光学与原子物理练习.doc

光学与原子物理练习能力测试一、选择题（至少有一个选项符合题意）1.星光闪烁是自然界中常见的一种现象，对于此种现象的解释，下列说法中正确的是（ ）A.星球在发光时本来就是间断性进行的B.是由于大气的密度随时间不断变化引起的C.是由于大气的密度随高度的不同而不同形成的D.是由于眼睛的视觉暂留现象引起的2.这张试卷白纸上印有黑字，每个人都能看得特别清楚，我们之所以能看清楚这些字的主要原因是（ ）A.白纸和黑字分别发出了不同颜色的光进入眼睛B.白光照到试卷上，白纸和黑字分别反射出白光和黑光进入眼睛C.白光照到试卷上，白纸反射出白光进入眼睛，而黑字不反光D.黑字和白纸反射光的本领强3.如图8-14-9所示，半圆形玻璃砖ACB，O为圆心，C为圆弧顶点，一束很细的平行白光束从CO方向射入玻璃砖。现保持光的入射方向不变，将玻璃砖沿顺时针方向绕O点转动，则首先在界面AB上发生全反射的应是白光中的（ ）A.红光成分，因玻璃对红光折射率较大B.红光成分，因玻璃对红光折射率较小C.紫光成分，因玻璃对紫光折射率较大D.紫光成分，因玻璃对紫光折射率较小4.看远处楼房，墙壁上清晰可见，而窗上玻璃却是“黑”的，其原因是（ ）A.墙能反光，而玻璃只能透光B.墙壁反光是漫反射，而玻璃反光是镜面反射C.墙壁反光是镜面反射，而玻璃反光是漫反射D.墙壁和玻璃反光都是镜面反射5.人看到沉在水杯底的硬币，其实看到的是（ ）A.硬币的实像，其位置比硬币实际所在位置浅B.硬币的实像，其位置即硬币的实际位置C.硬币的虚像，其位置比硬币实际所在位置浅D.硬币的虚像，其位置比硬币实际所在位置深6.下列现象中，由于全反射造成的是（ ）A.露水珠在阳光照射下格外明亮B.用光导纤维传输光信号C.能在各个方向看到黑板上的字D.在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管特别明亮7.桌面上蒙一块白布，可以改善室内照明，这是由于白布对光产生（ ）A.镜面反射B.漫反射C.全反射D.折射8.有一张人在湖边折摄的照片，因为湖水平静，岸上景物与湖中倒影在照片上十分相似，下列几种方法中哪一种不能用来正确区分真实景物与它在湖中的倒影（ ）A.倒影比真实景物略暗一些B.倒影比真实景物的清晰度略差一些C.倒影中人物排列的左右位置与折照时的真实位置正好相反D.倒影中人物的身高比真实人物略大一些9.借助于漫反射，我们才能从不同方向（ ）A.看电影B.看电视C.欣赏油画D.欣赏中秋明月二、填空题10.太空中有时会发生恒星爆炸，产生所谓超新爆炸，此时会突然变得比以前亮得多，恒星离我们很远，它的光要经过许多年才能到达地球，因此我们看到的恒星爆炸的光一定是在很多年以前发生的，从那个时候以来，光一直在向地球传播着，我们看到的恒星爆炸的光是白光，而不是在不同时间到达的各种色光，根据这一事实，你的推断是 。11.用折射率为n的玻璃做成一个玻璃镜面，用手指可以估测它的厚度，假设手指与镜面的接触点与它在镜中的像相距S，则玻璃镜面的厚度 。三、作图、论述和计算题12.（1）用简明的语言表述临界角的定义。（2）玻璃和空气相接触，试画出入射角等于临界角时的光路图，并标明临界角（3）当透明介质处在真空中时，根据临界角的定义导出透明介质的折射率n与临界角C的关系。13.同步卫星位于赤道上A点正上方，当A点可观察到日环食时，在离地面的高度H=3.6107m的同步卫星上是否可观察到日全食？用计算说明你的结论，为使计算简便，设环食带在地面上的宽度为100km，A点在环食带中心，已知日、地平均距离为r=1.51011m，太阳直径为1.4109m。14.如图8-14-10所示，山区盘山公路的路面边上一般都相等间距地镶嵌一些小玻璃球，当夜间行驶的汽车的车灯照上后显得非常醒目，以提醒司机注意，若小玻璃球的半径为R，折射率是，今有一束平行光沿直径AB方向照在小玻璃球上，试求离AB多远的入射光径折射反射折射再射出后沿原方向返回即实现“逆向反射”。15.雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象，在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n。（1）在图上画出该束光线射入水珠内径一次反射后又从水珠中射出的光路图。（2）求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。第15讲 近代物理初步能力测试一、选择题（至少有一个选项符合题意）1.一些高层建筑物外墙使用的幕墙玻璃，白天在外面的人看不清室内的物体，而室内的人却能较清楚地看见外面的景物，其原因是（ ）A.