题目列表(包括答案和解析)
15.(14分)[解析](1)光路如下图所示;图中MN为可视区域
(2)由图可知:
①
得 CM=10cm PM=34cm ②
③
由②、③式得PN=68cm ④
可视区域的长度MN=PN-PM=34cm ⑤
由牛顿第二定律得f=umg=ma ⑥
a=2m/s2 ⑦
由运动学公式: 0-v02=-2aS ⑧
由⑤、⑥、⑦式得物体刚进入可视区的速度: ⑨
(3)由运动学公式0-v0=-at ⑩
得
14.[解析](1)A属于聚变方程
2
E =
[m2+m3-(mα+mn)]C2
(2)如图甲所示,当离子的速度沿与内边界圆相切的方向射
入磁场,且轨道与磁场外圆相切时所需磁场的磁感应强度
B1,即为要求的值.设轨迹圆的半径为r1,
则
由:
解之得:
(3)如图乙所示,要使沿OM方向运动的离子不能穿越磁场,则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大值与磁场外边界圆相切.设这时轨迹圆的半径为r2,速度为v2,则:
解之得:
又解之得
离子在b区域中做匀速圆周运动的周期
离子在b区域中一次运动的时间
离子在a区域中由O到M点的运动时间
离子在a、b区域内运动的周期
13.[解析](1)电子绕核运动具有周期性,设运动周期为T ,由牛顿运动定律和库仑定律得
①
又轨道上任意处,每一周期内通过该处的电量为e,由电流的定义式 ②
联立①②式得=
=1.05×10-3A
(2)由于这群氢原子自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如下图所示
(3)波长最长得光子能量最小,发生
跃迁的两个能级的能量差最小,根据
氢原子的能级分布规律可知,氢原子
一定是从 n=3的能级跃迁到 n=2的
能级形成的.设该波的波长为,
由得
=
=6.58×10-7m
12.(1)如图所示,画出通过P1、P2、P3、P4的光
线,包括在棱镜内的那部分光路.
(2)入射角i和折射角r(见图)(或线段EF、
OE、GH、OG)
11.(1)① ABD ② A ③CD
(2)S1与 S2间的距离,S1(或S2)与光屏间的距离,干涉条纹间距.
1. BC 2. A C 3. AB 4.B 5.D 6. B 7. B 8.CD 9. C 10. A
15.(12分)如图光原-9所示,不透明的长方体挡板ABCD竖立在水平地面上,其中AB宽L=4cm,AD高h=10cm.挡板上水平放置一足够大的平面镜,平面镜距地面的高度为H=17cm,质量为m的物体(可看作质点)从图中C以某一初速度沿着PC连线的延长线方向向右运动(始终与地面接触),若物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.2, P、D间距离为20cm,现在P点通过平面镜观察物体运动,发现物体在到达可视区右边缘时恰好停下.求:
(1)用光路图作出地面观察者在P点所能观察到物体运动的区域;
(2)物体刚进入可视区时的速度大小;
(3)物体在可视区中运动的时间.
图光原-9
光学、 原子物理综合测试
14.(12分)
2007年3月1日,国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收.作为核聚变研究的实验设备,EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索,其目的是建成一个核聚变反应堆,届时从1升海水中提取氢的同位素氘,在这里和氚发生完全的核聚变反应,释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量,这就相当于人类为自己制造了一个小太阳,可以得到无穷尽的清洁能源.作为核聚变研究的实验设备,要持续发生热核反应,必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内,约束的办法有多种,其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料.如图光原-8所示为EAST部分装置的简化模型:垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域,围着磁感应强度为零的圆形a区域,a区域内的离子向各个方向运动,离子的速度只要不超过某值,就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸,从而被约束.设离子质量为m,电荷量为q,环形磁场的内半径为R1,外半径
(1)将下列核反应方程补充完整,指出哪个属于核聚变方程.并求出聚变过程中释放的核能E0.(已知的质量为m2,
质量为m3,α粒子的质量为mα,
的质量为mn,质子质量为mP,电子质量为me,光速为C.)
A.( )
B.
(
)
C.( )
D.
( )
(2)若要使从a区域沿任何方向,速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则b区域磁场的磁感应强度至少为多大?
(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B,离子从a区域中心O点沿半径OM方向以某一速度射入b区,恰好不越出磁场的外边界.请画出在该情况下离子在a、b区域内运动一个周期的轨迹,并求出周期.
图光原-8
13.(8分)已知氢原子基态的电子轨道半径、基态的能量值分别为r1=0.53×10-10m,E1=-13.6ev .
(1)求氢原子在n=1的轨道上运动形成的等效电流.
(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画一能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.
(3)计算这几条光谱线中最长的光谱线的波长.
12.(每空2分,共计6分) 如图光原-7所示,用三棱镜做
测定玻璃折射率的实验.先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的
一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,
调整视线使P1的像被P2挡住.接着在眼睛所在的一侧插两
枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像.P4挡住P3和P1、
P2的像,在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示. 图光原-7
(1)在本题的图上画出所需的光路.
(2)为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是 , ,在图上标出它们.
(3)计算折射率的公式是n= .
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