物理奥赛13(近代物理)
《推荐》专题13近代物理初步(测)-2017年高考物理二轮复习讲练测Word版含解析
【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．下列说法中正确的是：（）A．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为只有高速运动的粒子才具有波粒二象性D．核力将核子束缚在核内，说明核力一定是吸引力【答案】B【解析】【名师点睛】根据光电效应方程知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目；根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的频率不同；核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间．核力是短程力，与相邻核子间存在，从而即可求解2．紫外线照射一些物质时，会发生萤光效应，即物质发出可见光。
这些物质中的原子先后发生两类跃迁：照射时原子能量变化的绝对值为△E1，发光时原子能量变化的绝对值为△E2。
关于原子这两类跃迁的说法正确的是：（）A．均向高能级跃迁，且△E1>△E2B．均向低能级跃迁，且△E1<△E2C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1<△E2D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1>△E2【答案】D【解析】紫外线照射一些物质时，这些物质中的原子吸收紫外线的能量，从低能级向高能级跃迁，高能级不稳定，又向低能级跃迁，发出可见光。
紫外线的频率高于可见光的频率，故△E1>△E2，D对。
【名师点睛】玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：（）A．电子绕核旋转的半径增大 B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大 D．氢原子核外电子的速率增大【答案】D【解析】【名师点睛】玻尔理论：(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹，其中正确的是：（）【答案】D【解析】α粒子带正电，与原子核相斥，BC错；在α粒子散射实验中，越靠近原子核偏转越大，有的甚至被弹回，A错，D对。
2107级物理竞赛讲义-近代物理、相对论(1)
近代物理1光的粒子性、玻尔理论一、光的粒子性 1光子有能量2光子有动量巩固练习1一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率P=1000W,出射光束面积为 S=1mm 2,试问:当该光束垂直照射到一物体表面上时,可能产生的压强的最大值是多少?2某金属材料发生光电效应的最大波长为λ0，将此材料制成一半径为R 的圆球，并用绝缘线悬挂于真空室内．若以波长为λ(λ<λ0)的单色光持续照射此金属球，该金属球发生光电效应所产生光电子的最大初动能为 ，此金属球可带的电荷量最多为 ， (设无穷远处电势为零，真空中半径为r 带电量为q 的导体球的电势为U =krq．)3如图所示，在真空中有一个折射率为n （n ＞n 0，n 0为真空的折射率）、半径为r 的质地均匀的小球．频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC 传播，直线BC 与小球球心O 的距离为l （l ＜r ），光束于小球体表面的点C 点经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 点又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．4试对下列利用光电效应实验数据绘出的三种图像及其纵横截距作出解释，并说明它们所反映的规律。
5频率为v 的光，射到一平面镜上，设单位时间内到达镜面单位面积上的入射光光子数目为n ，平面镜的反射率为r ，光对平面镜的入射角为θ．试求：(1)光对平面镜的压力；(2)光作用在平面镜上的切向力． 6如图所示，一光电管的阴极用极限波长50000A 的钠制成。
用波长30000A 的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差2.1V ，光电流的饱和值0.56μA 。
（1）求每秒内由K 极发射的电子数； （2）求电子到达A 极时的最大动能；（3）如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A 极时的最大动能是多大？7一红宝石激光器可以发射波长A 9.6935=λ的巨脉冲，假定每个脉冲都可以看作是一个具有能量J 3.0=E 、持续时间为ms 1.0=τ的平行光束，光束的截面是直径为mm 5的圆面，脉冲在折射率为1的空气中传播。
物理高一奥赛试题及答案
物理高一奥赛试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 以下哪个选项是正确的？A. 光速在任何参考系中都是不变的。
B. 光速在真空中是最大的速度。
C. 光速在不同介质中是相同的。
D. 光速在任何情况下都可以被超过。
答案：A2. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内、第2秒内、第3秒内位移之比为：A. 1:3:5B. 1:2:3C. 1:4:9D. 1:3:6答案：B3. 一个物体做匀速圆周运动，下列哪个物理量是不变的？A. 线速度B. 角速度C. 向心加速度D. 向心力答案：B4. 两个完全相同的金属球A和B，带有异种电荷，用绝缘细线悬挂在天花板上，由于带电而互相排斥，如果用一个带正电的金属小球C接触A后立即拿走，则A、B、C三球的带电情况是：A. A带正电，B带负电，C带负电B. A带负电，B带负电，C带正电C. A带正电，B带负电，C带正电D. A带负电，B带负电，C带负电答案：C5. 一个物体从斜面顶端由静止开始滑下，不计摩擦，下列哪个说法是正确的？A. 物体下滑过程中机械能守恒B. 物体下滑过程中动能和势能之和不变C. 物体下滑过程中势能全部转化为动能D. 物体下滑过程中重力势能全部转化为动能答案：A6. 一个物体做简谐运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体在平衡位置时速度最大B. 物体在最大位移处加速度最大C. 物体在平衡位置时加速度最大D. 物体在最大位移处速度为零7. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体受到的向心力始终指向圆心B. 物体受到的向心力始终垂直于速度方向C. 物体受到的向心力始终做功D. 物体受到的向心力始终不做功答案：D8. 一个物体从斜面顶端由静止开始滑下，不计摩擦，下列哪个说法是正确的？A. 物体下滑过程中机械能守恒B. 物体下滑过程中动能和势能之和不变C. 物体下滑过程中势能全部转化为动能D. 物体下滑过程中重力势能全部转化为动能9. 一个物体做简谐运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体在平衡位置时速度最大B. 物体在最大位移处加速度最大C. 物体在平衡位置时加速度最大D. 物体在最大位移处速度为零答案：A10. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体受到的向心力始终指向圆心B. 物体受到的向心力始终垂直于速度方向C. 物体受到的向心力始终做功D. 物体受到的向心力始终不做功答案：D二、填空题（每题4分，共20分）11. 根据牛顿第二定律，物体所受合力等于物体质量与加速度的乘积，即F=ma。
