近代物理题.doc

1、爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为 否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界 A B C D 2、现代物理学的基础是 D A、牛顿力学 B、相对论 C、量子假说 D、量子理论、相对论1、现代物理的两大支柱是：光子论 相对论 量子论 原子论 A、 B、 C、 D、2、下列有关经典力学的陈述中不正确的是 A、产生于17世纪 B、创立者是牛顿 C、核心内容是量子论 D、建立在日常生活常见低速物质之上3、相对论两个基本原理是：相对性原理 质量守恒定律 光速不变理论 万有引力定律 A、 B、 C、 D、4、称为物理学领域最伟大革命成就的是 A、牛顿力学体系的创立 B、爱因斯坦相对论的提出 C、海王星、冥王星的发现 D、普朗克提出量子假说5、相对论和量子理论对人们思维的影响是 A、改变了人们看世界的角度 B、大大开阔了人们的视野 C、思维方式不能绝对化 D、使人们有了微观世界的认识6、下列有关爱因斯坦的相对论力学与牛顿力学关系的表述，比较准确的是 A、前者否定后者 B、前者概括后者 C、前者解释后者 D、前者融化后者7、20世纪初，物理学思想上的一场革命是 A、电磁感应现象的发现 B、牛顿力学体系的建立 C、质量守恒定律的提出 D、物理学相对论的提出8、打破了经典物理学的绝对化的思维，为人们提供了辩证看待世界的途经的成就是 A、自由落体运动规律的提出 B、相对论的提出 C、量子论的提出 D、万有引力定律的提出9、提出光的量子理论的是 A、普朗克 B、牛顿 C、爱因斯坦 D、玻尔10、提出原子的量子理论的是 A、普朗克 B、牛顿 C、爱因斯坦 D、玻尔11、相对论的主要内容不包括 A、时间和空间是绝对不变的 B、时间和空间随着物质的运动而变化 C、物质的质量随着运动速度的变化而变化 D、质量和能量是可以互相转化的12、爱因斯坦提出相对论的时间是 A、19世纪末 B、20世纪初 C、“一战”后 D、“二战”后13、下列哪一理论的提出，使人类对微观世界的基本认识有了革命性的进步 A、自由落体运动规律的提出 B、相对论的提出 C、万有引力定律的提出 D、量子论的提出 材料解析题： 爱因斯坦说，在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。请回答： “牛顿时代”在物理学上指什么时代？ 有人认为相对论出现后，牛顿在历史上的光辉完全被摸掉。爱因斯坦是如何评价牛顿的？你同意哪一种观点？说出你的理由。简答题： 1、爱因斯坦根据相对论的观点提出质能转换理论后，曾致信美国总统罗斯福，建议美国研制原子弹，以便在二战中尽快战胜法西斯国家。1945年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？2、一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最光辉的巨星之一。”“他也许比牛顿更伟大，因为他于科学的贡献，更加深入的进入了人类思想要领的结构中”。探究爱因斯坦的相对论和牛顿的力学体系的关系。例1 下列关于核能的说法中正确的是（ ）A物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能。B到目前为止，人类获得核能只有两种途径，即原子核的裂变和聚变。C原子弹和氢弹都是利用原子核的裂变。 D只有在人为的条件下才会发生热核反应。 例2 从能量转化的角度分析核电站与一般火力发电站的工作原理有哪些异同？核电站与一般火力发电站在“发电”这一环节上是一样的。都是利用高温高压蒸气驱动汽轮机做功，带动发电机发电，即由内能转化为机械能、再转化为电能；不同的是核电站是利用核反应放出的核能转化为高温高压蒸气的内能，而一般火力发电站是利用煤或石油燃烧时的化学能转化成高温高压蒸气的内能。1.原子核由_ _和_ _ _组成。2.科学家用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，这种现象叫做_ _，同时有巨大的能量释放出来。这种现象不断地继续下去的现象叫做链式反应 。