频率的光子 可能发出的光子最大能量是 12.5 可能发出的光了的最小能量是 0.85 5下列叙述中正确的是 卢瑟福得出原了核的体积极小的依据是绝大多数 粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进 玻尔认为卢瑟福理论中电子绕核旋转的向心力来自库仑力是错误的，所以提出新的玻尔理论 玻尔的原子结构理论没有否
3、定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说上运用了普朗克的量子理论 爱因斯坦用于解释光电效应的光子说依据的也是量子 理论，所以光子说是在玻尔理论上发展的 6按照玻尔理论，氢原子处在量子数 1 和 2 的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比 1 2 及电子的动能之比 1 2分别等于 41 ， 41 41 ， 21 21 ， 41 21 ， 21 7氢原子从 4 的激发态直接跃迁到 2 的能级时，发出蓝色光则氢原了从 5 的激发态直接跃迁到 2 的能级时，可能发出的是 红外线 红光 紫光 射线 8一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了 1、 2、 3三种颜色的光子，且 3 2 1，则 被氢原子
4、吸收的光子能量为 3 被氢原子吸收的光子能量为 2 被氢原子吸收的光子能量为 1 被氢原子吸收的光子能量为（ 1 2） 9天然放射现象的发现揭示了 原子不可再分 原子的核式结构 原子核还可再分 原子核由质子和中子组成 10如图 5 3 所示，表示原子核， 粒子射向时被散射而偏转，其偏转轨道可能是图中的（ 粒子入射动能相同） 图 5 3 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C AC BC AC A C AD C D 11关于 粒了散射实验，下列说法中正确的是 绝大多数 粒子经过重金属箔后，发生了角度不太大的偏转 粒子在接近原子核的过程中，动能减小，电势能减小 粒子在离开原子
5、核的过程中，加速度逐渐减小 对 粒了散射实验的数据分析，可以估算出原子核的大小 12氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，判断正确的是 电子绕核旋转半径增大 电子的动能增大 氢原子的电势能增大 氢原子的能级减小 13图 5 4 所示的实验中，用天然放射性元素钋（）放出的 射线轰击铍时，产生一种不可见粒子当用这种粒子轰击石蜡时，可从石蜡中打出质子，经过各种检测发现 这种不可见粒子在电场和磁场中均不发生偏转，它一定是不带电的中性粒子 这种不可见粒子的贯穿能力很强，它一定是 射线（光子） 这种不可见粒子的速度不到光速的 1 10，而且能量很大（ 55），因此 它不是 射线 这种不可见粒子和硼作用产生
6、的新原子核增加的质量几乎和质子的质量相等，它一定是和质子质量相等的粒子 图 5 4 14质子和 粒子在真空条件下，同时自静止由同一电场加速，经同点垂直进入同一偏转电场后均打在平行于偏转电场方向的同一荧光屏上不计质子和 粒子所受的 重力说法正确的是 质子比 粒子先打到屏上 打到屏上时， 粒子的动能比质子大 经加速电场时，质子比 粒子电场力的冲量大 质子和 粒子将打到荧光屏上同一点 15如图 5 5 所示，为未知的天然放射源，为一张黑纸，为水平放置的平行金属板，板间有竖直方向较强的匀强电场，为荧光屏，为固定不动的显微镜筒整个装置放在真空中实验时，如果将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟闪烁的
7、亮点数没有变化如果再将黑纸移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁的亮点数 大为增加，由此可判定放射源发出的射线为 射线和 射线 射线和 射线 射线和 射线 射线和射线 图 5 5 16根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越 大，说明 核外电子轨道半径越小 核外电子的速率越小 原子能级的能量越小 原子的电势能越大 17一群处于基态的氢原子吸收某种单色光光子后，向外辐射了 1、 2、 3三种频率的光子（ 3 2 1），对应光子的波长分别是 1、 2、 3，则 被氢原子吸收的光子能量为 2 被氢原子吸收的光子能量为 1 3 2 1 3 1 2（ 1 2） 18当氢原子的电子处于第条轨道时，下面说法正确的
8、是 电子的轨道半径是 1（ 1为第 1 条可能轨道半径） 由 1 2（ 1为电子在第一条可能轨道时的能量），可知越大时，原子能量越大 原子从定态跃迁到（ 1）定态时，辐射光子的波长 （ 1） 大量处于这一状态的氢原子通过自发辐射最多产生的光谱线数为（ 1） 2 19在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳 14，它所 放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆圆的直径比为 71 ，如图 5 6 所示，那么碳 14 的衰变方程是 146C 42eH +104eB 146C 01e +145B 146C 01e +147N 146C 21H +125B 图 5 6 20在核反应方程： 94eB +42eH