《物理竞赛近代》课件
涨落是指系统中的微观粒子在不停地随机运动，而耗散则是指系统在与 外界交换能量的过程中，熵会增加。涨落与耗散在统计物理中具有重要 地位。
2023
PART 03
近代物理实验
REPORTING
原子分子实验
电子能谱学
研究原子和分子的电子结构和能 量状态，如光电子能谱和俄歇电 子能谱。
原子和分子光谱学
通过观察原子和分子的光谱线， 研究其能级结构和跃迁规律，如 发射光谱、吸收光谱和共振荧光 光谱等。
原子和分子碰撞实验
研究原子和分子之间的相互作用 和碰撞过程，如弹性碰撞和非弹 性碰撞等。
总结词
研究物质结构和相互作用的实验 技术
原子力显微镜
通过探测微小力来观察和研究表 面结构和形貌，如扫描隧道显微 镜和原子力显微镜等。
反物质和暗物质研究
粒子加速器可用于产生反物质和暗物质，有助于揭示宇宙中的一些神 秘现象。
光学应用
通信技术
光学技术在光纤通信中广泛应用，实现了高速、 大容量的信息传输。
医学诊断和治疗
光学仪器在医学诊断和治疗中发挥重要作用，如 光学显微镜、激光手术等。
环境监测
光学遥感技术可用于监测大气污染、水体质量等 环境问题，为环境保护提供数据支持。
05
03
光电子学实验
研究光与物质相互作用时产生的电子 行为，如光电导、光电发射和光电子 倍增等。
04
量子光学实验
研究量子力学中的光学现象，如单光 子源、单光子探测器和量子隐形传态 等。
2023
PART 04
近代物理应用
REPORTING
核能应用
核能发电
利用核裂变或核聚变反应产生的 能量进行发电，具有高效、环保 的特点。
高中物理奥林匹克竞赛专题——近代物理(共35页)
•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/9/62021/9/6Monday, September 06, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/62021/9/62021/9/69/6/2021 6:50:30 AM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/62021/9/62021/9/6Sep-216-Sep-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/9/62021/9/62021/9/6Monday, September 06, 2021
h 称为普朗克常数。 普朗克当时根据黑体辐射实验得出
h = 6.358 10-34 Js
2.普朗克公式
1900.12.14.--量子论诞生日。 普朗克在德国物理学会上报告了与全波段实验 结果极为符合的普朗克公式：
2h 3
M(T) c2 eh/kT 1
M
瑞利—金斯公式
实验曲线
普朗克公式
维恩公式
普朗普克朗公克式公与式实与验实结验果结的果比的较比较
正如杨振宁在《爱因斯坦对理论物理学的 影响》一文（1979）所说：
“在本世纪初，发生了三次概念上的革命， 它们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这 就是狭义相对论（1905）、广义相对论（1916） 和量子力学（1925）。”
第一章 波粒二象性
§1.1黑体辐射 △ §1.2光电效应（自学）
§1.3光子、光的二象性 §1.4 康普顿效应 §1.5 实物粒子的波动性 §1.6 概率波与概率幅 §1.7不确定关系
物理奥赛考试大纲
全国高中物理竞赛大纲一、力学a) 运动学参照系质点运动的位移和路程、速度、加速度相对速度向量和标量向量的合成和分解匀速及匀变速直线运动及其图像运动的合成抛体运动圆周运动刚体的平动和绕定轴的转动，质心质心运动定理 b)牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律惯性系的概念，摩擦力弹性力胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）开普勒定律行星和人造卫星运动惯性力的概念，c) 物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件重心物体平衡的种类 d)动量冲量动量动量定理动量守恒定律反冲运动及火箭 e)冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律 f) 机械能功和功率动能和动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内与壳外的引力势能公式（不要求导出）弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律，碰撞 g) 流体静力学，静止流体中的压强，浮力 h)振动简谐振动振幅频率和周期相位振动的图像，参考圆振动的速度和加速度由动力学方程确定简谐振动的频率，阻尼振动受迫振动和共振（定性了解） i) 波和声横波和纵波波长、频率和波速的关系波的图像，波的干涉和衍射（定性）驻波声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声多普勒效应二、热学a) 分子动理论原子和分子的量级分子的热运动布朗运动温度的微观意义，分子力，分子的动能和分子间的势能物体的内能b)热力学第一定律，热力学第一定律 c) 热力学第二定律，热力学第二定律可逆过程与不可逆过程d)气体的性质热力学温标理想气体状态方程普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释（定性）理想气体的内能理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）e) 液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数浸润现象和毛细现象（定性） f) 固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点g) 