光学与原子物理(答案).doc

光学与原子物理试题集锦1、 如图所示，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是（ C ） A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 解：利用全反射棱镜使入射光线偏折180，光线应该从斜边入射，在两个直角边上连续发生两次全反射。所以选C。2、(04吉林理综)下面是四种与光有关的事实：( B )用光导纤维传播信号用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度一束白光通过三棱镜形成彩色光带水面上的油膜呈现彩色其中，与光的干涉有关的是A B C D3、(05北京)在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是 ( C ) 光的折射现象、色散现象光的反射现象、干涉现象光的衍射现象、偏振现象光的直线传播现象、光电效应现象4、(05河北)图示为一直角棱镜的横截面，bac=90，abc=60。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考虑原入射光在abcobc面上的反射光，则有光线 ( BD )从ab面射出从ac面射出从bc面射出，且与bc面斜交D从bc面射出，且与bc面垂直5、06全国卷I.15 红光和紫光相比，A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【答案】：B【解析】：在电磁波谱中，紫光的频率比红光高，由爱因斯坦的光子说可知，紫光的能量较大；由于紫光的频率高，故紫光在同介质中的折射率较大，由n可知，在同一介质中，紫光传播速度较小，而红光传播速度较大；由以上分析得，正确选项为B。【备考提示】：本题涉及电磁波谱、折射率与频率的关系、折射率与光速的关系、爱因斯坦光子说等知识，求解时分清折射率大小是解题的关键。6、06北京卷.16 水的折射率为n，距水面深h处有一个点光源，岸上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的直径为A.2 h tan(arcsin) B.2 h tan(arcsinn) C.2 h tan(arccos) D.2 h cot(arccosn)【答案】：AAChrO【解析】：岸上的人看到水面被光照亮是因为光线从水面射出后进入人的眼睛。光线在水面上发生了折射。如图所示，设光线OA在界面上恰好发生全反射，则sinC，由几何关系可知：tanC=，所以rhtan(arcsin)，故其直径d2r2htan(arcsin)。【备考提示】：本题涉及了全反射知识，求解时要利用图形，结合几何关系去处理，同时也要注意对临界条件光线的分析。考查了考生应用数学知识分析物理问题的能力。7、06天津卷.15 空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示。方框内有两个折射率n=1.5的玻璃全反射棱镜。图2给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1效果的是【答案】：B【解析】：从光线的出射方向可以看出，a光垂直下框射出，b光线垂直上框射出，只有B图能满足上述情况【备考提示】：考查了全反射棱镜的知识，对这类问题的处理，要结合简单的作图分析。题20图8、06重庆卷.20 OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如题20所示。由此可知A棱镜内a光的传播速度比b光的小B棱镜内a光的传播速度比b光的大 C. a光的波长长比b光的长Da光的频率长比b光的高【答案】：BD【解析】：根据对称性可知：a、b分别在界面处入射角相等，由于a未发生发生全反射，说明a光对应的临界角大，根据sinC，v，棱镜内a光的传播速度比b光的大，根据可得，。故应选择BD。【备考提示】：本题涉及了全反射的条件、折射定律、折射率与频率的关系、传播速度与折射率的关系等，考查了考生的综合能力、应用物理知识分析解决的能力、推理能力等。9、06广东物理卷.7 两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了图2所示的折射现象（）。下列结论中正确的是A光束b的频率比光束a低B在水中的传播速度，光束a比光束b小C水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大【答案】：C【解析】：由 n知，b的折射率较大，则b的频率较大，在同种介质传播速度较小，对同种介质的临界角较小。所以选项 C正确。有些考生弄不清光的折射 率、频率、光速、临界角的对应关系，得出错误的答案。属于中等难度题。【备考提示】：本题涉及折射率、全反射等知识，光的折射率、频率、光速、临界角的对应关系需清楚。10、06广东大综.30 有关光和光纤通信，下列说法正确的是 A光子的波长越长，它的能量越大 B光纤通信运用了光的全反射原理 C光照射在金属板上，就会产生光电效应 D多路话音信号在光纤中传输会相互干扰【答案】：B【解析】：光子的能量Ehh，所以其波长越长，能量越小；光导纤维由内芯与外套组成，内芯折射率大，其原理是光的全反射；只有大于金属极限频率的光，才能从金属中打出光电子；由音频信号的独立性可知，其在光纤中传输不会互相干扰。故正确选项为B。【备考提示】：本题涉及光子能量、光纤通信、光电效应等知识，考查了考生对基础的认识和了解。11、(98上海)下列实验中，能证实光具有粒子性的是（ A ）A光电效应实验B光的双缝干涉实验 C光的圆孔衍射实验D粒子散射实验12、有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有（ BD ） A.只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振B.只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振C.