根据这一原理制成了有极大杀伤力、破坏力的_ 。3.核电站是以铀为核原料，放出的核能转化为高温高压蒸气的 能。再经过汽轮机转化为_ _能。4.现在大类利用的能源主要是_ _、_ _和_ _。最大的天然能源是 ，最引人瞩目的新能源是 ，也叫_原子能 _。5.在核电站中发生的链式反应是_可以控制的 ，在原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的 。6.目前人类已经可以控制 反应，实现了和平利用，但还没有实现 反应的控制技术，这正是科学家正在积积探索的问题 。7.启动核裂变反应的是（ ） A中子 B原子核 C质子 D原子8.以下属于链式反应的是（ ） A氢弹爆炸 B太阳内部发生的核反应 C原子弹爆炸 D连续发生的强烈化学反应9.关于核能的下列说法中不正确的是（ ） A核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。 B如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸。 C氢弹是利用核聚变制成的核武器。 D原子弹是利用轻核聚变和重核裂变制成的核武器。10.关于核电站特点的叙述中，不正确的是（ ） A特别适合缺少化石燃料的地区 B可以减少燃料运输量 C不需要保护措施 D消耗很少的核燃料可获得巨大的能量11.下列关于从核能到电能的转移过程正确的途径是（ ） A核能内能电能 B核能内能机械能电能 C核能化学能机械能电能 D核能机械能内能电能14、在1911年前后，新西兰出生的核物理学家卢瑟福把一束高速运动的粒子（粒子是一种有质量的带正电的微粒），射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”。而由这种“实心球”紧密排列的金箔，竟为大多数粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数粒子发生偏转，或被笔直地弹回。根据以上实验现象，能得出关于金箔中金原子结构的一些结论，试写出其中的两点：（1）原子里有一个质量很大的原子核，它几乎集中了原子的所有质量。 ；（2）原子核带正电。（3）卢瑟福在科学研究中，采用了什么方法 实验法、观察法_(可以从下列中选出一种,数学方法、调查法、实验法、观察法、假说、比较法、分类法)。一、填空（2分X5=10分）：1、经过10kV电压加速的电子和中子的德布罗意波长分别为_0.0123nm_和_。2、若某原子的两个价电子处于npnd组态，利用L-S耦合，求可得到其原子态有_12_个。3、已发现的粒子按照它们参与相互作用的性质分为轻子、_强子_和规范玻色子。4、若某原子的两个价电子处于2p2d组态，利用L-S耦合，求可得到其原子态有_12_个。5、钾原子基态为4s，钾原子主线系第一条谱线的波长，主线系的线系限。则4s和4p谱项的量子数亏损分别为_2.23_和_1.76_。6、已知原子光谱主线系最长波长，辅线系系限波长。锂原子第一激发电势和电离电势分别为_1.850V_和_5.375V_。二、选择题（4分X5=20分）： 1、史特恩-盖拉赫实验证明了_B_A、 原子内部电子的排列是分层的；B、 原子的空间取向是量子化的；C、原子受到激发后能够处于具有各种能量完全一定的不连续的状态； D、原子是不稳定的。2、卢瑟福粒子散射实验证明了_C_A、原子是由原子核和电子组成； B、原子核由质子和中子构成；C、原子的核式结构模型； D、原子的汤姆逊模型。3、核力的基本性质有_ AB _A、核力是强相互作用力；B、核力是短程力且有饱和性；C、核力具有电荷相关性；D、核力在极短程内存在斥心力。4、物理现象处于围观范围的标志是_A_A、普朗克常量或约化普朗克常量不可忽略；B、阿伏伽德罗常量不可忽略；C、波尔兹曼常量不可忽略；D、万有引力常量不可忽略。5、两个电子的动能分别是1Mev和1Gev，它们的德布罗意波长分别是_A、 872fm和281fm； B、872fm和1.72fm；C、42fm和1.72fm； D、872fm和172fm；6、氢原子的赖曼系的第一条谱线波长为121.6nm。