（二）中学物理实验设计部分一、光谱实验1.电磁波有几种分类？光波的主要特性是什么？答：电磁波有红外线、可见光、紫外线、X 射线、γ 射线等。光波的主要性质具有波动性和粒子性。2．使用什么方法能够把复色光分离成单色光？答：使用分光器件如三棱镜光栅等能够把复色光分离成单色光。3. 三棱镜的主要应用是什么？答：用截面为三角形的透明体所制成的光学器件叫做三棱镜，光经过三棱镜后能够产生色散现象． 4. 如何使用三棱镜进行白光复合以及分离实验，三棱镜之间位置如何确定？答：让一束太阳光(白光)先通过一个玻璃三棱镜后，能够实现光的色散现象；再把另一个相同的三棱镜按相反的方向放在前一三棱镜旁边，在白屏上就能展现复合的白光．两个三棱镜之间的距离要保证符合不能超过 6MM。5.说明通过调整透镜和棱镜之间的距离会得到不同的实验现象的原因，并总结出其一般规律。 答：入射三棱镜的细小平行光束，经两次折射之后，将有一定的离散度．只有当这些元光束顶点位于凸透镜的二倍焦距之外时，它们在透镜异侧的焦距和两倍焦距之间，成倒立缩小的实像．这些实像点不论是像距的离散度，还是距主光轴距离的离散度都会减小，有利于各色光复合成白光．实验结果是一条细窄明亮的白光．如果这些元光束的顶点位于凸透镜的焦距和二倍焦距之间时，它们将在透镜异侧的二倍焦距之外成倒立放大的实像．这些实像点的离散度将增加，不利于把各种色光复合在一起，所以实验效果不好． 二、核物理实验1、 已知汞原子可能的能级为 E1=-10.4eV, E2=-5.5eV, E3=-2.7eV, E4=-1.6eV. 一个自由的电子总能量为 9eV，与处于基态的汞原子发生碰撞，已知碰撞过程中不计汞原子的动量的变化，则电子可能剩余的能量是 （A）A. 0.2eV B. 1.4eV C. 2.3eV D. 5.5eV2、图中画出了氢原子的 4 个能级，并注明了相应的能量 E。处在 n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。已知金属钾的逸出功为 2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（C）A．二种 B．三种 C．四种 D．五种3、（全国卷Ⅲ第 15 题）氢原子的能级图如图所示。欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是 （A）A．13.60eV B．10.20eVC．0.54Ev D．27.20eV4、为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004 年联合国第 58 次大会把2005 年定为国际物理年．爱因斯坦在 100 年前发表了 5 篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是 （BD）A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动B．光既具有波动性，又具有粒子性 C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系5、（上海第 6 题）2005 年被联合国定为“世界物理年”，以表彰爱因斯坦对科学的贡献．爱因斯坦对物理学的贡献有（AC）A．创立“相对论”． B．发现“X 射线”．C．提出“光子说”． D．建立“原子核式模型”．6、某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21eV，用波长为 2.5×10-7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为 3.0×108m/s，元电荷为 1.6×10-19C，普朗克常量为 6.63×10-34J·S，求得钾的极限频率和该电管发射的光电子的最大初动能应分别是（B）A．5.3×1014Hz，2.2J B．5.3×1014Hz，4.4×10-19JC．3.3×1033Hz，2.2J D．3.3×1033Hz，4.4×10-19J7、现用电子显微镜测线度为 d 的某生物大分子的结构．为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为dn，其中 n>1. 已知普朗克常量 h，电子质量 m 和电子电荷量 e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（D）A．n2h2med2 B．d2h2men2 C．d2h22 men2 D．n2h22 med28、下列说法不正确的是（D）A．11H +11H →24He+01n是聚变B．92235U +01n →54140Xe+3894Sr+201n是裂变C．88236Ra→86224Rn+24He是 α 衰变 D．1124Na →1224Mg +−10e是裂变9、如图所示，氢原子从 n>2 的某一能级跃迁到 n=2 的能级，辐射出能量为 2.55eV 的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才难事它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图．答案：氢原子从 n>2 的某一能级跃迁到 n=2 的能级满足：hν=En− E2=2. 55 eVEn=hν + E2=− 0. 