在玻璃的外表面涂有增透膜B.在玻璃的外表面涂有高反膜（即对光的反射率远大于透射率的物质）C.在玻璃的外表面涂有能大量吸收光的物质D.在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜2.下列说法中正确的是（ ）A.两种单色光在真空中的波长关系是12，则其频率关系是12B.在光电效应实验中，只要入射光的强度足够大就可以产生光电流C.太阳光谱为吸收光谱D.利用各种星星的星光，可以对星星进行光谱分析3.某种放射性元素的半衰期为；则（ ）A.经时间，放射性样品的质量变为原来的一半B.该种元素的核全部发生衰变需时间为/2C.若有10个该元素的核，则经时间，该元素的核将只剩下5个D.经时间，样品中该种元素的核有一半发生衰变4.图8-15-3为X射线管的结构示图，此X射线管正常工作时（ ）A.在E处接的是几万伏的直流高压B.从K射向A的高速粒子流为X射线C.P、Q间接的是几万伏的直流高压，且P接“-”，Q接“+”D.电源E的作用是A、K间产生加速电场5.由原子核外电子激后产生的电磁波有（ ）A.伦琴射线B.射线C.紫外线D.红外线6.用如图8-15-4所示的装置演示光电效应现象，当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为i，基改用更高频率的光照射，此时（ ）A.将电池E的极性反转，则光电管中没有光电子产生B.将电键K断开，则有电流流过电流表GC.将变阻器的触点C向b端移动，光电子到达阳极时的速度必将变小D.只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点C向a端移动，电流表G的读数必将变大7.如图8-15-5所示，用单色不照射透明标准板M来检查被检物体N的上表面的平直情况，观察到的现象如图所示条纹中的P和Q的情况，下列说法正确的是（ ）A.此为干涉条纹，它是由M的上下两表面分别反射的光波叠加而形成的B.此为干涉条纹，它是由M、N间的空气薄膜的上下两表面反射的光波叠加而形成的C.图像表明N的上表面A处向上凸起D.图像表明N的上表面B处向上凸起二、填空题8.在匀强电场中逆电场线运动的U核（U）速度减为零时若发生衰变，衰变时V与电场线垂直，衰变后当粒子沿E的方向移动位移为L时，残核在与电场平行的方向上位移L为 L，L与L方向 。9.如图8-15-6所示为竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束单色平行光的照射，则从右侧观察，将可看到 方向明暗相间的条纹，随着时间的推移，薄膜的顶角在增大，则观察到的条纹将变 。10.一束单色光，在真空中波长为6.00107m，射入折射率为1.50的玻璃中。它在此玻璃中的波长是 m，频率是 HZ。（真空中光速为3.00108ms-1）。11.质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，质子和中子结合成氘核时，发出射线，已知普朗克恒量为h，真空中光速为c，则射线的频率为 。三、论述和计算题12.如图8-15-7为伦琴射线管示意图，k为阴极钨丝，发射的电子的初速度为零，A为对阴极（阳极），当A、k之间加直流电压U=30kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，已知电子电量e=1.610-19C，质量m=0.9110-30kg，普朗克常量h=6.6310-34Js，求：（1）电子到达对阴极的速度v(取一位有效数字)。（2）由对阴极发出的伦琴射线的最短波长。（3）若Ak间的电流为10mA，那么每秒钟从阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？13.一对正负电子对撞时发生“湮灭”，转化为一对光子，已知电子质量me=9.110-31kg，不考虑电动动能，h=6.6310-34Js，则光子的频率为多少？（保留两位有效数字）14.将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。（1）若要使n=2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？（2）若用波长为200m的紫外线照射处于n=2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？（电子电量e=1.610-19C，电子质量me=0.9110-30kg）15.