则10次电离的钠原子（Z=11）的赖曼系的第一条谱线波长约为_C_ A、 1nm；B、10nm；C、100nm； D、0.1nm；7、氢原子中处于n=2的轨道上的电子的电离能是_B_A、340eV；B、3.4eV； C、34eV； D、0.34eV8、由电子组态1s3d按L-S耦合所组成的原子态应该是：CA、1s3d3D3,2,1和1s3d1D2,1,0；B、1s3d3D3和1s3d1D2,1,0；C、1s3d3D3,2,1和1s3d1D2；D、1s3d3D4,3,2和1s3d1D3,2,1。三、计算（15分X4=60分）：1、原子基态的两个价电子都在轨道。若其中一个价电子被激发到轨道，而其价电子间相互作用属于耦合。问此时原子可能有哪些状态？解: 铅原子的基态为6p6p3P0(6p6p构成的原子态有1S0;3P2,1,0;1D2);激发态6p7s的两个电子量子数 ,s1=1/2; l2=0,s2=1/2 由j-j耦合可得: j1=3/2,1/2 ;j2=1/2.由j1=1/2, j2=1/2 得j=1,0 构成(1/2,1/2)1,(1/2,1/2)0两个原子态;j1=3/2, j2=1/2 得j=2,1 构成(3/2,1/2)2,(3/2,1/2)1两个原子态.可见,共有4个不同的原子态.2、已知一维运动的粒子的波函数为，式中。试求：（1）归一化常数c；（2）在何处发现粒子的概率最大。作业3.73、已知氦原子的一个电子被激发到2p轨道，而另一个电子还在1s轨道。试作出能级跃迁图来说明可能出现哪些光谱线跃迁？解：对于，单态1P1对于，三重态3P2，1，0根据选择定则，可能出现5条谱线，它们分别由下列跃迁产生：21P111S0；21P121S03S13P03P13P21S03S11S023P023S1；23P123S1；23P223S1 1s2p 1s2s 1s1s4、原子的基态3S。已知其共振线波长为5893，漫线系第一条的波长为8193，基线系第一条的波长为18459，主线系的系限波长为2413。试求3S、3P、3D、4F各谱项的项值。 解：将上述波长依次记为容易看出：5、试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。解：电离能为，把氢原子的能级公式代入，得：=13.60电子伏特。电离电势：伏特第一激发能：电子伏特第一激发电势：伏特 6、某原子的两个价电子处在2p3d电子组态。问可能组成哪几种原子态?用原子态的符号表示之。已知电子间是LS耦合。5.1 原子的两个电子处在2p3d电子组态。问可能组成哪几种原子态?用原子态的符号表示之。已知电子间是LS耦合。解：因为，所以可以有如下12个组态：7、某原子的两个价电子处在2p3d电子组态。问可能组成哪几种原子态?用原子态的符号表示之。已知电子间是LS耦合。8、锌原子（Z=30）的最外层电子有两个，基态时的组态是4s4s。当其中有一个被激发，考虑两种情况：（1）那电子被激发到5s态；（2）它被激发到4p态。试求出LS耦合情况下这两种电子组态分别组成的原子状态。画出相应的能级图。从（1）和（2）情况形成的激发态向低能级跃迁分别发生几种光谱跃迁？解：（1）组态为4s5s时 ，根据洪特定则可画出相应的能级图，有选择定则能够判断出能级间可以发生的5种跃迁：所以有5条光谱线。（2）外层两个电子组态为4s4p时：，根据洪特定则可以画出能级图，根据选择定则可以看出，只能产生一种跃迁，因此只有一条光谱线。9、已知原子光谱主线系最长波长，辅线系系限波长。（1）求锂原子锂原子由基态到第一激发态的激发能；（2）锂原子基态的电离能。4.1已知锂原子光谱主线系最长波长，辅线系系限波长，求锂原子第一激发电势和电离电势。解：主线系最长波长的谱线对应跃迁为2pg2s，有：而辅线系系限对应，所以得：第一激发电势为电离电势为霍尔效应实验讲义一、 实验目的与要求1 了解产生霍尔效应的物理过程及其测量磁场的原理和方法；2 验证霍尔电流与霍尔电压的线性关系；3 测定励磁电流与霍尔电压线性关系的范围.二、 实验仪器和用具LH-A型霍尔效应实验仪器一台、HF-CF型测试仪一台、导线若干.三、 实验原理及内容和方法1. 实验原理： 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦磁力的作用引起的偏转。将半导体置于图1所示的电场中。