大学物理复习-波动光学基础训练

期末大学物理复习题光学一选择题1.在双缝干涉实验中，光的波长为600nm(1nm＝10－9m)，双缝间距为2mm，双缝与屏的间距为300cm．在屏上形成的干涉图样的明条纹间距为(A)0.45mm．(B)0.9mm．(C)1.2mm(D)3.1mm．［B］2.在双缝干涉实验中，屏幕E上的P点处是明条纹．若将缝S2盖住，并在S1S2连线的垂直平分面处放一高折射率介质反射面M，如图所示，则此时(A)P点处仍为明条纹．(B)P点处为暗条纹．(C)不能确定P点处是明条纹还是暗条纹．(D)无干涉条纹．［B］3.两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射．若上面的平玻璃以棱边为轴，沿逆时针方向作微小转动，则干涉条纹的(A)间隔变小，并向棱边方向平移．(B)间隔变大，并向远离棱边方向平移．(C)间隔不变，向棱边方向平移．(D)间隔变小，并向远离棱边方向平移．［A］4.若把牛顿环装置(都是用折射率为1.52的玻璃制成的)由空气搬入折射率为1.33的水中，则干涉条纹(A)中心暗斑变成亮斑．(B)变疏．(C)变密．(D)间距不变．［C］5.如图所示，平板玻璃和凸透镜构成牛顿环装置，全部浸入n＝1.60的液体中，凸透镜可沿移动，用波长＝500nm(1nm=109m)的单色光垂直入射．从上向下观察，看到中心是一个暗斑，此时凸透镜顶点距平板玻璃的距离最少是(A)156.3nm(B)148.8nm(C)78.1nm(D)74.4nm(E)0［C］6.在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽，其他条件不变，则中央明条纹(A)宽度变小．(B)宽度变大．(C)宽度不变，且中心强度也不变．(D)宽度不变，但中心强度增大．［A］7.波长=550nm(1nm=10−9m)的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10-4cm的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为(A)2．(B)3．(C)4．(D)5．［B］8.某元素的特征光谱中含有波长分别为1＝450nm和2＝750nm(1nm＝10-9m)的光谱线．在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2的谱线的级数将是(A)2，3，4，5．．．．．．(B)2，5，8，11．．．．．．(C)2，4，6，8．．．．．．(D)3，6，9，12．．．．．．［D］9.如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为(A)I0/8．(B)I0/4．(C)3I0/8．(D)3I0/4．［A］10.一束光是自然光和线偏振光的混合光，让它垂直通过一偏振片．若以此入射光束为轴旋转偏振片，测得透射光强度最大值是最小值的5倍，那么入射光束中自然光与线偏振光的光强比值为(A)1/2．(B)1/3．(C)1/4．(D)1/5．［A］11.一束自然光自空气射向一块平板玻璃(如图)，设入射角等于布儒斯特角i0，则在界面2的反射光(A)是自然光．(B)是线偏振光且光矢量的振动方向垂直于入射面．(C)是线偏振光且光矢量的振动方向平行于入射面．(D)是部分偏振光．［B］二填空题12.图a为一块光学平板玻璃与一个加工过的平面一端接触，构成的空气劈尖，用波长为的单色光垂直照射．看到反射光干涉条纹(实线为暗条纹)如图b所示．则干涉条纹上A点处所对应的空气薄膜厚度为e＝________．13.惠更斯－菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元所发出的子波在观察点P的干涉(或答“相干叠加”)，决定了P点的合振动及光强．14.波长为的单色光垂直入射在缝宽a=4的单缝上．对应于衍射角=30°，单缝处的波面可划分为_____4____个半波带．15.一束自然光通过两个偏振片，若两偏振片的偏振化方向间夹角由转到，则转动前后透射光强度之比为自然光以布儒斯特角i0从第一种介质(折射率为n1)入射到第二种介质(折射率为n2)内，则tgi0＝n2/n1．三计算题17.在牛顿环装置的平凸透镜和平玻璃板之间充以折射率n＝1.33的液体(透镜和平玻璃板的折射率都大于1.33)．凸透镜曲率半径为300cm，用波长＝650nm(1nm=10-9m)的光垂直照射，求第10个暗环的半径(设凸透镜中心刚好与平板接触，中心暗斑不计入环数)．R2＝r2＋(R-r)2r2=2Re–e2略去e2，则2分暗环：2ne＋＝(2k＋1)2e＝(k＝0，1，2，…)k＝10r＝0.38cm18.在Si的平表面上氧化了一层厚度均匀的SiO2薄膜．为了测量薄膜厚度，将它的一部分磨成劈形(示意图中的AB段)．现用波长为600nm的平行光垂直照射，观察反射光形成的等厚干涉条纹．在图中AB段共有8条暗纹，且B处恰好是一条暗纹，求薄膜的厚度．(Si折射率为3.42，SiO2折射率为1.50)2ne＝(2k＋1)，(k＝0，1，2，…)A处为明纹，B处第8个暗纹对应上式k＝7＝1.5×10-3mm19.两块平板玻璃，一端接触，另一端用纸片隔开，形成空气劈形膜．用波长为的单色光垂直照射，观察透射光的干涉条纹．(1)设A点处空气薄膜厚度为e，求发生干涉的两束透射光的光程差；(2)在劈形膜顶点处，透射光的干涉条纹是明纹还是暗纹？