原子结构 单元测试
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第十六章：原子物理部分 单元测试
时量：60分钟 满分：100分
一、本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不选的得0分．
1.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中不正确的是（ ）
A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内
B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内
C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内
D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内
2．原子从一个能级跃迁一个较低能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n=1，2，3……表示不同的能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是（ ）
A． B． C． D．
3.日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子.课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线.其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是（ ）
A．与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱
B．与太阳光光谱相同的光谱
C．连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱
D．是吸收光谱
4.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法不正确的是
A．核反应方程是H+nH+γ
B．聚变反应中的质量亏损1+m2-m1
C．辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c
D．γ光子的波长
5．本题中用大写字母代表原子核.E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H．上述系列衰变可记为下式：E F G H，另一系列衰变如下：
P Q RS．已知P是F的同位素，则（ ）
A．Q是G的同位素，R是H的同位素 B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素 D．Q是E的同位素，R是F的同位素
6.A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图14-1所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹（ C ）
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
B．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 图14-1
7．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
8．人眼对绿光最为敏感.正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A．2.3×10-18W B．3.8×10-19W C．7.0×10-48W D．1.2×10-48W
二．本题共2小题，每小题6分共12分．把答案填在相应的横线上或按题目要求做答．
9．假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子Cl-靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na+与Cl-相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8eV.由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能等___ _eV.
10．1930年，中国物理学家赵忠尧在实验中发现：
铅对高能量的射线具有很强的吸收能力，同时还
伴随着一种“额外散射”，产生大约是0.5 MeV
光子.这是历史性的重大发现，但由于当时出现了
某种评价上的失误，使赵忠尧的研究成果没有得
到应有的评价.20世纪90年代著名物理学家杨
振宁，撰写专文澄清事实，以正视听.赵忠尧的 图14-2
“额外散射”与正负电子湮灭转化为光子有关，当然光子也能转变为一对正负电子（图14-2的右上方为气泡室中正负电子对的径迹）.试从能量转化的角度计算要转化为一对电子时每个光子的频率至少应为__ __Hz.（已知电子的质量m=9.1×10-31 kg）
三．本题共3个小题， 共32分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
11．（10分）已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，下夸克带电为，e为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为，，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）
12.（15分）如图14-3所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0．50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN的1．0m处有一个放射源A，内装放射物质（镭），发生α衰变生成新核（氡）．放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界．MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m．
（1）试写出Ra的衰变方程；
（2）求衰变后α粒子的速率；
（3）求一个静止镭核衰变释放的能量．
（设核能全部转化为动能，取1 u=1.6×10-27kg，
电子电量e=1.6×10-19C）
图14-3
13.（15分）一个具有EK0=13.6eV动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞（正碰），试确定碰撞的性质.（是弹性还是非弹性的）.已知氢原子的能级公式为.
单元测试答案
1．ABC 2．C 3．C 4．ACD 5．B 6．C 7．BC 8．A
9． 4.8eV 10． 1.26×1020 H
11．【解析】质子带电为+e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
代入数值，得 =46N，为斥力。
上夸克与下夸克之间的静电力为
代入数值，得=23N，为吸力
12．【解析】（1）
（2）分析知，粒子做匀速圆周运动半径为1.0m
m/s
J J
13．【解析】两个处于基态的氢原子发生正碰，若是有动能损失，则由能量守恒可知，损失的动能转化原子的结合能（就是原子的能量，原子的能级跃迁可能吸收光子，也可能是在原子碰撞中获得能量，从而发生跃迁）.在碰撞中，动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞，也就是当两个氢原子获得共同速度.由动量守恒定律可得：
此过程损失的动能为。
这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为△EK=6.8eV，这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁，因为基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为10.2ev，所以这两个氢原子碰撞不会失去动能，只能是弹性碰撞.
