弗蘭克赫茲思考題及答案

單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中，電子與汞原子主要發(fā)生什么碰撞？A.彈性碰撞B.非彈性碰撞C.完全彈性碰撞D.無法確定答案：B2.弗蘭克-赫茲管內(nèi)主要充入的氣體是？A.氫氣B.氧氣C.汞蒸氣D.氮?dú)獯鸢福篊3.實(shí)驗(yàn)中測量的電流是？A.陽極電流B.陰極電流C.柵極電流D.板極電流答案：D4.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了？A.能量量子化B.光的波動性C.電子的波動性D.原子的核式結(jié)構(gòu)答案：A5.實(shí)驗(yàn)中加速電子的電壓是？A.拒斥電壓B.燈絲電壓C.加速電壓D.反向電壓答案：C6.當(dāng)電子能量小于汞原子第一激發(fā)態(tài)能量時，電子與汞原子碰撞是？A.非彈性碰撞B.彈性碰撞C.完全非彈性碰撞D.不確定答案：B7.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中觀察到電流隨電壓變化呈現(xiàn)？A.單調(diào)上升B.單調(diào)下降C.周期性起伏D.無規(guī)律變化答案：C8.汞原子第一激發(fā)態(tài)能量對應(yīng)的電壓值大約是？A.4.9VB.2.5VC.6.2VD.8.1V答案：A9.實(shí)驗(yàn)中拒斥電壓的作用是？A.加速電子B.篩選能量合適的電子C.加熱燈絲D.穩(wěn)定電流答案：B10.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中板極電流第一次下降時對應(yīng)的加速電壓接近？A.0VB.2.5VC.4.9VD.9.8V答案：C多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）1.以下屬于弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中用到的物理量有？A.加速電壓B.拒斥電壓C.燈絲電壓D.板極電流答案：ABCD2.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)可以證明的結(jié)論有？A.原子存在分立的能級B.電子具有波動性C.能量量子化D.原子的穩(wěn)定性答案：AC3.影響弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素可能有？A.管內(nèi)氣體壓強(qiáng)B.燈絲溫度C.實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度D.測量儀器精度答案：ABCD4.在弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中，電子與汞原子碰撞后，電子可能出現(xiàn)的情況有？A.彈性碰撞后能量不變B.非彈性碰撞損失特定能量C.被汞原子吸收D.與汞原子結(jié)合形成新粒子答案：AB5.以下關(guān)于弗蘭克-赫茲管的說法正確的是？A.有陰極、柵極和板極B.內(nèi)部充有特定氣體C.是實(shí)驗(yàn)的核心裝置D.對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響答案：ABC6.實(shí)驗(yàn)中測量板極電流的目的是？A.研究電子與原子的相互作用B.確定原子的能級結(jié)構(gòu)C.驗(yàn)證能量量子化D.觀察電流隨電壓的變化規(guī)律答案：ABCD7.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中用到的儀器有？A.弗蘭克-赫茲管B.電源C.電壓表D.電流表答案：ABCD8.以下哪些與弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)相關(guān)的物理概念？A.激發(fā)態(tài)B.基態(tài)C.電離能D.能級躍遷答案：ABD9.實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)加速電壓可以觀察到？A.板極電流的變化B.電子與汞原子碰撞情況的改變C.原子能級的變化D.拒斥電壓的變化答案：AB10.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)的意義在于？A.為量子力學(xué)的發(fā)展提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)B.證明了原子的存在C.推動了對原子結(jié)構(gòu)的研究D.發(fā)現(xiàn)了新的物理現(xiàn)象答案：ACD判斷題（每題2分，共10題）1.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中電子與汞原子只發(fā)生非彈性碰撞。（×）2.實(shí)驗(yàn)中板極電流隨加速電壓一直增大。（×）3.拒斥電壓能阻止所有電子到達(dá)板極。（×）4.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)證明了原子能量是連續(xù)的。（×）5.燈絲電壓影響電子的發(fā)射數(shù)量。（√）6.汞原子的第一激發(fā)態(tài)能量是固定值。（√）7.實(shí)驗(yàn)環(huán)境對弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響。（×）8.電子與汞原子碰撞后一定損失能量。（×）9.弗蘭克-赫茲管是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵設(shè)備。（√）10.測量板極電流不需要考慮測量誤差。（×）簡答題（每題5分，共4題）1.簡述弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)的基本原理。答案：電子在弗蘭克-赫茲管中被加速，與汞原子碰撞。當(dāng)電子能量達(dá)到汞原子第一激發(fā)態(tài)能量時，發(fā)生非彈性碰撞，電子損失能量，板極電流下降，由此驗(yàn)證原子能量量子化。2.說明實(shí)驗(yàn)中拒斥電壓的作用。答案：拒斥電壓的作用是篩選能量合適的電子。只有能量足夠的電子才能克服拒斥電壓到達(dá)板極，從而使測量的板極電流更能反映電子與原子碰撞的情況。3.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中，電流隨電壓呈現(xiàn)周期性起伏的原因是什么？答案：當(dāng)電子能量達(dá)到汞原子第一激發(fā)態(tài)能量時，發(fā)生非彈性碰撞，電子能量損失，板極電流下降。之后電子再次被加速，達(dá)到該能量又發(fā)生碰撞，如此循環(huán)，導(dǎo)致電流隨電壓周期性起伏。4.該實(shí)驗(yàn)對量子理論的發(fā)展有何意義？答案：弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)首次通過實(shí)驗(yàn)直接證明了原子能量量子化，為量子理論提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，推動了量子理論進(jìn)一步發(fā)展，加深了人們對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。討論題（每題5分，共4題）1.在弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)中，如果實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度發(fā)生較大變化，可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生哪些影響？答案：溫度變化可能影響汞原子的熱運(yùn)動，進(jìn)而影響電子與汞原子的碰撞概率。溫度升高，汞原子熱運(yùn)動加劇，碰撞更頻繁，可能使電流變化的規(guī)律改變，第一激發(fā)態(tài)對應(yīng)的電壓值測量也可能不準(zhǔn)確。2.討論實(shí)驗(yàn)中可能存在的誤差來源以及如何減小這些誤差？答案：誤差來源有儀器精度、環(huán)境干擾、汞原子狀態(tài)不穩(wěn)定等。減小誤差方法：使用高精度儀器，控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定，多次測量取平均值，對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證汞原子狀態(tài)相對穩(wěn)定。3.弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)與玻爾原子理論有怎樣的聯(lián)系？答案：玻爾原子理論提出原子能量量子化，弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)通過電子與原子碰撞導(dǎo)致電流周期性變化，直接驗(yàn)證了原子存在分立的能級，為玻爾原子理論提供了有力的實(shí)