9、 126C 中，表示 质子 中子 电子 正电子 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 CD BD ACD ABD C BD CD BD C B 21下列核反应中属于 衰变的是 115B +42eH 147N +10n 2713Al +21H 2512 gM+42eH 23090Th 22688Ra+42He 31H+11H 42He22最初发 现中子的原子核的人工转变，是下列核反应方程中的哪一个 147N+42He 179F+10n 94Be+42He 126C+10n 2311Na+42He 2613Al 126C+10n 2713Al+42He 3015P
10、+10n24在核反应方程 3015P 3014Si中的表示 质子 中子 电子 正电子 25用中子轰击铝 27，产生钠 24 和粒子，钠 24 具有放射性，它衰变后变成镁 24，则粒子和钠的衰变过程分别是 质子、 衰变 电子、 衰变 粒子、 衰变 正电子、 衰变 26下列说法正确的是 用 射线轰击铍（ 94Be），铍核转变为 126C，并放出 射线 射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强 利用 射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹 光子的能量足够大时，用 射线轰击氘核能 使氘核分解为 11H和 10n27 1900 年，德国物理学家普朗克在研究电磁辐射的能量分布时发现，只有认为电磁波的
11、发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份的能量等于 ，理论计算的结果才能跟实验事实完全符合受该理论的启发，其他一些物理学家开展了有关方面的一些研究工作，取得了一些丰富的成果，下列所述符合这种情况的有： 麦克斯韦提出的光的电磁说 汤姆生提出的原子模型 爱因斯坦提出的光子说 玻尔提出的 “ 玻尔理论 ” 28人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从 发现电子开始的 发现质子开始的 粒子散射实验开始的 发现天然放射现象开始的 29目前，关于人类利用核能发电，下列说法中正确的是 核能发电对环境的污染比火力发电要小 核能发电对环境的污染比火力发电要大 还只是利用重核裂变释放大量能量 既有重核裂变
12、、又有轻核聚变释放大量能量 30下列说法中正确的是 射线就是大量的原子被激发后，从原子的内层电子中脱出的电子 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体和确定其化学组成 把一个动能为零的自由电子和一个氢离子结合成基态的氢原子时，将要放出紫外线 由于原子里的核外电子不停地绕核做加速运动，所以原子要向外辐射能量，这就是原子光谱的来源 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 B C B D C BD CD D AC B 31天然放射物质的放射线包含三种成份，下面的说法中 正确的是 一导厚的黑纸可以挡住 射线，但不能挡住 射线和 射线 某原子核在放出
13、粒子后会变成另一种元素的原子核 三种射线中对气体电离作用最强的是 射线 粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子 32根据玻尔理论，在氢原子中，量子数越大，则 电子轨道半径越小 电子轨道速度越小 原子的能量越小 原子的电势能越小 33对卢瑟福的 粒子散射实验现象的分析表明 了 原子内存在着质量与正电荷集中的原子核 原子内有带负电的电子 电子绕核运行的轨道是不连续的 原子核只占原子体积的极小部分 34如图 5-1 为氢原子 1， 2， 3， 4 的各个能级示意图处于 4 能量状态的氢原子，当它向较低能级发生跃迁时，发出的光子能量可能为 图 5-1 2 55 13 6 12 75 0 85 35下
14、面列举的现象中，哪个是卢瑟福在 粒子散射实验中观察到的，并据此现象得出原子的核式结构 大多数 粒子发生较大角度偏转，少数 粒子仍按原方向前进 多数 粒子发生较大角度偏转，少数 粒子按原方向前进，或被弹回 绝大多数 粒子穿过金箔后仍按原方向前进 极少数 粒子发生较大角度偏转，甚至被弹回 36如图 5-2 所示的 4 个图中，点表示某原子核的位置，曲线和表示经过该原子核附近的 粒子的运动轨迹，正确的图是 图 5-2 37根据玻尔理论，氢原子的基态能级为 ，氢原子从 3 的定态跃迁到 1 的基态过程中辐射光子的波长为 ，为普朗克常量，为光速，则 电子的动能增大 电子的电势能增大 电子的运动周期增大