时量：60分钟 满分：100分
一、本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不选的得0分．
1.根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中不正确的是（ ）
A．原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内
B．原子中的质量均匀分布在整个原子范围内
C．原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内
D．原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域范围内
2．原子从一个能级跃迁一个较低能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应．以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子.已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中n=1，2，3……表示不同的能级，A是正的已知常数.上述俄歇电子的动能是（ ）
A． B． C． D．
3.日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子.课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线.其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是（ ）
A．与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱
B．与太阳光光谱相同的光谱
C．连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱
D．是吸收光谱
4.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子.已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法不正确的是
A．核反应方程是H+nH+γ
B．聚变反应中的质量亏损1+m2-m1
C．辐射出的γ光子的能量E=(m3-m1-m2)c
D．γ光子的波长
5．本题中用大写字母代表原子核.E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H．上述系列衰变可记为下式：E F G H，另一系列衰变如下：
P Q RS．已知P是F的同位素，则（ ）
A．Q是G的同位素，R是H的同位素 B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素 D．Q是E的同位素，R是F的同位素
6.A、B两种放射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，磁场方向如图14-1所示，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，α与β粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示α粒子，β粒子以及两个剩余核的运动轨迹（ C ）
A．a为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
B．b为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹
C．b为α粒子轨迹，c为β粒子轨迹
D．a为α粒子轨迹，d为β粒子轨迹 图14-1
7．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
8．人眼对绿光最为敏感.正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10-34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（ ）
A．2.3×10-18W B．3.8×10-19W C．7.0×10-48W D．1.2×10-48W
二．本题共2小题，每小题6分共12分．把答案填在相应的横线上或按题目要求做答．
9．假设在NaCl蒸气中存在由钠离子Na+和氯离子Cl-靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl分子，若取Na+与Cl-相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为-6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子Cl结合一个电子形成氯离子Cl-所放出的能量（亲和能）为3.8eV.由此可算出，在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能等___ _eV.
10．1930年，中国物理学家赵忠尧在实验中发现：
铅对高能量的射线具有很强的吸收能力，同时还
伴随着一种“额外散射”，产生大约是0.5 MeV
光子.这是历史性的重大发现，但由于当时出现了
某种评价上的失误，使赵忠尧的研究成果没有得
到应有的评价.20世纪90年代著名物理学家杨
振宁，撰写专文澄清事实，以正视听.赵忠尧的 图14-2
“额外散射”与正负电子湮灭转化为光子有关，当然光子也能转变为一对正负电子（图14-2的右上方为气泡室中正负电子对的径迹）.试从能量转化的角度计算要转化为一对电子时每个光子的频率至少应为__ __Hz.（已知电子的质量m=9.1×10-31 kg）
三．本题共3个小题， 共32分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
11．（10分）已经证实，质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的，上夸克带电为，下夸克带电为，e为电子所带电量的大小，如果质子是由三个夸克组成的，且各个夸克之间的距离都为，，试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力（库仑力）
12.（15分）如图14-3所示，一个有界的匀强磁场，磁感应强度B=0．50T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边界．在距磁场左边界MN的1．0m处有一个放射源A，内装放射物质（镭），发生α衰变生成新核（氡）．放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界．MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m．
（1）试写出Ra的衰变方程；
（2）求衰变后α粒子的速率；
（3）求一个静止镭核衰变释放的能量．
（设核能全部转化为动能，取1 u=1.6×10-27kg，
电子电量e=1.6×10-19C）
图14-3
13.（15分）一个具有EK0=13.6eV动能、处于基态的氢原子与一个静止的、同样处于基态的氢原子发生对心碰撞（正碰），试确定碰撞的性质.（是弹性还是非弹性的）.已知氢原子的能级公式为.
单元测试答案
1．ABC 2．C 3．C 4．ACD 5．B 6．C 7．BC 8．A
9． 4.8eV 10． 1.26×1020 H
11．【解析】质子带电为+e，所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意，三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
代入数值，得 =46N，为斥力。
上夸克与下夸克之间的静电力为
代入数值，得=23N，为吸力
12．【解析】（1）
（2）分析知，粒子做匀速圆周运动半径为1.0m
m/s
J J
13．【解析】两个处于基态的氢原子发生正碰，若是有动能损失，则由能量守恒可知，损失的动能转化原子的结合能（就是原子的能量，原子的能级跃迁可能吸收光子，也可能是在原子碰撞中获得能量，从而发生跃迁）.在碰撞中，动能损失最大的碰撞是完全非弹性碰撞，也就是当两个氢原子获得共同速度.由动量守恒定律可得：
此过程损失的动能为。
这两个氢原子在碰撞过程中损失的最大动能为△EK=6.8eV，这个能量不足以使处于基态的氢原子向激发态跃迁，因为基态的氢原子跃迁到激发态所需的最小能量为10.2ev，所以这两个氢原子碰撞不会失去动能，只能是弹性碰撞.