高三物理学科素质训练

高三物理学科素质训练光学原子物理第Ⅰ卷（选择题共48分）一．本题共12小题；每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选或不答的得0分．1．下列关于光现象的说法中，正确的是：Ａ．雨后公路上面的油膜出现彩色条纹，这是光的干涉现象Ｂ．太阳光斜射到铁栅栏上地面出现明暗相间的条纹，这是光的衍射现象Ｃ．光导纤维是利用光的全反射现象制成的Ｄ．手术台上的无影灯消除影子是由于光沿直线传播而形成的2．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成。u夸克带电量为32e，d夸克带电为–31e，e为基元电荷。下列论断中可能正确的是：Ａ．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成Ｂ．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子电1个u夸克和2个d夸克组成Ｃ．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成Ｄ．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成3．α射线、β射线、γ射线、x射线、红外线，关于这五种谢线的分类有如下一些说法，其中正确的是：Ａ．前两种不是电磁波，后三种是电磁波Ｂ．前三种速度较真空中的光速小，后两种与光速相同Ｃ．前三种是原子核发生反应时放出的，后两种是核外电子发生跃迁时放出的Ｄ．前两种是实物粒子组成的，不具有波粒二象性，后三种是光子组成的，具有波粒二象性4．U23892变成Pb20682要经过n1次α衰变，n2次β衰变，中子数减少的个数为n3，则正确的是：Ａ．n1=6，n2=8，n3=22Ｂ．n1=6，n2=8，n3=16Ｃ．n1=8，n2=6，n3=22Ｄ．n1=8，n2=6，n3=165．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°，图14–1中的四个光路图中，正确的是：6．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，应该：图14–1Ａ玻璃45°空气Ｂ玻璃45°空气Ｃ玻璃45°空气Ｄ玻璃45°空气Ａ．改用红光照射Ｂ．改用紫光照射Ｃ．增大绿光强度Ｄ．增大光电管上的加速电压7．在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时：Ａ．只有红色和绿色的双缝干涉，其他颜色的双缝干涉纹消失Ｂ．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮Ｃ．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在Ｄ．屏上无任何光亮8．光热转换是将太阳光能转换成其他物质内能的过程，太阳能热水器就是一种光热转换装置，它的主要转换器件是真空玻璃管，这些玻璃管将太阳光能转换成水的内能。真空玻璃管上采用镀膜技术增加透射光，使尽可能多的太阳光能转化为热能，这种镀膜技术的物理学依据是：Ａ．光的直线传播Ｂ．光的粒子性Ｃ．光的干涉Ｄ．光的衍射9．氢原子从一种定态跃迁到另一种定态，Ａ．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小Ｂ．若氢原子吸收一个光子，则其电子的动能减小，轨道半径变大Ｃ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能增大，轨道半径变小Ｄ．若氢原子放出一个光子，则其电子的动能减小，轨道半径变大10．右表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz的无线电波的波长，根据表中数可知：Ａ．要检测弹子球的波动性几乎不可能Ｂ．无线电波通常情况下只能表现出波动性Ｃ．电子照射到金属晶体上才能观察到它的波动性Ｄ．只有可见光才有波粒二象性11．某三棱镜的顶角θ=41°14′，折射率n如下表所示。一束白光以较大的入射角通过棱镜后，在光屏上形成从紫到红的彩色光带，如图14–2所示。当入射角i逐渐减小到零的过程中，屏上彩色光带的变化情况是（sin41°14′=0.6592）Ａ．红光最先消失，紫光最后消失Ｂ．紫光最先消失，红光最后消失Ｃ．紫光最先消失，蓝光最后消失Ｄ．紫光最先消失，黄光最后消失白光紫蓝绿黄橙红n1.5321.5281.5191.5171.5141.51212．一个静止的放射性原子核发生天然衰变时，在匀强磁场中得到内切圆的两条变经，如图14–3所示，两圆半径之比为44∶1，则下列说法中，正确的是：Ａ．发生的是α衰变Ｂ．轨迹2是反冲核的径迹质量（kg）速度（m/s）波长（m）弹子球2.0×10–21.0×10–23.3×10–30电子（100eV）9.1×10–315.0×1061.2×10–10无线电波(1MHz)3.0×1083.0×102屏θi图14–2B2图14–31Ｃ．反冲核是逆时针运动，放射出的粒子是顺时针运动Ｄ．该放射性元素的原子序数是90答题卷一．选择题答案：（每题4分，共48分）题号123456789101112答案第Ⅱ卷（非选择题共102分）二．本题共5小题；每小题6分，共30分，把答案填在题中的横线上．13．照射某种金属的光子的能量为5eV时，逸出的电子的最大初动能是1.5eV。如果照射这种金属的光子的能量为8eV，则逸出的电子的最大初动能为___________eV。14．处于激发态的氢原子从n=4跃迁到n=3时，辐射的光子波长为λ1，从n=3跃迁到n=2时，辐射的光子波长为λ2，那么从n=4跃迁到n=2时辐射的光子的波长为______________。15．一台激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中的波长为λ。若真空中的光速为c，普朗克常量为h，则该激光器在t秒内辐射的光子数是__________________。16．已知氢原子的质量是1.6736×10–27kg，锂原子的质量是11.6505×10–27kg，氦原子的质量是6.6466×10–27kg。一个锂核（Li73）受到一个质子的轰击，变成两个α粒子。