物态变化熔解和凝固熔点熔解热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点h)热传递的方式传导、对流和辐射i) 热膨胀热膨胀和膨胀系数三、电学a) 静电场库仑定律电荷守恒定律电场强度电场线点电荷的场强场强叠加原理均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式（不要求导出）匀强电场电场中的导体静电屏蔽电势和电势差等势面点电荷电场的电势公式（不要求导出）电势叠加原理均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求导出）电容电容器的连接平行板电容器的电容公式（不要求导出）电容器充电后的电能电介质的极化介电常数b)稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路c) 物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释液体中的电流法拉第电解定律气体中的电流被激放电和自激放电（定性）真空中的电流示波器半导体的导电特性 P型半导体和N型半导体晶体二极管的单向导电性三极管的放大作用（不要求机理）超导现象d)磁场电流的磁场磁感应强度磁感线匀强磁场安培力洛仑兹力电子荷质比的测定质谱仪回旋加速器e) 电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律感应电场（涡旋电场）自感系数互感和变压器f) 交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效值纯电阻、纯电感、纯电容电路整流、滤波和稳压三相交流电及其连接法感应电动机原理g) 电磁震荡和电磁波电磁震荡震荡电路及震荡频率电磁场和电磁波电磁波的波速赫兹实验电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波四、光学a) 几何光学光的直进、反射、折射全反射光的色散折射率和光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜b)波动光学光的干涉和衍射（定性）光谱和光谱分析电磁波谱c) 光的本性光的学说的历史发展光电效应爱因斯坦方程光的波粒二象性五、近代物理a) 原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱玻尔模型的局限性原子的受激辐射激光b)原子核原子核的量级天然放射现象放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反应方程质能方程裂变和聚变“基本”粒子夸克模型c) 不确定关系实物粒子的波粒二象性d)狭义相对论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应e)太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识六、其它方面a) 物理知识在各方面的应用。
(整理)大学物理近代物理题库及答案.
一、选择题：（每题3分）1、 有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的．(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关．(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同．若问其中哪些说法是正确的, 答案是(A) 只有(1)、(2)是正确的．(B) 只有(1)、(3)是正确的．(C) 只有(2)、(3)是正确的．(D) 三种说法都是正确的． ［ ］2、宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速)(A) c ·∆t (B) v ·∆t(C) 2)/(1c t c v -⋅∆2)/(1c t c v -⋅⋅∆ ［ ］3、一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是：(c 表示真空中光速)(A) 21v v +L ． (B) 2v L ． (C) 12v v -L ． (D) 211)/(1c L v v - ． ［ ］4、(1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？关于上述两个问题的正确答案是：(A) (1)同时，(2)不同时．(B) (1)不同时，(2)同时．(C) (1)同时，(2)同时．(D) (1)不同时，(2)不同时． ［ ］5、有一直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，如果K ′系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于45°． (B) 小于45°．(C) 等于45°．(D) 当K ′系沿Ox 正方向运动时大于45°，而当K ′系沿Ox 负方向运动时小于45°． ［ ］6、边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的Oxy 平面内，且两边分别与x ，y轴平行．今有惯性系K ＇以 0.8c （c 为真空中光速）的速度相对于K 系沿x 轴作匀速直线运动，则从K ＇系测得薄板的面积为(A) 0.6a 2． (B) 0.8 a 2．(C) a 2． (D) a 2／0.6 ． ［ ］7、一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a ，宽为b ，质量为m 0．由此可算出其面积密度为m 0 /ab ．假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v 作匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面积密度则为(A) ab c m 20)/(1v - (B) 20)/(1c ab m v - (C) ])/(1[20c ab m v - (D) 2/320])/(1[c ab m v - ［ ］8、两个惯性系S 和S ′，沿x (x ′)轴方向作匀速相对运动. 设在S ′系中某点先后发生两个事件，用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为τ0 ，而用固定在S 系的钟测出这两个事件的时间间隔为τ ．又在S ′系x ′轴上放置一静止于是该系．长度为l 0的细杆，从S 系测得此杆的长度为l, 则(A) τ < τ0；l < l 0． (B) τ < τ0；l > l 0．