85 eV所以 n=4基态氢原子要跃迁到 n=4 的能级，应提供：ΔE=E4−E2=12 .75 eV跃迁图略10、下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是（A、C）A．49B+24He→612C+ XB．714N +24He→817O+ XC．80204Hg+01n→78202Pt+211H + XD．92238U →93239Np+ Xn E/eV1 -13.63 -1.512 -3.45 -0.584 -0.85∞ 0 11、在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中自的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量 m=1. 67×10−27kg，普朗克常量 h=6 . 63×10−34J·s，可以估算德布罗意波长λ=1. 82×10−10m 的热中子动能的数量级（C）A．10−17J B．10−19J C．10−21J D．10−24J12、一个氘核（12H）与一个氚核（13H）发生聚变，产生一个中子和一个新核，并出现质量亏损．聚变过程中（B）A．吸收能量，生成的新核是24HeB．放出能量，生成的新核是eH42C．吸收能量，生成的新核是23HeD．放出能量，生成的新核是23He12、卢瑟福通过实验首次实现了原子核的人工转变，核反应方程为24He+712N →817O+11H．下列说法正确的是（ A、C ）A．通过此实验发现了质子B．实验中利用了放射源放出的 γ 射线C．实验中利用了放射源放出的 α 射线D．原子核在人工转变过程中，电荷数可能不守恒13、放射源放在铅块上的细孔中,铅块上方有匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.已知放射源放出的射线有α、β、γ三种,下列判断正确的是( B )A．甲是α射线,乙是γ射线,丙是β射线甲乙丙 B．甲是β射线,乙是γ射线,丙是α射线C．甲是γ射线,乙是β射线,丙是β射线D．甲是α射线,乙是β射线,丙是γ射线三、真空实验网络课程近代物理实验试题（真空部分）1 机械真空泵停机后，为什么要往进气口充气？答：为防止机械泵油返至真空系统，因机械泵停机后，进气口和排气口之间存再压强差，压强差作用会使泵的转子反转，如果不往进气口充气，就会将泵油抽至真空系统。2 扩散泵为什么要和前级泵联合使用？答：因扩散泵的工作液体是油，在大气直接使用时，会使扩散泵油氧化或燃烧，所以使用时，必须用前级泵把被抽容器和扩散泵抽到 1 帕时才能使用扩散泵。3 使用电离真空计注意些什么？答：因电离真空计是热阴极发射电子器件，必须在被测真空系统内真空度达到 1×10－1帕时才能使用，低于 1×10－1帕，由于气体分子多，会使电离真空计阴极氧化或烧断。4 热电偶真空计是利用什么原理测量真空的？答：热电偶真空计是利用气体分子导热性质，通过测量热电偶热电动势大小，来测量真空系统压强高低的。5 何为真空系统？ 答：真空系统是由真空获得设备（真空泵）、真空测量设备（真空计）、被抽容器和真空管道及真空法门等组成。真空系统的简单与复杂，是根据需要设计的。6．通过马德堡半球实验，既然大气压力这么大，那人们平时怎么丝毫没有任何感觉呢？ 答：空气是从四面八方包围着一件东西的，它的压力也是均匀地从四面八方压向同一物体，我们人的身体几乎是和外界相通的，身体内部也有空气，也有压力，这个由里向外的压力和外界的压力平衡，互相抵销了，所以我们身体就不再觉得受到压力了。 7. 声音传播的介质主要有那些?答：固体、液体和气体是声音传播的主要介质。而且声音传播速度和介质的种类及温度等有关。 三、微波部分1．什么叫微波？微波有哪些特性？答：微波一般指波长从 1m(300MHZ)到 1mm(300GHZ)范围内的电磁波 。微波的主要特性有:似光性、可穿透电离层、宽频带特性、热效应特性、散射特性、抗低频干扰特性等。2．雷达系统主要利用了微波的哪个特性？答：似光性。3．微波通信主要利用了微波的什么特性？答：穿透性和宽频带特性。4．什么是微波的热效应？ 答：当微波电磁能量传送到有耗物体的内部时，电磁场会使物体内部的分子重新排列而使物体内部的分子加速运动以形成平衡状态．这就会使物体内部的分子相互碰撞擦，最终使物体发热，这就是微波的热效应特性。5．目前对微波的主要防护措施都有哪些？答：目前对微波的主要防护措施大致有以下几种： (1)对微波辐射器件(微波管和发射机)进行屏蔽。 (2)在大功率工作场所的工作人员要穿防护衣，带防护镜。 (3)微波源的功率泄露要在规定的安全指标范围内。四、现代光学1．在全息照相实验中，设计光路时如何保证物光和参考光满足相干条件？为什么？答：光的相干条件为：频率相同、电场矢量振动方向相同（或有相同方向的振动分量）、相位差恒定，前两个条件在本实验中是一定满足的，第三个条件必须是在物光和参考光的光程大致相等的情况下才能满足。因为如果物光和参考光的光程大于光源的相干长度时，相位差恒定这一条件就得不到满足，所以物光和参考光就不能发生干涉。2．在全息照相实验中，利用扩束器可以将直径较小的平行光变换成直径较大的平行光。试述扩束器的结构及工作原理。答：扩束器一般是由焦距长短不同的两个凸透镜组成，工作时，使两个透镜的焦点重合，光从焦距短的透镜入射，经扩束器后，既可将直径较小的光束变为直径较大的光束。3．在光纤温度传感器实验中，如何根据干涉场内干涉条纹的变化测定来自不同光纤的光的相位变化？ 答：根据光干涉时产生亮条纹的条件，在干涉场中每移过一个亮条纹，就说明光的相位变化λ/2，数出移过视场的亮条纹部的数目，既可得到相位的变化量。4．自行设计一个适合中学的光学实验方案。