上述核反应的方程是__________________________________，释放出的能量是_________________J。（保留3位有效数字）17．如图14–4表示某种放射性元素的衰变化规律（纵坐标0nn表示的是任意时刻放射性元素的原子数与t=0时的原子数之比），该放射性元素的半衰期是____________天。在从某古迹中发掘出来的木材中，所含C146的比例是正在生长的植物中的80%，放射性C146的半衰期是5700年，根据图象可以推算，该古迹距今约_____________年．月0nn图14–404810260.20.40.60.81.0班别____________姓名____________座号___________三．本题共5小题，72分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．18．（12分）红宝石激光器发射的激光是一道一道的闪光，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10100.1W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt=1.0×10－11s，波长为693.4nm。已知普朗克常量h=6.63×10－34J·s。问每列光脉冲的长度是多少？其中含有的光子数n是多少？19．（14分）某种液体的折射率为2，在其液面下有一可绕O轴匀速转动的平面镜OA，OA的初始位置与液面平行，如图14–5所示．在液面与平面镜间充满自左向右的平行光线．若在平面镜逆时针旋转一周的过程中，光线射入空气中的时间为2s．试问：（1）平面镜由初始位置转过多大角度时，光线开始进入空气？（2）平面镜旋转的角速度多大？图14–5OA20．（15分）1920年，质子已被发现，英国物理学家卢瑟福曾预言可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现，在真空条件下用α射线轰击铍（Be94）时，会产生一种看不见的、贯穿力极强的不知名射线和另一种粒子．经过研究发现，这种不知名射线具有如下的特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来．用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并用被打出的氢核的最大速度vH和被打出的氮核的最大速度vN之比近似等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核可以认为静止，碰撞过程中没有机械能的损失．已知氢核的质量MH与氮核的质量MN之比等于1∶14．（1）写出α射线轰击铍核的核反应方程．（2）试根据上面所述的各种情况，通过具体分析说明该射线是不带电的，但不是γ射线，而是由中子组成．21．（15分）已知氢原子基态的电子的轨道半径r1=0.528×10–10m，根据玻尔假设，电子绕核的可能轨道半径是rn=n2r1（n=1、2、3、……）．氢原子在不同轨道上对应的能级如图14–6所示．（1）求电子在基态轨道上运动的动能；（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，在图上用箭头标出这些氢原子能发出哪几条光谱线？（3）计算这几条光谱线中波长最短的一条光谱线的波长．（已知电子电量e=1.6×10－19C，静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，普朗克常量h=6.63×10－34J·s）图14–6-1.51eV-3.4eV-13.6eVn12322．（16分）阅读下面资料并回答问题：自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐电磁波，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．处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收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=δT4，其中常量δ=5.67×10－8W/(m2·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=6.96×108m，太阳表面温度T=5770K，火星半径r=3.395×106m，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2×10－7m～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射到面积为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，忽略其它天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．光学原子物理参考答案及评分标准一．选择题：（每题4分，共48分）题号123456789101112答案ACDBACCABBCBCABCDBC二．填空题：（每题6分，共30分）13．4.5（6分）14．2121（6分）15．hcnpt（6分）16．He2HLi421173（3分）2.78×10–12（3分）17．180（3分）1900（3分）三．论述、计算题：（72分）18．（12分）每列光脉冲长度L=cΔt=3.0×108×1.0×10–11m=3.0×10–3m4分每个光子的能量E1=hc4分每列光脉冲含有的光子数N=1EtP=3.5×1017（个）4分19．（14分）解：（1）设临界角为C，则：sinC=n1∴C=45°3分根据反射定律及几何知识，平面镜转过α1=2C=22.5°时光线开始进入空气3分（2）当平面镜转过67.5°时，光线又发生全反射，不能进入空气，所以平面镜转过22.5°～67.5°间光线能进入空气．4分平面镜转动的角速度ω=t12=8rad/s4分20．（15分）解：（1）nCHeBe1012642943分（2）由①可知，该射线在任何方向的磁场中均不发生偏转，因此该射线不带电2分由②可知，因为该射线速度小于光速，所以它不是γ射线．2分由③可知，由于碰撞中无机械能损失，当被打出的氢核和氮核的速度