(C) τ > τ0；l > l 0． (D) τ > τ0；l < l 0． ［ ］9、在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？(1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．(2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．(3) 在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的．(4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．(A) (1)，(3)，(4)． (B) (1)，(2)，(4)．(C) (1)，(2)，(3)． (D) (2)，(3)，(4)． ［ ］10、在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是(c 表示真空中光速)(A) (4/5) c ． (B) (3/5) c ．(C) (2/5) c ． (D) (1/5) c ． ［ ］11、一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行．如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是：(c 表示真空中光速)(A) v = (1/2) c ． (B) v = (3/5) c ．(C) v = (4/5) c ． (D) v = (9/10) c ． ［ ］12、某核电站年发电量为 100亿度，它等于36×1015 J 的能量，如果这是由核材料的全部静止能转化产生的，则需要消耗的核材料的质量为(A) 0.4 kg ． (B) 0.8 kg ．(C) (1/12)×107 kg ． (D) 12×107 kg ． ［ ］13、一个电子运动速度v = 0.99c ，它的动能是：(电子的静止能量为0.51 MeV)(A) 4.0MeV ． (B) 3.5 MeV ．(C) 3.1 MeV ． (D) 2.5 MeV ． ［ ］14、质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的(A) 4倍． (B) 5倍． (C) 6倍． (D) 8倍． ［ ］15、α 粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的3倍时，其动能为静止能量的(A) 2倍． (B) 3倍． (C) 4倍． (D) 5倍． ［ ］16、把一个静止质量为m 0的粒子，由静止加速到=v 0.6c (c 为真空中光速）需作的功等于(A) 0.18m 0c 2． (B) 0.25 m 0c 2．(C) 0.36m 0c 2． (D) 1.25 m 0c 2． ［ ］17、已知电子的静能为0.51 MeV ，若电子的动能为0.25 MeV ，则它所增加的质量∆m 与静止质量m 0的比值近似为(A) 0.1 ． (B) 0.2 ． (C) 0.5 ． (D) 0.9 ． ［ ］18、设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K 倍，则其运动速度的大小 为(以c 表示真空中的光速)(A) 1-K c ． (B) 21K Kc -． (C) 12-K K c ． (D) )2(1++K K K c ． ［ ］19、根据相对论力学，动能为0.25 MeV 的电子，其运动速度约等于(A) 0.1c (B) 0.5 c(C) 0.75 c (D) 0.85 c ［ ］(c 表示真空中的光速，电子的静能m 0c 2 = 0.51 MeV)20、令电子的速率为v ，则电子的动能E K 对于比值v / c 的图线可用下列图中哪一个图表示？（c 表示真空中光速）［ ］21、已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是U 0 (使电子从金属逸出需作功eU 0)，则此单色光的波长λ 必须满足：(A) λ ≤)/(0eU hc ． (B) λ ≥)/(0eU hc ．(C) λ ≤)/(0hc eU ． (D) λ ≥)/(0hc eU ． ［ ］22、已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是 1.2 eV ，而钠的红限波长是5400 Å(A) 5350 Å． (B) 5000 Å．(C) 4350 Å． (D) 3550 Å． ［ ］23、用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：(A) 2 E K ．. (B) 2h ν - E K ．(C) h ν - E K ． (D) h ν + E K ． ［ ］24、设用频率为ν1和ν2的两种单色光，先后照射同一种金属均能产生光电效应．已知金属的红限频率为ν0，测得两次照射时的遏止电压|U a 2| = 2|U a 1|，则这两种单色光的频率有如下关系：(A) ν2 = ν1 - ν0． (B) ν2 = ν1 + ν0．(C) ν2 = 2ν1 - ν0． (D) ν2 = ν1 - 2ν0． ［ ］/c (A)/c (B)/c(C)/c25、以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示．满足题意的图是 ［ ］26、在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的60％，则因散射使电子获得的能量是其静止能量的(A) 2倍． (B) 1.5倍．(C) 0.5倍． (D) 0.25倍． ［ ］27、当照射光的波长从4000 Å变到3000 Å时，对同一金属，在光电效应实验中测得的遏止电压将：(A) 减小0.56 V ． (B) 减小0.34 V ．(C) 增大0.165 V ． (D) 增大1.035 V ． ［ ］(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C)28、保持光电管上电势差不变，若入射的单色光光强增大，则从阴极逸出的光电子的最大初动能E 0和飞到阳极的电子的最大动能E K 的变化分别是(A) E 0增大，E K 增大． (B) E 0不变，E K 变小．