时间:2017-08-08 07:59:14
1、选择题 下列说法正确的有
[? ]
A．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
B．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
C．卢瑟福用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小
D．玻尔的原子模型彻底否定了经典的电磁理论
参考答案：BC
本题解析：
本题难度：一般
2、计算题 20世纪20年代，剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹。泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10-3 J。
(1)假如起作用的光波波长约为500 nm，计算从一个光子到来和下一光子到来所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；
(2)如果当时实验用的箱子长1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？ 
参考答案：解：(1)对于λ=500 nm的光子能量为
10-19 J
因此每秒到达底片的光子数为
×106
如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是
两相邻光子间平均距离为s=c△t=3.0×108×8.0×10-7 m=2.4×102 m
(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有2.4×102 m，而箱子长只有1.2 m，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动。这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性。因此，衍射图形的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域。这个实验支持了光波是概率波的观点。
本题解析：
本题难度：一般
3、选择题 不定项选择
关于电子的运动规律，以下说法正确的是（ ? ）
A．电子如果不表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循牛顿定律
B．电子如果不表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循波动规律
C．电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律
D．电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循牛顿定律
参考答案：C
本题解析：
本题难度：简单
4、简答题 自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点：（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；（2）物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0=σT4，其中常量σ=5.67×10-8W/（m?K4）
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．有关数据及数学公式：太阳半径Rs=696000Km，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3395Km．已知球面积S=4πR2，其中R为球半径．
（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7～1×10-5m范围内，求相应的频率范围．
（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？
（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上．已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．
参考答案：
（1）根据f=Cλ
可解得：f1=1.5×1015HZ～f2=3×1013Hz（由电磁波速度公式C=fλ可求此频率范围）
（2）由公式P0=σt4可求太阳表面每秒每平方米辐射的能量，乘以太阳表面积4πRS2再乘以3600，就可得每小时太阳表面辐射的总能量．
则有，W=4πRS2σTS43600=1.38×1030J
（3）P1=4πRS2σTS4πr24πR20，
且R0=400RS，
又P2=σt44πr2，
因P1=P2
可得t=TS
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（ ）
A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多
B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的
C．质量为10-3kg、速度为10-2m/s的小球，其德布罗意波长约为10-23m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹
D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长一晶体中原子间距大致相同
参考答案：A、只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，故如果入射光的频率小于金属的极限频率，无论怎样增大光的强度，也不会有光电子逸出，如能发生光电效应，则证明了光的粒子性，故A错误．
B、肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的，是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的，而干涉是波特有的性质，故证明了光具有波动性，故B正确．
C、实物粒子也具有波动性，但由于波长太小，我们无法直接观测到．只能观测到小球运动的轨迹，故只能证明实物的粒子性，故C错误．
D、晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象．而衍射是波特有的性质，故D正确．
故选BD．
本题解析：
本题难度：一般