解：(1)=2e–0=2e(2)顶点处e＝0，∴＝0，干涉加强是明条纹．20.波长范围在450～650nm之间的复色平行光垂直照射在每厘米有5000条刻线的光栅上，屏幕放在透镜的焦面处，屏上第二级光谱各色光在屏上所占范围的宽度为35.1cm．求透镜的焦距f．(1nm=10-9m)解：光栅常数d=1m/(5×105)=2×105m． 设1=450nm，2=650nm,则据光栅方程，1和2的第2级谱线有dsin1=21；dsin2=22据上式得：1=sin121/d＝26.74°2=sin122/d＝40.54°第2级光谱的宽度x2x1=f(tg2tg1)∴透镜的焦距f=(x1x2)/(tg2tg1)＝100cm．量子物理一选择题1.用频率为的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为EK；若改用频率为2的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：(A)2EK．.(B)2h-EK．(C)h-EK．(D)h+EK．［D］2.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［B］3.光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率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．［C］4.若粒子(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，则粒子的德布罗意波长是(A)．(B)．(C)．(D)．［A］5.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．［A］7.关于不确定关系(，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).［C］8.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D2倍．(B)增大2D倍．(C)增大D倍．.(D)不变．［D］二填空题9.波长为Å的X光光子的质量为2.21×10-32kg．(h=6.63×10-34J·s)10.在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|Ua|与入射光频率的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率0=____5×1014_Hz；逸出功A=____2__eV．11.已知某金属的逸出功为A，用频率为的光照射该金属能产生光电效应，则该金属的红限频率=_____A/h____，>，且遏止电势差|Ua|=________．12.静止质量为me的电子，经电势差为U12的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长＝_________．13.设描述微观粒子运动的波函数为，则表示_粒子在t时刻在(x，y，z)处出现的概率密度；须满足的条件是_____________单值、有限、连续；其归一化条件是_______．热力学、分子运动论一选择题1.一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m．根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的平均值(A)．(B)．(C)．(D)0．［D］2.一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m．根据理想气体分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的平均值(A)．(B)．(C)．(D)0．［D］3.下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？［B］4.在一封闭容器中盛有1mol氦气(视作理想气体)，这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A)压强p．(B)体积V．(C)温度T．(D)平均碰撞频率．［B］5.图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程，其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程，图(a)和(b)则为半径不等的两个圆．那么：C(A)图(a)总净功为负．图(b)总净功为正．图(c)总净功为零．(B)图(a)总净功为负．图(b)总净功为负．图(c)总净功为正．(C)图(a)总净功为负．图(b)总净功为负．图(c)总净功为零．(D)图(a)总净功为正．图(b)总净功为正．图(c)总净功为负．6.一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J．则经历acbda过程时，吸热为(A)–1200J．(B)–700J．(C)–400J．(D)700J．［B］7.如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a(压强p1=4atm，体积V1=2L)变到状态b(压强p2=2atm，体积V2=4L)．