(C) E 0增大，E K 不变． (D) E 0不变，E K 不变． ［ ］29、在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的 1.2倍，则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为(A) 2． (B) 3． (C) 4． (D) 5． ［ ］30、以下一些材料的逸出功为铍 3.9 eV 钯 5.0eV铯 1.9 eV 钨 4.5 eV今要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014 Hz —7.5×1014 Hz)下工作的光电管，在这些材料中应选(A) 钨． (B) 钯． (C) 铯． (D) 铍． ［ ］31、某金属产生光电效应的红限波长为λ0，今以波长为λ (λ <λ0)的单色光照射该金属，金属释放出的电子(质量为m e )的动量大小为(A) λ/h ． (B) 0/λh(C)λλλλ00)(2+hc m e (D) 02λhc m e(E) λλλλ00)(2-hc m e ［ ］32、光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率ν 的变化关系如图所示．由图中的(A) OQ (B) OP (C) OP /OQ (D) QS /OS 可以直接求出普朗克常量． ［ ］33、用频率为ν1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 1；用频率为ν2的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 2．如果E K 1 >E K 2，那么(A) ν1一定大于ν2． (B) ν1一定小于ν2．(C) ν1一定等于ν2． (D) ν1可能大于也可能小于ν2． ［ ］34、若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是(A) )2/(eRB h ． (B) )/(eRB h ．(C) )2/(1eRBh ． (D) )/(1eRBh ． ［ ］35、如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的(A) 动量相同． (B) 能量相同．(C) 速度相同． (D) 动能相同． ［ ］36、不确定关系式 ≥⋅∆∆x p x 表示在x 方向上(A) 粒子位置不能准确确定．(B) 粒子动量不能准确确定．(C) 粒子位置和动量都不能准确确定．(D) 粒子位置和动量不能同时准确确定． ［ ］37、已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为：a x ax 23cos 1)(π⋅=ψ, ( - a ≤x ≤a ) 那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为(A) 1/(2a )． (B) 1/a ．(C) a 2/1． (D) a /1 ［ ］38、关于不确定关系 ≥∆∆x p x ()2/(π=h )，有以下几种理解：(1) 粒子的动量不可能确定．(2) 粒子的坐标不可能确定．(3) 粒子的动量和坐标不可能同时准确地确定．(4) 不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子．其中正确的是：(A) (1)，(2). (B) (2)，(4).(C) (3)，(4). (D) (4)，(1). ［ ］39、将波函数在空间各点的振幅同时增大D 倍，则粒子在空间的分布概率将(A) 增大D 2倍． (B) 增大2D 倍．(C) 增大D 倍． . (D) 不变． ［ ］40、直接证实了电子自旋存在的最早的实验之一是(A) 康普顿实验． (B) 卢瑟福实验．(C) 戴维孙－革末实验． (D) 斯特恩－革拉赫实验． ［ ］二、选择题：（每题4分）41、狭义相对论的两条基本原理中，相对性原理说的是________________________________________________________________________________； 光速不变原理说的是_______________________________________________ ___________________________________________．42、已知惯性系S ＇相对于惯性系S 系以 0.5 c 的匀速度沿x 轴的负方向运动，若从S ＇系的坐标原点O ＇沿x 轴正方向发出一光波，则S 系中测得此光波在真 空中的波速为____________________________________．43、以速度v 相对于地球作匀速直线运动的恒星所发射的光子，其相对于地球的速度的大小为______．44、有一速度为u 的宇宙飞船沿x 轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________．45、一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.5 m．则此米尺以速度v＝__________________________m·s-1接近观察者．46、狭义相对论确认，时间和空间的测量值都是______________，它们与观察者的______________密切相关．47、静止时边长为50 cm的立方体，当它沿着与它的一个棱边平行的方向相对于地面以匀速度 2.4×108m·s-1运动时，在地面上测得它的体积是____________．48、牛郎星距离地球约16光年，宇宙飞船若以________________的匀速度飞行，将用4年的时间(宇宙飞船上的钟指示的时间)抵达牛郎星．49、π+介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.6×10-8 s，如果它相对于实验室以0.8 c (c为真空中光速)的速率运动，那么实验室坐标系中测得的π+介子的寿命是______________________s.51、μ子是一种基本粒子，在相对于μ子静止的坐标系中测得其寿命为τ0＝2×10-6s．如果μ子相对于地球的速度为=v0.988c(c为真空中光速)，则在地球坐标系中测出的μ子的寿命τ＝____________________．52、设电子静止质量为m e，将一个电子从静止加速到速率为0.6 c (c为真空中光速)，需作功________________________．53、(1) 在速度=v____________情况下粒子的动量等于非相对论动量的两倍．(2) 在速度=v____________情况下粒子的动能等于它的静止能量．54、狭义相对论中，一质点的质量m与速度v的关系式为______________；其动能的表达式为______________．55、质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的3倍时，其质量为静止质量的________倍．56、α粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的5倍时，其动能为静止能量的________倍．57、观察者甲以0.8c的速度（c为真空中光速）相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一质量为1 kg的物体，则(1) 甲测得此物体的总能量为____________；(2) 乙测得此物体的总能量为____________．