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－(m_α+m_n)]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m_α，的质量为m_n，质子质量为m_P，电子质量为m_e，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=　　　　　 .