半导体长度为，宽度为，厚度为，外磁场沿z轴方向，若半导体中通有电流，沿x轴方向，垂直于，则现在和方向，即沿y方向，出现一个横向电位差，这一现象称霍尔效应，其横向电压称霍尔电压.设有横向均匀磁场作用在一束以速度为的电子流上，运动电荷受到洛伦磁力为：. (1)其方向沿y轴负方向，造成电子流发生偏转，被推向半导体的下侧（M面），在M上形成负电荷积累，而相对上侧（N面）形成正电荷积累，使M,N面之间建立了电场，其方向沿y轴方向，两侧的霍尔电压；电子在霍尔电场中受到一个静电场力：. (2) 沿y轴正方向，它将阻碍电子相M面积聚。随着电荷的增加，电场不断增强，直到达到平衡，这时候有： . (3)设半导体薄片中电子浓度为，则有：所以霍尔电压为： . (4)式中，称为霍尔系数，它取决于材料的性质，是反映材料霍尔效应的重要参数可以知道；称为霍尔灵敏度，它取决于材料性质和几何尺寸，对于霍尔片来说是个常数，单位为. 对于选定的霍尔片，保持通过它的工作电流值不变，霍尔电压与被测的电磁感应强度成正比： . (5)2. 实验内容和方法(1) 测绘曲线，保持不变，调节霍尔元件位置使电压表值最大，调节并依次改变励磁电流和霍尔电流的方向，将霍尔电压记录在表中。(2) 测绘曲线，保持不变，调节霍尔元件位置使电压表值最大，调节并依次改变励磁电流和霍尔电流的方向，将霍尔电压记录在表中。四、误差来源及分析1 误差来源：（1）电热和温差带来的附加电压。（2）由于霍尔片表面不均匀，使电极位置不匀称，造成不等势电压。2 分析：采用换测法消除不等势电压。取电流和磁场的四种状态分别测电压得。求这四个电压绝对值的平均值即：.密立根油滴实验实验讲义一、实验目的；1、利用电视显微密立根油滴仪测量电子电荷。2、了解CCD图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。二、实验仪器：1、由油滴盒、CCD电视显微镜、电路箱、监视器等组成。2、棕油、喷油器。 三、实验原理一个质量为m，带电量为的油滴处在二块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降，由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为Vg，这时重力与阻力平衡（空气浮力忽略不计），如图1所示。根据斯托克斯定律，粘滞阻力为 图1 式中是空气的粘滞系数，是油滴的半径，这时有 图 2当在平行极板上加电压V时，油滴处在场强为的静电场中，设电场力q与重力相反，如图2所示，使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡（空气浮力忽略不计），则油滴将以匀速上升，此时速度为，则有： 又因为 由上述（）、（）、（）式可解出 为测定油滴所带电荷，除应测出、和速度、外，还需知油滴质量，由于空气中悬浮和表面张力作用，可将油滴看作圆球，其质量为 式中是油滴的密度。由（）和（）式，得油滴的半径 考虑到油滴非常小，空气已不能看成连续媒质，空气的粘滞系数应修正为 式中为修正常数，为空气压强，为未经修正过的油滴半径，由于它在修正项中，不必计算得很精确，由（）式计算就够了实验时取油滴匀速下降和匀速上升的距离相等，设都为l，测出油滴匀速下降的时间，匀速上升的时间e，则 将（）、（）、（）、（）式代入（），可得令得/V 此式是动态（非平衡）法测油滴电荷的公式。下面导出静态（平衡）法测油滴电荷的公式。调节平行极板间的电压，使油滴不动，Ve=0，即，由上式可得或者 上式即为静态法测油滴电荷的公式。为了求电子电荷，对实验测得的各个电荷求最大公约数，就是基本电荷的值，也就是电子电荷，也可以测得同一油滴所带电荷的改变量（可以用紫外线或放射源照射油滴，使它所带电荷改变），这时应近似为某一最小单位的整数倍，此最小单位即为基本电荷。四、实验步骤1、仪器调整调节仪器底座上的三只调平手轮，将水泡调平。由于底座空间较小,调手轮时如将手心向上,用中指和无名指夹住手轮调节较为方便。喷雾器内的油不可装得太满，否则会喷出很多“油”而不是“油雾”，堵塞上电极的落油孔。每次实验完毕应及时揩擦上极板及油雾室内的积油！喷油时喷雾器的喷头不要深入喷油孔内，防止大颗粒油滴堵塞落油孔。喷雾器的汽囊不耐油，实验后，将汽囊与金属件分离保管较好