2025年大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)A（量子物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)填寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)。1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，以下關(guān)于光電流的說(shuō)法正確的是（）A.光電流大小只與光的強(qiáng)度有關(guān)B.光電流大小只與光的頻率有關(guān)C.當(dāng)光強(qiáng)一定時(shí)，光電流隨光頻率增大而增大D.當(dāng)光頻率一定時(shí)，光電流隨光強(qiáng)增大而增大2.對(duì)于黑體輻射，維恩位移定律描述的是（）A.黑體輻射的總能量與溫度的關(guān)系B.黑體輻射的峰值波長(zhǎng)與溫度的關(guān)系C.黑體輻射的頻率分布與溫度的關(guān)系D.黑體輻射的強(qiáng)度與溫度的關(guān)系3.康普頓效應(yīng)中，散射光波長(zhǎng)的變化與以下哪個(gè)因素有關(guān)（）A.入射光的強(qiáng)度B.入射光的頻率C.散射角D.散射物質(zhì)的種類(lèi)4.電子的德布羅意波長(zhǎng)與以下哪個(gè)物理量成反比（）A.電子的質(zhì)量B.電子的速度C.普朗克常量D.電子的電荷量5.以下哪種現(xiàn)象不能用經(jīng)典物理理論解釋?zhuān)ǎ〢.光電效應(yīng)B.黑體輻射C.光的干涉D.康普頓效應(yīng)6.量子力學(xué)中，描述微觀粒子狀態(tài)的波函數(shù)必須滿(mǎn)足的條件是（）A.歸一化B.連續(xù)性C.單值性D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）（一）填空題（共20分）答題要求：本大題共4空，每空5分。請(qǐng)將正確答案填寫(xiě)在橫線上。1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律之一是存在______，它的大小與入射光的頻率有關(guān)。2.黑體輻射的斯特藩-玻爾茲曼定律表明黑體輻射的總能量與______成正比。3.康普頓散射中，光子與電子碰撞后，光子的能量______，動(dòng)量______。（填“增大”“減小”或“不變”）（二）簡(jiǎn)答題（共15分）答題要求：簡(jiǎn)要回答問(wèn)題，條理清晰，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔。簡(jiǎn)述光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。（三）計(jì)算題（共15分）答題要求：寫(xiě)出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程和答案。已知電子的質(zhì)量為\(m=9.11×10^{-31}kg\)，速度為\(v=5×10^6m/s\)，求電子的德布羅意波長(zhǎng)。（普朗克常量\(h=6.63×10^{-34}J·s\)）（四）材料分析題（共15分）答題要求：閱讀材料，回答問(wèn)題。材料：在研究黑體輻射時(shí)，經(jīng)典物理理論遇到了嚴(yán)重的困難。瑞利-金斯公式在高頻區(qū)域出現(xiàn)了“紫外災(zāi)難”，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重不符。普朗克提出了量子假說(shuō)，成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象。問(wèn)題：請(qǐng)分析經(jīng)典物理理論在解釋黑體輻射時(shí)遇到困難的原因，并說(shuō)明普朗克量子假說(shuō)的主要內(nèi)容。（五）綜合論述題（共15分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)量子物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的重要意義進(jìn)行論述。答案：第I卷：1.D2.B3.C4.B5.AD6.D第II卷：（一）1.截止頻率2.溫度的四次方3.減小減小（二）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1.存在截止頻率，只有當(dāng)入射光頻率大于截止頻率時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電流。2.光電流的大小與入射光的強(qiáng)度成正比。3.光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)。4.光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性，光照射到金屬表面時(shí)，幾乎立即產(chǎn)生光電流。（三）根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式\(\lambda=\frac{h}{p}\)，動(dòng)量\(p=mv\)，則\(\lambda=\frac{h}{mv}=\frac{6.63×10^{-34}}{9.11×10^{-31}×5×10^6}m≈1.45×10^{-10}m\)。（四）經(jīng)典物理理論在解釋黑體輻射時(shí)遇到困難的原因是：經(jīng)典理論認(rèn)為能量是連續(xù)變化的，在高頻區(qū)域會(huì)導(dǎo)致輻射能量趨于無(wú)窮大，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果矛盾。普朗克量子假說(shuō)的主要內(nèi)容是：能量是不連續(xù)的，只能取一系列分立的值，這些分立的能量值稱(chēng)為能量子，頻率為\(\nu\)的能量子為\(h\nu\)，其中\(zhòng)(h\)為普朗克常量。（五）量子物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)具有極其重要意義。它突破了經(jīng)典物理的局限，揭示了微觀世界的奇特規(guī)律。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)讓我們認(rèn)識(shí)到光的粒子性，為量子力學(xué)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。黑體輻射實(shí)驗(yàn)促使普朗克提出量子假說(shuō)，開(kāi)啟量