学科作业_学科前沿作业

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一．选择题（共20小题，每小题4分，共80分。其中2.9.10.11.12.13.15.19

有多个选项正确，选不全得2分其余为单选。）

1.现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工

作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子

电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（）mdhnhn2e32medＡ．Ｂ．2222d2h2n2h2Ｃ．2men2Ｄ．2med2 1

32.下列说法正确的是：()

Ａ．物质波既是一种电磁波，又是一种概率波

Ｂ．虽然我们用肉眼看不见黑暗中的人，但此人也向外发出热辐射，我们可用红外摄像

拍摄到此人

Ｃ．普通红光照射到某金属表面时，没有电子逸出；如改用红色激光照射该金属表面时，就会有电子逸出

Ｄ．若γ光子与一个静止的自由电子发生作用，则γ光子被电子散射后波长会变大，速

度不变化

3.下列说法正确的是：()

A、卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆生的原子结构模型，提出了原子的核式结构

学说。

B、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运

动加速度增大

C、若氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效

应，则从激发态n=2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发生光电效应

D、光的干涉、衍射现象证明了光是一种波，但德布罗意的“物质波”假设否定了光是一

种波。

4．伦琴射线管是用来产生X射线的一种装置，构造如图所示。真空度很高（约为10-

4帕）的玻璃泡内，有一个阴极K和一个阳极A，由阴

极发射的电子受强电场的作用被加速后打到阳极，会产生包

括X光内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电

子的动能。已知阳极和阴极之间的电势差U，普朗克常数h，电子电量e和光速c，则可知该伦琴射线管发出的X光的（）

cceUeUheUC.最小频率为hD.最大频率为hA.最短波长为eUhB.最长波长为

5.如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是

（）

A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到 屏上的闪光次数一样多

B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C．卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹

6.如图是研究光电效应的电路，则下列关于光电流与电压的关系图像正确的是（）

7.氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，一条红色、一条蓝色、两条紫色，它们分别是

从 n =3、4、5、6 能级向 n = 2 能级跃迁时产生的，则（）

A.红色光谱是氢原子从 n = 6 能级向 n = 2 能级跃迁时产生的B.蓝色光谱是氢原子从n = 6能级或 n = 5能级向 n = 2能级跃迁时产生的C.若从 n = 6 能级向 n = 1 能级跃迁时，则能够产生紫外线

D.若原子从 n = 6 能级向 n = 1 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从 n = 6 能级向 n = 2 能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应

8.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射

出可见光b，则()

A．氢原子在n＝2的能级时可吸收能量为3.6 eV的光子而发生电离

B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出光子的能量可以

小于0.66eV C．b光比a光的波长短

D．氢原子从n＝4的能级可辐射出5种频率的光子

9.物理学家做了这样一个非常有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果，下列认识中正确的是（）

A．底片上出现不规则的点,是由于曝光时间不长，底片上的条纹看不清楚的缘故

B．底片上出现不规则的点，说明单个光子的运动是没有确定的轨道

C．底片上出现规则的干涉条纹，说明只有大量光子的行为才显示出波动性

D．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会比较多的地方

10.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点频率的光

C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关

11.下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有．（）

12.下列说法中正确的是（）

A．α粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量和估算原子核半径

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，但在空间各处出现的概率是相同的D．a粒子散射实验揭示了原子的可能能量状态是不连续的13.氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV

到3.11eV之间。由此可推知, 氢原子（）

A.从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短

B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光

C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高

D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光

14.由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生

电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103J。

已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10-34Js。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（）

A．1045B．1041C．1035D．103

415.氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发生三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）

121

22D．12 A．λ1＋λ2B．λ1－λ2C．

116.用紫外线照射一些物质时会发生荧光效应，即物质发出可见光，这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为

E1和

E2，下列关于原子这两次跃迁的说法中

正确的是()

A．两次均向高能级跃迁，且E1>E2B．两次均向低能级跃迁，且E1

C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且

D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且E1E1E2E2

17.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为

已知波长为

用1=0.6328µm，2=3.39µm，1的激光是氖原子在能级间隔为E1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为（）

A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV

18.光子能量为E的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n=3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为v1、v2、v3、v4、v5、v6的六种光谱线，且v1＜v2＜v3＜v4＜v5＜v6，则E等于（）

A．h v1B．h v6C．h（v6-v1）D．h（v1+v2+v3+v4+v5+v6）

19.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原 来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电 子

E/en 的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能－0.28 －0.38 值为（）－0.54 4 －0.85 A．△n＝1，13.22 eV＜E＜13.32 eV －1.50 3 B．△n＝2，13.22 eV＜E＜13.32 eV －3.40 2 C．△n＝1，12.75 eV＜E＜13.06 eV

D．△n＝2，12.72 eV＜E＜13.06 eV20.真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极－

限波长分别为λ1和λ2）制成，板面积为S，间距为d。现

用波长为λ(λ1＜λ＜λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电量Q正比于

（）

A．d1S1B．d12S2C．S1d1D．S2d2

二．计算题（30分）

21.（8分）功率为P的点光源，放在折射率为n的水中，在水中光源均匀向周围辐射波长为λ的光，求在水中以光源为球心，半径为R的球面上，面积为S的一小块球面上每秒通过的光子数？

22.（12分）⑴氢原子第n能级的能量为EnE1

n2，其中E1是基态能量。而n＝1，2，„。33E1E1若一氢原子发射能量为16 的光子后处于比基态能量高出4的激发态，则氢原

子发射光子前后分别处于第几能级？

⑵一速度为v的高速α4

粒子（2He）与同方向运动的氖核（20

10Ne）发生弹性正碰，碰后

α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论效应）

23.（选做题10分）现有一群处于n=4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E1=－13.6 eV，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r，静电力常量为k，普朗克常量h=6.63×10－34 J·s.则：

（1）电子在n=4的轨道上运动的动能是多少

（2）电子实际运动有题中所说的轨道吗？

（3）这群氢原子发光的光谱共有几条谱线？

（4）这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？

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