自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光D.除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光 解：机械能中的横波能发生偏振。自然光不一定非要通过偏振片才能变为偏振光。本题应选BD。13、(04山东理综)下表给出了一些金属材料的逸出功。材料铯钙镁铍钛逸出功(10-19J)3.04.35.96.26.6现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（ A ）(普朗克常量h = 6.610-34Js，光速c = 3.00108m/s)A2种 B3种 C4种 D5种14、(00天津)图为射线管的结构示意图，为灯丝是源，要使射线管发出射线，须在、两电极间加上几万伏的直流高压。( D )（A）高压电源正极应接在点，射线从极发出（B）高压电源正极应接在点，射线从极发出（C）高压电源正极应接在点，射线从极发出（D）高压电源正极应接在点，射线从极发出15、(03上海)在右图所求的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ AC ）AA光的频率大于B光的频率。BB光的频率大于A光的频率。C用A光照射光电管时流过电流表 G的电流方向是a流向b。D用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a。16、06全国卷II.19 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0，A当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0 C当照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功D当照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍【答案】：AB【解析】：由爱因斯坦光电效应方程Ekm=hW、逸出功Wh0知，当入射光频率为20时，一定能产生光电子，其最大初动能Ekm=2 h0h0h0，故A、B正确，D错误；逸出功与金属材料有关，与入射光频率无关，故C错。【备考提示】：本题涉及光电效应方程、逸出功等知识，在掌握知识的同时，要学会利用基础知识去解决实际问题。17、06四川卷.15 现有a、b、c三束单光abc。用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定Aa光束照射时，不能发生光电效应Bc光束照射时，不能发生光电效应Ca光束照射时，释放出的光电子数目最多Dc光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小【答案】：A【解析】：根据公式，则三束单色光的频率大小关系为：，当入射光的频率单色光不能，c单色光可以。根据光电效应方程可得用c单色光照射时，释放出的光电子的最大初动能最大。a光未发生光电效应，不能释放出光电子。因而，答案应选A【备考提示】：本题涉及了光速、频率、波长的关系和光电效应规律、光电效应方程等知识，考查了考生运用基础知识综合分析问题的能力。18、06上海卷.6 人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是 （A）牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的 （B）光的双缝干涉实验显示了光具有波动性（C）麦克斯韦预言了光是一种电磁波 （D）光具有波粒两象性.【答案】：BCD【解析】：光的衍射和干涉是波的特有现象，爱因斯坦的光子和牛顿的微粒除了都是粒子之外，并无任何相同之处。光子不是牛顿所描绘的那种遵循经典力学运动定律的微粒。VAPK【备考提示】：爱因斯坦的光子和牛顿的微粒除了都是粒子之外，并无任何相同之处。光子不是牛顿所描绘的那种遵循经典力学运动定律的微粒。近代物理部分中的典型史实要求学生必须牢记。这也是体现学生情感、态度、价值观的题型。19、如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为光A电子KVG光电管A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV 解：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6eV。由EK= h-W可知W=1.9 eV。选A。 20、09江苏卷.6 研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极 K发射后将向阳极A作减速运动。光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出。当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0。在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是光强I和频率一定时，光电流i反向电压U的关系iUO(C)I光强I和频率一定时，光电流i与产生光电子的时间的关系tO(D)10-9反向电压和频率一定时，光电流I与光强I的关系iIO(A)截止电压U0与频率的关系U0O(B)【答案】：B【解析】：由光电效应规律可知，光电流的强度与光强成正比，光射到金属上时，光电子的发射是瞬时的，不需要时间积累，故A、D图象正确；从金属中打出的光电子，在反向电压作用下作减速运动，随着反向电压的增大，到达阳极的电子数减少，故C图象正确；由光电效应方程可知：hh0Ekm，而eU0Ekm，所以有hh0eU0，由此可知，B图象错误。【备考提示】：本题涉及了光电效应规律、光电效应方程、动能定理等知识，考查了考生的阅读能力、识图能力和从图中提取有价信息的能力。