在距今35亿年前的太古时代、地球大气成分主要有N2、CH4、NH3、CO2、CO、H2、H2S等，O2基本没有（不及现在的亿分之一），CO2却超过现在的数百倍，地球上的水域面积远比今天的大，当时地球比今天的地球热，平均气温在38，电闪雷鸣远比今天猛烈、频繁，请回答下列问题：（1）据原始大气的成分推测，地球上出现的最早的生物的新陈代谢类型应是（ ）A.自养厌氧型B.自养需氧型C.异养厌氧型D.异养需氧型（2）我们地球上的能量主要来自太阳的辐射，而太阳内部发生的氢转化为氦的核聚变提供了能量来源，请写出这一核聚变的反应式。（3）太古时代地球中CO2含量与地球的姊妹星木星相差无几，随着时间的流逝，地球大气中CO2含量逐渐下降，你认为下降的原因有哪些？（4）今日太阳发光强度较之太古时代增强了许多，为什么地球的气温反而下降了许多？（5）减少CO2的排放量，科学家们已提出了不少办法和途径，就你所掌握的知识，请提出一些合理的方案。综合测试一、选择题（至少有一个选项符合题意）1.下列说法正确的是（ ）A.爱因斯坦论述了光的波粒二象性B.麦克斯韦首先提出光是一种电磁波C.汤姆生最早认识电子是原子组成部分D.卢瑟福确认了原子核内有质子2.如图8-1所示，天然放射性元素，放出、三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中，射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直，进入场区后发现射线和射线都沿直线前进，则射线（ ）A.向右偏B.向左偏C.直线前进D.无法判定3.在凸透镜的主轴上，距光心2倍焦距处放一点光源，在透镜另一侧距光心3倍焦距处与主轴垂直的光屏上，形成一个圆形亮斑，若将透镜的上半部分用遮光板挡住，则（ ）A.屏上圆斑的上半部消灭B.屏上圆斑仍然完整，但亮度变暗C.屏上圆斑下半部消灭D.屏上圆斑仍完整，且亮度不变4.下列物理现象中，正确的说法是（ ）海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时，发生全反射而产生的弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气时，可用分光镜观察到线状谱光电效应发出的光电子是金属表面原子的原子核发生核衰变产生的在透镜表面覆一层增透膜，可以减少元件表面上光能的反射损失A.B.C.D.5.1999年9月18日，中共中央、国务院、中央军委在人民大会堂隆重表彰研制“两弹一星”作出突出贡献的科技专家，下列核反应方程中属研究两弹的基本的核反应方程式的是（ ）A.N+HeO+HB.U+nSr+Xe+10nC.UTh+HeD.H+HHe+n6.同学们根据中学知识讨论随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面温度变化的趋势的问题中，有下列结论，请你判断哪些正确（ ）A.太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据E=mc2可知太阳质量M在不断减少B.根据F=G和F=知日地距离r将不断增大，地球环绕速度将减小，且周期T=将增大C.根据F=G和F=知日地距离r将不断减小，地球环绕速度将增大，且周期T=将减小D.由于太阳质量M不断减小，辐射光子的功率不断减小，而日地距离r增大，所以辐射到地球表面的热功率也减小，地球表面温度也半逐渐降低7.一个质子以1.0107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是（ ）A.核反应方程为AL+HSiB.核反应方程为AL+PSiC.硅原子核速度的数量极为107m/s，方向与质子的初速度方向一致D.硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子的初速度方向一致二、填空题8.如图8-2所示，A为直径10厘米瓣发光圆球，B为直径5cm的遮光板（垂直纸面），C为光屏（垂直纸面），三者中心共轴。AB相距200cm。当A的本影恰在C上消失时，CB的距离为 cm，此时半影的半径 cm。9.光子说和电磁说由E=h得到了统一，按光子说，E是一个光子的 按电磁说，是电磁波的 。10.原来静止的核X经过衰变后变为Y原子核，其核反应方程为 ，若核反应中所释放的能量全部变为反应生成物的动能，且测得反应后Y原子核的动能为E，则此次核反应中的质量亏损为 。11.如图8-3所示，平面镜M绕O点以角速度匀速转动，点光源S在O点右侧L远处，则平面镜从位置OS开始逆时针转动时间t时(转过的角度小于90)，S在平面镜中的像S与S连线转动的角速度= ，连线SS的长度随时间变化的表达式= 。