58、某加速器将电子加速到能量E = 2×106 eV时，该电子的动能E K =_____________________eV．（电子的静止质量m e = 9.11×10-31 kg, 1 eV =1.60×10-19 J）59、当粒子的动能等于它的静止能量时，它的运动速度为______________．60、一电子以0.99 c的速率运动(电子静止质量为9.11×10-31 kg，则电子的总能量是__________J，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是_____________．61、匀质细棒静止时的质量为m0，长度为l0，当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时，测得它的长为l，那么，该棒的运动速度v =__________________，该棒所具有的动能E K =______________．62、某光电管阴极, 对于λ = 4910 Å的入射光，其发射光电子的遏止电压为0.71 V．当入射光的波长为__________________Å时，其遏止电压变为1.43 V．( e =1.60×10-19 C，h =6.63×10-34 J·s )63、光子波长为λ，则其能量=____________；动量的大小=_____________；质量=_________________ ．64、已知钾的逸出功为2.0 eV，如果用波长为3.60×10-7 m的光照射在钾上，则光电效应的遏止电压的绝对值|U a| =___________________．从钾表面发射出电子的最大速度v max =_______________________．(h =6.63×10-34 J·s，1eV =1.60×10-19 J，m e=9.11×10-31 kg)65、以波长为λ= 0.207 μm的紫外光照射金属钯表面产生光电效应，已知钯的红限频率ν 0=1.21×1015赫兹，则其遏止电压|U a| =_______________________V．(普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 C)66、在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|U a |与入射光频率ν的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率ν0=___________Hz ；逸出功A =____________eV ． 67、已知某金属的逸出功为A ，用频率为ν1的光照射该金属能产生光电效应，则该金属的红限频率ν0 =_____________________________，ν1 > ν0，且遏止电势差|U a | =______________________________．68、当波长为 300 nm (1 nm = 10-9 m)的光照射在某金属表面时，光电子的动能范围为 0～ 4.0×10-19 J ．此时遏止电压为|U a | =__________________V ；红限频 率ν0=_______________________ Hz ． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ， 基本电荷e =1.60×10-19 C)69、钨的红限波长是230 nm (1 nm = 10-9 m)，用波长为180 nm 的紫外光照射时，从表面逸出的电子的最大动能为___________________eV ． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C)70、频率为 100 MHz 的一个光子的能量是_______________________，动量的大小是______________________． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s)71、分别以频率为ν1和ν2的单色光照射某一光电管．若ν1 >ν2 (均大于红限频率ν0)，则当两种频率的入射光的光强相同时，所产生的光电子的最大初动能E 1____E 2；所产生的饱和光电流I s1____ I s2．(用＞或=或＜填入)72、当波长为3000 Å的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从 0到 4.0×10-19 J ．在作上述光电效应实验时遏止电压为 |U a | =____________V ；此金属的红限频率ν0 =__________________Hz ．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ；基本电荷e =1.60×10-19 C)73、康普顿散射中，当散射光子与入射光子方向成夹角φ = _____________时， 散射光子的频率小得最多；当φ = ______________ 时，散射光子的频率与入射光子相同．|1014 Hz)-74、在玻尔氢原子理论中势能为负值，而且数值比动能大，所以总能量为________值，并且只能取____________值．75、玻尔的氢原子理论中提出的关于__________________________________和____________________________________的假设在现代的量子力学理论中仍然是两个重要的基本概念．76、玻尔的氢原子理论的三个基本假设是：(1)____________________________________，(2)____________________________________，(3)____________________________________．77、玻尔氢原子理论中的定态假设的内容是：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.78、玻尔氢原子理论的基本假设之一是定态跃迁的频率条件，其内容表述如下：______________________________________________________________________________________________________________________．79、玻尔氢原子理论的基本假设之一是电子轨道动量矩的量子化条件，其内容可表述如下：________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________．80、氢原子的部分能级跃迁示意如图．在这些能级跃迁中， (1) 从n =______的能级跃迁到n =_____的能级时所发射的光子的波长最短；(2) 从n =______的能级跃迁到n =______的能级时所发射的光子的频率最小．