2025年大学物理实验A（量子物理基础实验）试题及答案

2025年大学物理实验A（量子物理基础实验）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填写在括号内。1.在光电效应实验中，以下关于光电流的说法正确的是（）A.光电流大小只与光的强度有关B.光电流大小只与光的频率有关C.当光强一定时，光电流随光频率增大而增大D.当光频率一定时，光电流随光强增大而增大2.对于黑体辐射，维恩位移定律描述的是（）A.黑体辐射的总能量与温度的关系B.黑体辐射的峰值波长与温度的关系C.黑体辐射的频率分布与温度的关系D.黑体辐射的强度与温度的关系3.康普顿效应中，散射光波长的变化与以下哪个因素有关（）A.入射光的强度B.入射光的频率C.散射角D.散射物质的种类4.电子的德布罗意波长与以下哪个物理量成反比（）A.电子的质量B.电子的速度C.普朗克常量D.电子的电荷量5.以下哪种现象不能用经典物理理论解释（）A.光电效应B.黑体辐射C.光的干涉D.康普顿效应6.量子力学中，描述微观粒子状态的波函数必须满足的条件是（）A.归一化B.连续性C.单值性D.以上都是第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共20分）答题要求：本大题共4空，每空5分。请将正确答案填写在横线上。1.光电效应的实验规律之一是存在______，它的大小与入射光的频率有关。2.黑体辐射的斯特藩-玻尔兹曼定律表明黑体辐射的总能量与______成正比。3.康普顿散射中，光子与电子碰撞后，光子的能量______，动量______。（填“增大”“减小”或“不变”）（二）简答题（共15分）答题要求：简要回答问题，条理清晰，语言简洁。简述光电效应的实验规律。（三）计算题（共15分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。已知电子的质量为\(m=9.11×10^{-31}kg\)，速度为\(v=5×10^6m/s\)，求电子的德布罗意波长。（普朗克常量\(h=6.63×10^{-34}J·s\)）（四）材料分析题（共15分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：在研究黑体辐射时，经典物理理论遇到了严重的困难。瑞利-金斯公式在高频区域出现了“紫外灾难”，与实验结果严重不符。普朗克提出了量子假说，成功地解释了黑体辐射现象。问题：请分析经典物理理论在解释黑体辐射时遇到困难的原因，并说明普朗克量子假说的主要内容。（五）综合论述题（共15分）答题要求：结合所学知识，对量子物理基础实验的重要意义进行论述。答案：第I卷：1.D2.B3.C4.B5.AD6.D第II卷：（一）1.截止频率2.温度的四次方3.减小减小（二）光电效应的实验规律：1.存在截止频率，只有当入射光频率大于截止频率时，才会产生光电流。2.光电流的大小与入射光的强度成正比。3.光电子的最大初动能与入射光频率成正比，与入射光强度无关。4.光电效应具有瞬时性，光照射到金属表面时，几乎立即产生光电流。（三）根据德布罗意波长公式\(\lambda=\frac{h}{p}\)，动量\(p=mv\)，则\(\lambda=\frac{h}{mv}=\frac{6.63×10^{-34}}{9.11×10^{-31}×5×10^6}m≈1.45×10^{-10}m\)。（四）经典物理理论在解释黑体辐射时遇到困难的原因是：经典理论认为能量是连续变化的，在高频区域会导致辐射能量趋于无穷大，与实验结果矛盾。普朗克量子假说的主要内容是：能量是不连续的，只能取一系列分立的值，这些分立的能量值称为能量子，频率为\(\nu\)的能量子为\(h\nu\)，其中\(h\)为普朗克常量。（五）量子物理基础实验具有极其重要意义。它突破了经典物理的局限，揭示了微观世界的奇特规律。光电效应实验让我们认识到光的粒子性，为量子力学发展奠定基础。黑体辐射实验促使普朗克提出量子假说，开启量