15、辐射光子波长 9 8 38下列说法正确的是 天然放射现象的发现，揭示了原子核是由原子和中子组成的 玻尔的原子结构理论没有否定卢瑟福理论，而是在卢瑟福的学说上运用了量子理论 射线是波长很短的电磁波，它的贯穿能力很强 光子的能量足够大，用 线轰击氘核能使氘核分解为 11H和 10n39如图 5-3 所示是 “ 原子核人工转变 ” 实验装置示意图，其中是放射性物质，是铝箔，为荧光屏，在容器中充入氮气后，屏上出现闪光，该闪光是 图 5-3 粒子射到屏上产生的 粒子从打出的粒子射到屏上产生的 粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的 放射性物质放出的 射线射到屏上产生的 40质谱仪是一种测定带电粒子质量
16、和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图 5-4 所示，离子源产生一个质量为，电量为的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作是静止的离子产生出来后经过电压加速，进入磁感强度为的匀强磁场，沿着半圆周运动而达到记录它的照相底片上，测得它在上的位置到入口处 的距离为则下列说法正确的是 图 5-4 若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处 的距离大于，则说明离子的质量一定变大 若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处 的距离大于，则说明加速电压一定变大 若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处 的距离 大于，则说明磁感强度一定变大 若某离子经上述装置后，测得它在上的位置到入口处 的
17、距离大于，则说明离子所带电量可能变小 题号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 答案 ACD B AD AC D D AD BCD C D 41如果某放射性元素经过次 衰变和次 衰变，变成一种新原子核，则这个新原子核的质子数比放射性元素原子核的质子数减小 2 2 42某放射性元素的原子核的衰变过程是 ，下列说法中正确的 是 原子核的中子数比少 2 原子核的质子数比少 1 原子核的中子数比少 1 原子核的质子数比少 1 43 1999 年 9 月 18 日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制 “ 两弹一星 ” 作出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中属研究
18、两弹的基本的核反应方程式的是 44一个质子以 1 010 的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的 27 倍，硅原子核的质量是质子的 28 倍，则下列判断正确的是 硅原子核速度的数量级为 107，方向跟质子的初速度方向一致 硅原子核速度的数量级为 105，方向跟质子的初速度方向一致 45同学们根据中学物理知识讨论 “ 随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度变化的趋势 ” 的问题中，有下列结论请你判断哪些结论正确 太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据 可知太阳质量在不断减少 根据 和 知日地距离不断增大，地球
19、环绕速度将减少，且周期 2将增大 根据 和 知日地距离将不断减小，地球环绕速度将增大，且周期 2将减小 由于太阳质量不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地距离增大，所以辐射到地球表面的热功率也减小，地球表面温度也将逐渐降低 46 23892U 是一种放射性元素，进行一系列放射性衰变，由图 5-5 可以知道 图 5-5 表中是 84，是 206 是 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 是 衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子时产生的 从 23892U衰变成 20682Pb要经过 6 次 衰变， 8 次 衰变 47质子和中子结合成氘核，同时放出 光子，核反应方程是 11H+10n
20、21H ，以下说法正确的是 反应后氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 反应前后的质量数不变，因而质量不变 光子的能量为 ， 为反应中的质量亏损 因存在质量亏损 ，所以 “ 物质不灭 ” 的说法是不正确的 48氘核（ 21H）和氚核（ 31H）结合成氦核（ 42He）的核反应方程为： 21H+31H 42He+10n，设氘核，氚核，氦核和中子质量分别为 ， ， 和 ，真空中光速为，则反应过程释放的能量为 （ ） 2 （ ） 2 （ ） 2 （ ） 2 49一个中子和一个质子相结合生成一个氘核，若它们的质量分别是 、 、 ，则 由于反应前后质量数不变，所以 由于反应时释放出了能量，所以