则在此过程中：(A)气体对外作正功，向外界放出热量．(B)气体对外作正功，从外界吸热．(C)气体对外作负功，向外界放出热量．(D)气体对外作正功，内能减少．［B］8.如图所示，一定量的理想气体，沿着图中直线从状态a(压强p1=4atm，体积V1=2L)变到状态b(压强p2=2atm，体积V2=4L)．则在此过程中：(A)气体对外作正功，向外界放出热量．(B)气体对外作正功，从外界吸热．(C)气体对外作负功，向外界放出热量．(D)气体对外作正功，内能减少．［B］二填空题9.分子热运动自由度为i的一定量刚性分子理想气体，当其体积为V、压强为p时，其内能E＝10.图示的两条曲线分别表示氦、氧两种气体在相同温度T时分子按速率的分布，其中(1)曲线I表示____氧____气分子的速率分布曲线；曲线II表示____氦____气分子的速率分布曲线．(2)画有阴影的小长条面积表示_____速率在v→v＋△v范围内的分子数占总分子数的百分率．(3)分布曲线下所包围的面积表示__速率在0→∞整个速率区间内的分子数的百分率的总和_________________11.某气体在温度为T=273K时，压强为p=1.0×102atm，密度=1.24×102kg/m3，则该气体分子的方均根速率为___295____．(1atm=1.013×105Pa)12.一定量的某种理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高为原来的2倍;再经过等压过程使其体积膨胀为原来的2倍，则分子的平均自由程变为原来的____2______倍．13.如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为S1和S2，那么如果气体的膨胀过程为a─1─b，则气体对外做功W＝___S1+S2_____；如果气体进行a─2─b─1─a的循环过程，则它对外做功W＝____S1___________．14.有1mol刚性双原子分子理想气体，在等压膨胀过程中对外作功W，则其温度变化T＝______W/R____；从外界吸取的热量Qp＝____________．三计算题15.一定量的理想气体，由状态a经b到达c．(如图，abc为一直线)求此过程中气体对外作的功；气体内能的增量；气体吸收的热量．(1atm＝1.013×105Pa)解：(1)气体对外作的功等于线段下所围的面积W＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×103J＝405.2J(2)由图看出PaVa=PcVc∴Ta=Tc内能增量．(3)由热力学第一定律得Q=+W=405.2J．16.如图所示，有一定量的理想气体，从初状态a(p1,V1)开始，经过一个等体过程达到压强为p1/4的b态，再经过一个等压过程达到状态c，最后经等温过程而完成一个循环．求该循环过程中系统对外作的功W和所吸的热量Q．解：设c状态的体积为V2，则由于a，c两状态的温度相同，p1V1=p1V2/4故V2=4V1循环过程ΔE=0,Q=W．而在a→b等体过程中功W1=0．在b→c等压过程中功W2=p1(V2－V1)/4=p1(4V1－V1)/4=3p1V1/4在c→a等温过程中功W3=p1V1ln(V2/V1)=p1V1ln4∴W=W1+W2+W3=[(3/4)－ln4]p1V1Q=W=[(3/4)－ln4]p1V1振动一选择题1.如图所示，在一竖直悬挂的弹簧下系一质量为m的物体，再用此弹簧改系一质量为4m的物体，最后将此弹簧截断为两个等长的弹簧并联后悬挂质量为m的物体，则这三个系统的周期值之比为(A)1∶2∶．(B)1∶∶2．(C)1∶2∶．(D)1∶2∶1/4．［C］2.把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为(A)．(B)/2．(C)0．(D)．［C］3.一质点作简谐振动，已知振动频率为f，则振动动能的变化频率是(A)4f.(B)2f.(C)f.(D).(E)f/4［B］4.一弹簧振子作简谐振动，当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的1/4时，其动能为振动总能量的(A)7/16.(B)9/16.(C)11/16.(D)13/16.(E)15/16.［E］5.在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为（为波长）的两点的振动速度必定(A)大小相同，而方向相反．(B)大小和方向均相同．(C)大小不同，方向相同．(D)大小不同，而方向相反．［A］6.一横波沿x轴负方向传播，若t时刻波形曲线如图所示，则在t+T/4时刻x轴上的1、2、3三点的振动位移分别是(A)A，0，-A.(B)-A，0，A.(C)0，A，0.(D)0，-A，0.［B］7.一平面简谐波沿x轴负方向传播．已知x=b处质点的振动方程为，波速为u，则波的表达式为：(A)．(B)．(C)．(D)．［C］8.一平面简谐波在弹性媒质中传播时，某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处，则它的能量是(A)动能为零，势能最大．(B)动能为零，势能为零．(C)动能最大，势能最大．(D)动能最大，势能为零．［B］二填空题9.一质点作简谐振动．其振动曲线如图所示．根据此图，它的周期T=____3.43__，用余弦函数描述时初相=______-2/3______．