三、论述、计算与作图题12.激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲。现有一红宝石激光器，发射功率为p=1.0106W，所发射的每个光脉冲持续的时间t=1.010-11s，波长为693.4nm（1nm=110-9m），问：（1）每列光脉冲的长度L是多少？（2）其中含有的光子数是多少？13.如图8-4所示，MN是水与空气的界面，一点光源S在水面以下深1.0m处，现有两条光线SA与SB射向水面，水面以上为空气，已知OSA=37，OSB=53，水的折射率为n=(sin37=0.60,sin53=0.80,arcsin=4836)。（1）用作图法画出光线SA和SB的反射光线和及其反向延长线与SO连线上的交点位置。（2）求反射光线的反向延线与SO连线上交点S1与O点的距离S1O。（3）求折射光线的反向延长线与SO连线上交点S2与O点的距离S2O。14.为确定爱因斯坦质能关系方程E=mc2的正确性，设计了如下实验：用动能为E1=0.9MeV的质子去轰击静止的锂核Li生成两个粒子，测得这两个粒子的动能之和为E=19.9MeV。（1）写出该核反应方程。（2）计算核反应过程中释放出的能量E。（3）通过计算说明E=mc2的正确性（计算中质子、粒子和锂核Li的质量分别取：mp=1.0073u,ma=4.0015u,mLi=7.0160u）。15.U裂变生成Ba和Kr，已知U、Ba和Kr的中子的质量分别为235.0439u、140.9139u、91.8973u和1.0089u,(1u=931.5MeV)（1）写出U裂变反应方程，并计算一个U裂变时放出的核能。（2）我国秦山核电一期工程功率为3.0105KW，设U能完全裂变，产生的核能最终有50%转化为电能，以上述裂变反应来估算，电站一年要消耗U含量为4%的浓缩铀的质量（取两位有效数字，每年有效发电日为320天）。参考答案第14讲 几何光学1.B 2.C 3.C 4.B 5.C 6.A、B、D 7.B 8.D 9.A、C、D 10.各种色光在真空中传播速度相同。 11. 12.略 13.能看到日全食，同步卫星处有月球影内 14.R15.（1）光路图如图所示（2）以i，r表示入射光的入射角、折射角，曲折射定律sini=nsinr以1、2、3表示每一次偏转的角度，如图所示，由反射定律、折射定律和几何关系可知sini=1=i-r2=-2r3=i-r由以上各式解得1=sin-1-sin-12=-2sin-13=sin-1-sin-1说明 注意正确作出光路图，并利用平面几何和三角形知识进行求解。第15讲 近代物理初步1.B 2.A、C 3.D 4.C 5.A、C、D 6.B 7.B、D 8.，相同 9.水平，密 10.4.0010-7,5.001014 11.12.解析 （1）据动能定理得qU=mv2v=1108ms-1（2）若一个电子动能全部变为一个伦琴射线光子能量则qU=mv2=hmin=4.110-11m（3）设一个电子与对阴极撞击产生一个光子，则光子数即阴极发射的电子数为：n=6.251016个说明 本题作了理想化处理，即一个电子的全部动能传给一个伦琴射线光子。物理光学有关问题涉及数值较大和较小，所以必须先进行字母公式运算并简化然后再代入数值进行计算。13.解析 据爱因斯坦质能方程：2mec2=2h=Hz=1.21020Hz说明 进行这类运算时应注意单位的标准化，并对指数进行正确的运算。14.解析 （1）n=2激发态氢原子具有能量E2=1.610-19J要使它成为自由电子，起码要使它能量增加0Jh=E20=8.211014Hz（2）若入射光子频率大于8.211014Hz，则光子提供能量除使电子电离外还将给电子留有一定动能h1=h0+mv2U=1.0106ms-1说明 用电磁波照射使氢原子发生能级跃迁，一个光子只能全部被氢原子吸收，光子是量子化的，除使氢原子电离，否则只能吸收符合氢原子能级差频率的光子，若用电子与氢原子的碰撞让氢原子获得能量，电子可能只向氢原子传递部分动能，不受光子量子化的限制。15.解析 （1）C （2）4HHe+2+e （3）一是地球上的岩石风化固定了一定量的CO2,二是生命现象的出现，植物的光合作用过程超过了它们的呼吸过程，固定了一部分CO2 （4）大气中CO2含量逐渐下降，温室效应减弱，加上大气中尘埃增多，反射回太空中的阳光增多 （5）加速CO2合成材料的开发；开辟新能源，代替化石燃料；开辟CO2新用途；开发新的植物品种，增强地球上的光合作用。综合测试1.