21、由于反应在高温高压下进行从而吸收能量，所以 反应时产生了频率为（ ） 2的光子，式中是光速、是普朗克常量 题号 41 42 43 44 45 46 47 48 49 答案 D BC BD ABD ABD ABD AC C BD 二、填空题 1现在科学家们正在设法探寻 “ 反物质 ” 所谓 “ 反物质 ” 是由 “ 反粒子 ” 组成， “ 反粒子 ” 与其对应的正粒子具有相同的质量和电量，但电荷的符号相反，例如正电子就是电子的 “ 反粒子 ” 据此，若有反质子存在，它的质量数应为 ，基元电荷的电量是 1.6010 19，则反质子的带电量为 2氢原子中核外电子在基态轨道上运动的能量为 13.6，若
22、已知氢原子辐射光子的能量为 2.55，则可判断这个氢原子的核外电子是由第 条可能轨道跃迁到第 条可能轨道 3如图 5 7 中给出的氢原子最低的四个能级、分别表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是 （填字母）最小的频率等于 （保留两位有效数字，普朗克常量 6.610 34 ） 图 5 7 4在玻尔的氢原子模型中，电子的第一条可能轨道的半径为 1，则由此向外数的第三条可能轨道的半径 3 电子在这第三条轨道上运动时的动能 （已知基元电荷，静电力常量为） 5假设二个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子已知氘核的质量是 2.0136，中子的质量是 1.0087，氦核
23、同位素的质量是 3.0150，写出聚变核反应方程 ，在聚变核反应中释放出的能量为 （保留三位有效数字） 6完成下列核反应方程 （ 1） 147N+42He 11H； （ 2） 94Be+42He 126C ； （ 3） 147N+10n 1H ； （ 4） 3015P 3014Si ； （ 5） 23592U+10n 14156Ba+9236Kr 7处于基态的氢原子在某种单色光照射下，只能发出频率为 1、 2 和 3的三种光，且 1 2 3，则该照射光的光子能量为 8用 光子轰击氘核，使之产生质子和中子，写出核反应方程式 已知氘核质量为 2.0135，质子质量为 1.0072，中子质量为 1.
24、0086， 1 1.660510 27，普朗克常量 6.6310 34 ，则 光子的波长应为 （要求一位有效数字） 9下列核反应均属释放核能的反应，请完成核反应方程，并注明反应类型 （ 1） 21H 42He+10n， 反应； （ 2） 23592U +10n 9038Sr +13654Xe + ， 反应 10质子击中锂核后变成两个 粒子，其核反应式为 ；若它们的质量分别为 1.672610 27、11.650510 27、 6.646610 27，则此过程中释放的能量等于 （取 3 位有效数字） 11太阳内部发生热核反应，每秒钟辐射出的能量约 3 810 26，据此估算太阳一年内质量将减少_
25、（保留两位数字） 12要使一个中性锂原子最外层的电子脱离锂原子所需的能量是 5 39，要使一个中性氟原子结合一个电子形成一个氟离子所放出的能量是 3 51，则将一个电子从锂原子转移到氟原子所须提供的能量为 _ 13如图 5-6 所示给出的氢原子最低的四个能级，、分别表示氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子，其中波长最短的光子是 _（填字母），最小的频率等于 _（保留两位有效数字，普朗克常量 6 610 34 ） 图 5-6 14氢原子的基态能量是 13 6，则氢原子光谱中频率最高的光波的波长是 _（ 6 6310 34 ） 15在匀强 电场中逆电场线运动的核（ 23892U）速度减为零时若发生
26、 衰变，衰变时 与电场线垂直，衰变后当 粒子沿的方向移动位移为 时残核在与电场线平行的方向上位移 为 _， 与 方向 _ 16用质子轰击锂核 73Li，生成 2 个 粒子，这个核反应方程式为 _，若用 表示质子质量，表示锂核质量， 表示 粒子质量，表示光速，则此核反应中释放能量 _ 17两个氘核聚变产生一个氦核（ 32He）和一个中子，这一过程的核反应方程是 _ 已知氘核质量为 3 342610 27，氦核质量 5 004910 27，中子质量 1 674410 27，上述核反应释放的能量为 _ 参考答案 1 1， 1.6010 19 2 4， 2 3， 1.610 14 4 9 1， 2 18 1 5 3.26 6（ 1） 178O（ 2） 10n（ 3） 146C（ 4） 01e（ 5） 310n7 3 8 21H + 11H +10n ， 610 13 9（ 1） 31H ，聚变 （ 2） 1010n ，裂变 10 11H +73Li 242He ， 2.6910 12 11 1 310 17 12 1 88 13 1 010 14 14 9 1410 8 15 10 13 相同 16 73Li +11H 42He +42He （ 2 ） 2 17 221H 32He +10n ， 5 310 13