21、06上海物理卷.7 卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（A）原子的核式结构模型 （B）原子核内有中子存在 （C）电子是原子的组成部分 （D）原子核是由质子和中子组成的【答案】：A【解析】：英国物理学家卢瑟福的粒子散射实验的结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原方向前进，但有少数粒子发生较大的偏转。粒子散射实验只发现原子可以再分，但并不涉及原子核内的结构。查德威克在用粒子轰击铍核的实验中发现了中子，卢瑟福用粒子轰击氮核时发现了质子。【备考提示】：本题涉及了粒子的散射实验，考查了物理学家对科学的贡献和实事求是、积极探索的精神。22、(04上海)下列说法中正确的是（ CD ）A玛丽居里首先提出原子的核式结构学说。B卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子。C查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子。D爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说。23、06广东物理卷.3 下列说法正确的是A康普顿发现了电子B卢瑟福提出了原子的核式结构模型C贝史勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象D伦从今琴发现了X射线【答案】：BCD【解析】：康普顿发现了康普顿效应， 汤姆孙发现了电子， 卢瑟福提出了原子的核式结构模型， 贝史勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，伦从今琴发现了X射线。所以答案为 BCD， 有的考生不熟悉物理学史，有的考生不知道伦琴就是伦从今琴，导致错选或漏选。属于容易题。【备考提示】：本题通过历史史实考查考生对科学的认识，以及对科学家的了解，培养考生探索科学的正确态度。24、(96)根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( D )。(A)原子的能量增加，电子的动能减少(B)原子的能量增加，电子的动能增加(C)原子的能量减少，电子的动能减少(D)原子的能量减少，电子的动能增加25、(97)在卢瑟福的a粒子散射实验中，有少数a粒子发生大角度偏转，其原因是（A ）（A）原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 （B）正电荷在原子中是均匀分布的 （C）原子中存在着带负电的电子 （D）原子只能处于一系列不连续的能量状态中 26、(00上海)有关、三种射线，下列说法中正确的是（ C ）（A）射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强（B）射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力（C）射线一般伴随着或射线产生，它的穿透能力最强（D）射线是电磁波，它的穿透能力最弱27、(01上海)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（ ACD ）（A）原子的中心有个核，叫做原子核（B）原子的正电荷均匀分布在整个原子中（C）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里（D）带负电的电子在校外绕着核旋转28、06广东物理卷.5 据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是A“人造太阳”的核反应方程是B“人造太阳”的核反应方程是C“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是D“人造太阳”核能大小的计算公式是【答案】：AC【解析】：释放的能量大小用爱因斯坦的质能方程计算。有的考生不能区分裂变和聚变，得出错误的答案 B。属于容易题。【备考提示】：本题以“人造太阳”为背景立意命题，考查了考生利用所学知识分析、推理物理问题的能力。29、(05北京)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”。对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是 （ D ） E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比根据E=mc2可以计算核反应中释放的核能一个中子核一个质子结合成氘核使，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能30、(05上海)卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为下列说法中正确的是（ AC ）（A）通过此实验发现了质子（B）实验中利用了放射源放出的射线（C）实验中利用了放射源放出的射线（D）原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒31、06全国卷I.14 某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子。由此可知A.A=7，Z3 B.A=7，Z4 C.A=8，Z3 D.A=8，Z4【答案】：A【解析】：其核反应方程为：，由核反应中的质量数守恒和电荷数守恒可知：A1=42，Z221，得：A7，Z3。【备考提示】：本题涉及核反应方程和反应过程中的两个守恒，考查了考生对基础的掌握程度。32、06全国卷II.14 现有三个核反应：下列说法正确的是A是裂变，是衰变，是聚变B是聚变，是裂变，是衰变C衰变，裂变，聚变D是衰变，是聚变，是裂变【答案】：C【解析】：原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变，衰变是指原子核自发放出粒子和粒子等变成新的原子核的变化，如本题中的核反应；原子核的人工转变是指用高速粒子轰击原子核使之变成新的原子核的变化；裂变是重核分裂成质量较小的核，如核反应；聚变是轻核结合成质量较大的核，如；综上所述，选项C正确。【备考提示】：本题涉及到原子核的裂变、衰变、和聚变，考查了考生对这些核反应的理解和区别。