81、若中子的德布罗意波长为2 Å，则它的动能为________________．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，中子质量m =1.67×10-27 kg)大学物理题库------近代物理答案一、选择题：01-05 DABAA 06-10 ACDBB 11-15 CACBA 16-20 BCCCD21-25 ADDCB 26-30 DDDDC 31-35 ECDAA 36-40 DACDD二、填空题41、见教本下册p.268； 42、c ； 43. c ； 44. c ， c ； 45. 8106.2⨯；46. 相对的，相对运动； 47. 3075.0m ； 48. 181091.2-⨯ms ； 49. 81033.4-⨯； 51. s 51029.1-⨯； 52. 225.0c m e ； 53.c 23, c 23；54. 2)(1c v m m -=， 202c m mc E k -=； 55. 4； 56. 4；n = 1n = 2n = 3n = 457. (1) J 16109⨯， (2) J 7105.1⨯； 58. 61049.1⨯； 59. c 321；60. 13108.5-⨯， 121004.8-⨯； 61. 20)(1l l c -， )(020l l l c m -； 62. 11082.3⨯；63. λhc hv E ==， λh p =， 2c h c m νλ== ； 64. V 45.1， 151014.7-⨯ms ； 65. )(0v c e h -λ； 66. 5×1014，2； 67. h A /，e h /)(01νν-； 68. 5.2，14100.4⨯； 69. 5.1； 70. J 261063.6-⨯，1341021.2--⋅⨯ms kg ； 71. 21E E >， 21s s I I <； 72. 5.2，14100.4⨯； 73. π，0； 74. 负，离散； 75. 定态概念， 频率条件（定态跃迁）； 76. —79. 见教本下册p.246--249； 80. （1）4，1；（2）4， 3；81. J mh E k 21221029.32⨯==λ；。
【精选】第13届全国中学生物理竞赛预赛试题答案(全)
第十三届全国中学生物理竞赛预赛试题参考答案及分标准一、参考解答：折线导体各线段，切割磁感应线时，在该线段中就会产生感应电动势，AF间电势差U AF的大小等于各段感应电动势的代数和的大小，当感应电动势的方向由F 至A时，U A>U F,U AF为正值。
按此分析计算，结果如图13-12所示。
各段相应的状况为：(1)0<x<l CD切割B1(2)l<x<2l CD,EF都切割B1(3)2l<x<3l CD切割B2,EF和AB都切割B1(4)3l<x<4l CD,EF,AB均切割B2(5)4l<x<6l CD,EF,AB均切割B2(6)6<x<7l EF,AB均切割B2(7)7l<x<8l AB切割B2(8)8l<x 折线导体全部移出磁场区,不再切割磁感应线。
评分标准:本题15分。
图13-12第1到第7题，每段中U AF的数值占1分，正负号占1分；第8段占1分。
二、参考解答：在制动轮转动的情况下，制动力矩是由制动块B1、B2对制动轮D的滑动摩擦力产生的。
设B1、B2对D的正压力分别为N1和N2，滑动摩擦力的就分别为μN1和μN2，如图13-13所示。
所以M=μN1·+μN2·①再对左、右两杆分别进行受力分析，并列出力矩平衡方程如下（图13-14），左杆（h1+h2）T=h1N1+μN1a ②右杆 h1N2=（h1+h2）T+μN2a③②、③两式中T为弹簧的弹力。
对弹簧来说，由胡克定律图13-13T=·△L=k（d+2a-L）①②③④解得④k=⑤代入数据得k≈1.24×104(牛/米) ⑥评分标准:本题15分。
①、②、③、④式和占3分，解出⑤式给1分，计算出⑥式再给2分。
若没写⑤式，而由①②③④解得⑥式的，则⑥式给3分。
三、参考解答：1.当光束垂直入射到一个平面上时,如果光束被完全反射,且反射光垂直于平面,则光子的动量改变达最大值:△k=k-(-k)=2k=2h/λ①此时该光束对被照射面的光压为最大。
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t
例1 解：从t = 0开始做实验，核子总数为N0，到t 时刻 核子数为N，设核子平均寿命为τ ，则
N N 0e
因为 1 cos 23 1 ，于是条件(2)可写为
10
2 2 p12 p 2 p3 ( )2 1 2 p 2 p3
(5)
由题意知，可以使用非相对论的关系
p1、 例 3 解 : (1) 设衰变产生的 3 个 π 介子的动量分别为 p 2 、p3 ，相应的动能为T1 、T2、T3，则它们必须满 足下列条件：
能量守恒： T1 T2 T3 m c 2 3m c 2 Q (1) m 分别为ω 介子和π 介子的静质量 式中 m 、 p2 p 23 3 (2) 动量守恒： p p p 0
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2 (1)
5
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2
(1)
由题设量子化条件，粒子处于基态时，取量子数为 n=1，得
r0 h 2 mt v ( ) 2 2 (2)
3h 2 r0 2 8 mt a s k
由以上两式可解得 代入数据可求得
t
因tΒιβλιοθήκη 6 10 4 31 又 N0 3 . 6 10 1.67 10 27 N0 3.6 10 31 t 1.5 1.8 10 31 (年) 故 N0 N 3
1 ，则
N N 0 (1 )
t
3
2. 1995年，美国费米国家实验室CDF实验组在质子反质子对撞机 TEVATRON的实验中观测到了顶夸克，测得它的静质量为mt＝ 1.75×10 －11eV/c2＝3.1×10－25kg，寿命为τ＝0.4×10－24s，这 是近20年来粒子物理研究最重要的实验进展之一. 4a (1)正反顶夸克之间的强相互作用势能可写为 V (r ) k s ，
r0 1.4 10 17 (m)
6
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2
(1)
r0 h 2 mt v ( ) 2 2
(2)
(2)由(1)、(2)二式得 4a s
v h (k 3
)
由v和r0可算出正反顶夸克做匀速圆周运动的周期T
r0 2 2 T v h3 4kas 2 2 2 mt ( ) 3
代入数据可得
T 1.8 10 24 ( s )
7
T 1.8 10 24 ( s )
0.22 可见 T
因为正反顶夸克的寿命只有它们组成的束缚系统的 周期的约五分之一，故正反顶夸克的束缚态通常是不 存在的.
