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2025年大学物理（量子物理基础）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于黑体辐射，下列说法正确的是
A. 黑体辐射的强度只与温度有关
B. 随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C. 黑体辐射的强度与波长无关
D. 黑体辐射的规律无法用经典物理学解释
2. 光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是
A. 增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大
B. 增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目增多
C. 改变光的频率，光电子的最大初动能不变
D. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
3. 氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线对应的氢原子能级跃迁是
A. 从n=3能级跃迁到n=2能级
B. 从n=4能级跃迁到n=2能级
C. 从n=5能级跃迁到n=2能级
D. 从n=6能级跃迁到n=2能级
4. 按照玻尔理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量
A. 越大
B. 越小
C. 保持不变
D. 先变大后变小
5. 实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是
A. 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B. β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C. 人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D. 光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关
6. 关于物质波，下列说法正确的是
A. 质量大的物体，其德布罗意波长较长
B. 速度大的物体，其德布罗意波长较长
C. 动量大的物体，其德布罗意波长较长
D. 能量大的物体，其德布罗意波长较短
7. 下列说法正确的是
A. 不确定性关系表明，微观粒子的位置和动量不能同时确定
B. 微观粒子的动量越大，其位置的不确定性越大
C. 微观粒子的位置越确定，其动量的不确定性越大
D. 不确定性关系适用于宏观物体
8. 下列关于量子力学的说法，错误的是
A. 量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学
B. 量子力学中的波函数可以完全确定微观粒子的状态
C. 量子力学的基本原理包括波粒二象性、不确定性原理等
D. 量子力学在现代科技中有广泛应用
9. 已知某金属的逸出功为W0，用频率为ν的光照射该金属表面，产生的光电子的最大初动能为Ek。则下列关系正确的是
A. Ek=hν - W0
B. Ek=hν + W0
C. Ek=W0 - hν
D. Ek=W0/hν
10. 关于玻尔的氢原子理论，下列说法错误的是
A. 原子只能处于一系列不连续的能量状态中
B. 原子从高能级跃迁到低能级时会辐射光子
C. 原子从低能级跃迁到高能级时会吸收光子
D. 原子的能量状态是连续变化的

第II卷（非选择题 共70分）

（一）填空题（共20分）
答题要求：本大题共5小题，每小题4分。把答案填在题中的横线上。

11. 黑体辐射的实验规律表明，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都______；另一方面，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。
12. 光电效应的实验规律包括：存在______；光电子的最大初动能与入射光的______有关，与入射光的强度______；光电流的强度与入射光的____有关。
13. 氢原子的能级公式为En=______（n=1,2,3,...），其中E1为基态能量。当氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子的能量为______。
14. 德布罗意波长公式为λ=______，其中p为粒子的动量，h为普朗克常量。
15. 不确定性关系的表达式为______，它表明微观粒子的位置和动量不能同时被精确确定。

（二）简答题（共15分）
答题要求：本大题共3小题，每小题5分。简要回答问题。

16. 简述黑体辐射的实验规律。
17. 简述光电效应的实验规律。
18. 简述玻尔的氢原子理论的主要内容。

（三）计算题（共15分）

答题要求：本大题共2小题，第19题7分，第20题8分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

19. 已知某种金属的逸出功为4.2 eV，用波长为200 nm的光照射该金属表面。求：（1）光电子的最大初动能；（2）该金属的截止频率。（普朗克常量h = 6.63×10^-34 J·s，光速c = 3×10^8 m/s，电子电荷量e = 1.6×10^-19 C）
20. 氢原子从n = 4能级跃迁到n = 2能级时辐射出光子A，从n = 3能级跃迁到n = 1能级时辐射出光子B。求：（1）光子A和光子B的能量之比；（2）光子A和光子B的波长之比。（氢原子能级公式En = -13.6/n^2 eV，普朗克常量h = 6.63×10^-3 J·s，光速c = 3×10^8 m/s）

（四）材料分析题（共10分）
材料：在研究微观粒子的过程中，科学家们发现了许多与经典物理学不同的现象。例如，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，这表明电子具有波动性。又如，在光电效应实验中，光电子的产生具有瞬时性，这与经典波动理论中光的能量分布在波面上的观点不同。

答题要求：本大题共2小题，每小题5分。阅读材料，回答问题。

21. 从材料中可以看出，微观粒子的行为有哪些与经典物理学不同的地方？
22. 这些不同之处对我们理解微观世界有什么启示？

（五）论述题（共10分）
答题要求：本大题共1小题，10分。论述量子力学对现代科技发展的重要意义。

答案：
1. D
2. B
3. A
4. A
5. AC
6. D
7. AC
8. B
9. A
10. D
11. 增加；较短
12. 截止频率；频率；无关；强度
13. -13.6/n^2 eV；1.89 eV
14. h/p
15. ΔxΔp≥h/4π
16. 黑体辐射的实验规律：随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
17. 光电效应的实验规律：存在截止频率；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关；光电流的强度与入射光的强度有关。
18. 玻尔的氢原子理论主要内容：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态；原子从高能级跃迁到低能级时会辐射光子，光子的能量等于两能级的能量差；原子从低能级跃迁到高能级时会吸收光子，吸收的光子能量也等于两能级的能量差。
19. （1）根据爱因斯坦光电效应方程Ek = hν - W0，先求光的频率ν = c/λ = 3×10^8/(200×10^-9) Hz = 1.5×10^15 Hz，hν = 6.63×10^-34×1.5×10^15 J = 9.945×10^-19 J = 6.216 eV，光电子的最大初动能Ek = hν - W0 = 6.216 - 4.2 eV = 2.016 eV。（2）由W0 = hν0，可得截止频率ν0 = W0/h = 4.2×1.6×10^-19/(6.63×10^-34) Hz = 1.01×10^15 Hz。
20. （1）氢原子从n = 4能级跃迁到n = 2能级时，光子A的能量E_A = E_4 - E_2 = (-13.6/4^2) - (-13.6/2^2) eV = 2.55 eV；从n = 3能级跃迁到n = 1能级时，光子B的能量E_B = E_3 - E_1 = (-13.