33、06天津卷.18 一个原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为，则下列说法正确的是AX是原子核中含有86个中子BX是原子核中含有141个核子C因为裂变释放能量，根据Emc2，所以裂变后的总质量数增加D因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少【答案】：A【解析】：由质量数守恒和电荷数守恒知：2351a9421，92b38，解得：a =140, b =54，其中a是X的质量数，b为X的电荷数，X核中的中子数为：ab1405486，由此可知A选项对，B选项错；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减小，但质量数守恒，故C、D均错。【备考提示】：本题考查考生用两个守恒解决核反应问题的能力，同时还应注意质量与质量数的不同。34、06四川卷.16 某核反应方程为。已知的质量为2.0136u，的质量为3.0180，质量为4.0026u，x的质量为1.0087u。则下列说法中正确是 Ax是质子，该反应释放能量Bx是中子，该反应释放能量 Cx是质子，该反应吸收能量Dx是中子，该反应吸收能量【答案】：B【解析】：设x的质量数为a，核电荷数为b，则由质量数守恒和电荷数守恒知：234+a，112b所以a1，b0，x的质量数这1，质子数为0，即为中子，根据核反应中电荷数和质量数守恒可得：根据m2.0136u3.0180 u4.0026u1.0087u0.0203 u，E=mc20，该核反应释放能量。故选择B。【备考提示】：核反应方程的书写，应注意对两个守恒方程的理解和应用，对能量的判断，是看核反应前、后的质量变化，应注意的是质量数守恒并非质量不变。35、06重庆卷.17 是一种半衰期为5730年的放射性同位素。若考古工作者探测某古木中的含量为原来的，则该古树死亡时间口中距今大约为A22920年 B11460年C. 5730年D2865年【答案】：B【解析】：正在生长的植物中C的含量是稳定，死亡后发生衰变，C含量在降低。剩余C与原来C的个数比：，t为死亡时间，T为半衰期。由题意：所以：t57302年11460年。【备考提示】：本题考查应用物理知识解决实际问题的能力，考查考生对半衰期的理解。36、06北京卷.13 目前核电站利用的核反应是A.裂变，核燃料为铀 B.聚变，核燃烧为铀C.裂变，核燃烧为氘 D.聚变，核燃料为氘【答案】：A【解析】：目前核电站使用的裂变材料是铀，铀在地壳中的含量很高，铀发生裂变反应产生大量的热量，推动气轮机发电。【备考提示】：考查了裂变反应的应用，题目虽简单，但提示我们，在学习过程中要注意与实际相联系。37、06江苏物理卷.4 氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV3.11eV，下列说法错误的是 A处于n = 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 E/eV0-0.85-1.51-3.4-13.6n4321B大量氢原子从高能级向n = 3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应 C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光 D大量处于n4是能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光【答案】：D【解析】：要使处于n3能级的氢原子电离，其光子的能量必须大于或等于1.51eV，而紫外线光子的能量大于3.11eV，故能使n=3能级的氢原子电离；大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子在红外线区，故具有显著的热效应；大量氢原子由n=4能级向低能级跃迁时，可能放出6种不同频率的光，由以上分析可知D选项错误。【备考提示】：本题涉及氢原子及氢原子能级跃迁的知识，对多个知识点的综合考查，考查了考生分析和推理问题的能力。38、(04北京理综) 氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基太氦离子吸收而发生跃迁的是（ B ） A. 40.8eV B. 43.2eV C. 51.0eV D. 54.4eV 39、(04吉林理综)现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的。（ A ）A2200 B2000 C1200 D24 0040、(04江苏)雷蒙德戴维斯因研究来自太阳的电子中徽子(ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖他探测中徽子所用的探测器的主体是一个贮满615t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶电子中微子 可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为 已知核的质量为36.95658u，核的质量为36.95691u， 的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为（ A ） A. 0.82 MeV B. 0.31 MeV C. 1.33 MeV D. 0.51 MeV41、(04江苏)若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子 跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离实验测得从214Po原子的K,L、M层电离出的电子的动能分别为Ek=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV则可能发射的特征X射线的能量为（AC）A. 0.013MeV B. 0.017MeV C. 0.076MeV D. 0.093MeV42、