2025 年大学物理学（原子物理学）试题及答案

2025年大学物理学（原子物理学）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.关于原子的核式结构模型，以下说法正确的是（）A.原子中绝大部分正电荷和几乎全部质量都集中在很小的核上B.电子在核外绕核做匀速圆周运动C.原子核的半径大约为10^(-10)mD.原子核所带正电荷数与核外电子数不相等2.氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子频率为ν，则氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出的光子频率为（）A.νB.2νC.3νD.4ν3.按照玻尔理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量（）A.越大B.越小C.不变D.无法确定4.下列说法中正确的是（）A.光电效应现象说明光具有波动性B.光的干涉现象说明光具有粒子性C.光的偏振现象说明光是横波D.光的衍射现象说明光具有粒子性5.用频率为ν的光照射某金属表面时，逸出光电子的最大初动能为Ekm，若改用频率为2ν的光照射该金属表面，则逸出光电子的最大初动能为（）A.Ekm+hνB.2EkmC.Ekm-hνD.Ekm+2hν6.已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En=E1/n^2，其中n=2,3,4…。若氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子频率为ν，则氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子频率为（）A.νB.3νC.5νD.7ν7.关于物质波，以下说法正确的是（）A.任何运动的物体都伴随一种波，这种波叫物质波B.物质波也叫德布罗意波C.物质波的波长λ=h/p，其中h是普朗克常量，p是物体的动量D.以上说法都正确8.下列实验中，能说明光具有粒子性的是（）A.光的干涉实验B.光的衍射实验C.光电效应实验D.光的偏振实验9.氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线对应的氢原子跃迁是（）A.从n=3能级跃迁到n=2能级B.从n=4能级跃迁到n=2能级C.从n=5能级跃迁到n=2能级D.从n=6能级跃迁到n=2能级10.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（）A.改用频率更小的紫外线照射B.改用X射线照射C.改用强度更大的原紫外线照射D.延长原紫外线的照射时间二、多项选择题（总共5题，每题5分，请将正确答案填写在括号内，漏选得3分，错选不得分）1.关于玻尔的原子模型，下列说法正确的是（）A.原子只能处于一系列不连续的能量状态中B.原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D.原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的2.以下关于光电效应的说法正确的是（）A.光电子的最大初动能与入射光频率成正比B.光电子的最大初动能与入射光强度无关C.当入射光频率大于金属的截止频率时，才能发生光电效应D.光电效应现象说明光具有粒子性3.下列现象中，能说明光具有波粒二象性的是（）A.光的干涉和衍射B.光的偏振C.光电效应D.康普顿效应4.关于氢原子光谱，下列说法正确的是（）A.氢原子光谱是连续光谱B.氢原子光谱是氢原子的线状光谱C.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关D.氢原子光谱在红外、可见光、紫外光区域都有谱线5.关于物质波的概念，下列说法正确的是（）A.实物粒子也具有波动性，这种波叫德布罗意波B.德布罗意波也是概率波C.电子的衍射实验证实了物质波的存在D.宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性三、填空题（总共5题，每题4分，请将答案填写在横线上）1.氢原子的基态能量为E1，当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子的能量为______。2.用频率为ν的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为Ekm，则该金属的逸出功为______。3.按照玻尔理论，氢原子中的电子离原子核越近，氢原子的能量______（选填“越大”或“越小”）。4.光的干涉和衍射现象表明光具有______性，光电效应和康普顿效应表明光具有______性。5.已知某种单色光的波长为λ，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c，则该单色光光子的能量为______，动量为______。四、简答题（总共2题，每题10分，请简要回答问题）1.简述玻尔原子模型的主要内容，并说明其成功之处和局限性。2.解释光电效应现象，并说明爱因斯坦光电效应方程的意义。五、计算题（总共2题，每题15分，请写出详细的解题过程）1.已知氢原子的基态能量E1=-13.6eV，电子质量m=9.1×10^(-31)kg。求氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子的能量和波长。（普朗克常量h=6.63×10^(-34)J·s，真空中光速c=3×10^8m/s）2.用波长为λ=200nm的紫外线照射某种金属表面，产生的光电子的最大初动能为Ekm=4.0×10^(-19)J。求这种金属的逸出功W0。（普朗克常量h=6.63×10^(-34)J·s，真空中光速c=3×10^8m/s）答案：一、选择题1.A2.C3.A4.C5.A6.C7.D8.C9.A10.B二、多项选择题1.ABD2.BCD3.CD4.BCD5.ABC三、填空题1.-3/16E12.hν-Ekm3.越小4.波动；粒子5.hc/λ；h/λ四、简答题1.主要内容：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，会辐射或吸收一定频率的光子；原子的不同能量状态对应不同的电子轨道，轨道是不连续的。成功之处：能很好地解释氢原子光谱的规律。局限性：不能解释多电子原子的光谱，也不能解释原子光谱的精细结构等。2.光电效应现象：在光的照射下，金属表面发射出光电子的现象。爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0，其意义在于揭示了光电子的最大初动能与入射光频率和金属逸出功之间的关系，为光电效应提供了理论解释。五、计算题1.氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子的能量：E=E3-E1=E1/9-E1=-8/9E1=-8/9×(-13.6)eV=12.09eV根据E=hc/λ，可得波长λ=hc/E=6.63×10^(-34)×3×10^8/(12.09