8
3. (1)质量不为零的ω介子静止时衰变为三个质量相同的 π介子，即ω→3π，试讨论每次衰变产生的三个π介子 的动能T1、T2、T3可能取的全部值.通常表示每一组动能 值 （T1，T2，T3 ）的方法如下：作一个等边三角形 A1A2A3,取其高Q为三个π介子的动能之和，Q＝T1＋T2 ＋T3 ，在三角形内取一点P，令P点到顶点Ai的对边的 距离为Ti (i=1,2,3)，则每一点对应一组动能值（T1，T2， T3 ），衰变时可以实现全部（T1，T2，T3 ）的可能取 值，可以用P点的可能存在区域来表示，这个区域称为 运动学允许区，试在△A1A2A3中找出 ω→3π的运动学 允许区（设衰变后π介子的速度比光速小得多）. (2)正电子偶素是由一个电子与一个正电子组成的束缚态 粒子，记为Ps，它在静止时可以衰变为三个γ光子，即 Ps→3γ,试在△A1A2A3中找出三个γ光子的运动学允许区. 9 (00年17届决赛题)
奥赛典型例题 分析(近代物理)
1
1.一个由日本和印度物理学家组成的工作小组做 了如下实验：把6×104 kg的铁放在很深的矿井 中，以完全隔断宇宙射线的影响，在铁旁有很多 探测仪，只要铁核中有核子（质子和中子）发生 衰变，这个事件总能被记录下来. 实验从1980年冬开始到1982年夏结束，历时 1.5年，一共记录了3个核子衰变的事例. 已知N0个平均寿命为τ的粒子经过t时间后的数
例2 解: (1)相邻电荷间库仑力及库仑电势能为
Q1Q2 Q1Q2 FQ k Q 2 ， VQ k Q r r
现已知正反顶夸克之间的强相互作用势能
4a s V (r ) k 3r
通过类比可得正反顶夸克之间的强相互作用力为
4a s F (r ) k 2 3r
设正反顶夸克绕其连线中点做匀速圆周运动的速 率为v，因二者相距为r0,二者所受向心力均为
1 2 3
Δ A1A2A3内部任一点均已满足(1)式，现只 需求出满足(2)式的P点的位置范围.
p1
图1
2 2 2 p p p (3) 由图1,利用余弦定理可得 1 2 3 2 p 2 p 3 cos 23 2 2 p12 p 2 p3 于是有 cos 23 (4) 2 p 2 p3
3r
式中r是正反顶夸克之间的距离，as＝0.12是强相互作用耦合系数， k是与单位制有关的常量，在国际单位制中k＝0.319× 10 －25J· m ，为估算正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系 统，可把束缚状态设想为正反顶夸克在彼此间的吸引力作用下绕 它们的连线中点做匀速圆周运动，如能构成束缚态，试用玻尔理 论确定系统处于基态中正反顶夸克之间的距离r0，已知处于束缚 r0 h 态的正反顶夸克粒子满足量子化条： 2m v( ) n ， n 1， 2， 3 2 2 式中左边为一个粒子动量mv与其轨道半径的乘积的两倍，n为量 子数，h＝6.63×10－34J· s 为普朗克常数.(2)试求正反顶夸克在上 述设想的基态中做匀速圆周运动的周期T，你认为正反顶夸克的这 4 个束缚态能存在吗？ (00年17届复赛题)