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近代物理1-全国中学生物理竞赛专题模拟练习试卷及参考答案


格悟物理 近代物理 lifeisphysics 题1 研究双原子分子的转动光谱,组成分子的两个原子可视为质点,质量分别为 m1 、 m2 ,且两个 ,已 原子的连接为刚性的,相距为 r。角动量量子化条件为: L2 ? l (l ? 1)? 2 (L 为角动量,l 为一正整数) 知跃迁仅发生在两相邻能级间。 (1)试求出此分子转动光谱的所有频率。 (也属于转动光谱) 有如下

一些波长的谱线: 12.03 ? 10?5 m 、 (2) 实验测得 HCl 分子远红外吸收光谱 9.60 ? 10?5 m 、 8.04 ? 10?5 m 、 6.89 ? 10?5 m 、 6.04 ? 10?5 m ,试求 H 与 Cl 原子的平均距离 r0 。 常量: ? ? 1.055 ? 10?34 J ? s 、 M Cl ? 35.45 g / mol 、 M H ? 1.008 g / mol 。 2 0 c 的 KL 介子通过 Pb 砖后,变 2 0 0 0 0 介子, Pb 的内部状态没有变化,入射 K L 和出射 K S 运动方向相同,能量无损失。若已知 K L 的静 成 KS 题2 一束流强度(即单位时间通过的粒子数)为 106 s ?1 、速度 v ? 0 0 比 KS 的静质量大 3.5 ? 10?6 eV / c 2 ,试求此过程中 Pb 砖受力的大小和方向。 质量为 500MeV / c 2 ,且 K L 题3 (1)一个电子在一半径为 R、总电荷为 Ze 的均匀带电球内绕中心 O 点运动,试用玻尔理论计 算相应于在带电球内的允许能级。 (2)作为 He 基态的简化模型,可以在玻尔模型的基础上作如下进一步假设:基态 He 中两个电子 总能保持处于 He 原子的直径两端,且每个电子具有角动量 ? 。试用此玻尔模型。求出 He 的基态能及第 一电离能。 37 37 题4 为了用反应 ? ? 17 Cl ? 18 Ar ? e ? 来探测太阳中微子,在美国南达科达州做的实验中,用了 37 4.0 ? 105 L 的 C2Cl4 做探测器,试估计每天可以探测到多少 18 Ar ,结果保留两位有效数字。已知: (1)太阳常数为 2cal / (min? cm 2 ) ,其中 1cal ? 4.18 J ; (2)太阳热能的 10% 被中微子带走,中微子平均能量为 1MeV ; (3)全部中微子中只有 1% 具有足够能量发生上述反应; 37 (4)上述反应的截面为 10?45 cm 2 (即对于一个 17 Cl ,中微子只有打到某个特定区域才可能引发反 应) (5) C2Cl4 的密度为 1.5 g / cm3 ; (6) Cl 的原子量为 35.453。 1 格悟物理 题5 射电天文学家观测到波长为 21cm 的谱线,是来自氢气的超精细辐射,对应于氢原子中两个超 精细能级之间的跃迁,较高能级的自然寿命大约是 5 ? 1014 s 。如果辐射衰变的有限寿命是谱线增宽的唯 一原因,试问氢的这条发射谱线的相对宽度 ?? / ? 是多少?而星际气体分子热运动所引起的相对展宽 lifeisphysics ?? / ? 又是多少?设气体平均温度为 5K。 (保留一位有效数字) 题6 214 P0 放出一 ? 粒子运动动能为 7.68MeV ,在 Au( Z ? 79 )箔上发生散射,偏折角 ? ? 150? 。试 计算中认为 Au 始终静止, 且忽略相对论效应。 由卢瑟福理论计算此散射 ? 粒子与 Au 核的最近距离 rm 。

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