物理奥赛13(近代物理)
《推荐》专题13近代物理初步(测)-2017年高考物理二轮复习讲练测Word版含解析
【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
）1．下列说法中正确的是：（）A．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多B．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量（频率）不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为只有高速运动的粒子才具有波粒二象性D．核力将核子束缚在核内，说明核力一定是吸引力【答案】B【解析】【名师点睛】根据光电效应方程知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目；根据玻尔理论，各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的频率不同；核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间．核力是短程力，与相邻核子间存在，从而即可求解2．紫外线照射一些物质时，会发生萤光效应，即物质发出可见光。
这些物质中的原子先后发生两类跃迁：照射时原子能量变化的绝对值为△E1，发光时原子能量变化的绝对值为△E2。
关于原子这两类跃迁的说法正确的是：（）A．均向高能级跃迁，且△E1>△E2B．均向低能级跃迁，且△E1<△E2C．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1<△E2D．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且△E1>△E2【答案】D【解析】紫外线照射一些物质时，这些物质中的原子吸收紫外线的能量，从低能级向高能级跃迁，高能级不稳定，又向低能级跃迁，发出可见光。
紫外线的频率高于可见光的频率，故△E1>△E2，D对。
【名师点睛】玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．3．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：（）A．电子绕核旋转的半径增大 B．氢原子的能量增大C．氢原子的电势能增大 D．氢原子核外电子的速率增大【答案】D【解析】【名师点睛】玻尔理论：(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．4．图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹，其中正确的是：（）【答案】D【解析】α粒子带正电，与原子核相斥，BC错；在α粒子散射实验中，越靠近原子核偏转越大，有的甚至被弹回，A错，D对。
2107级物理竞赛讲义-近代物理、相对论(1)
近代物理1光的粒子性、玻尔理论一、光的粒子性 1光子有能量2光子有动量巩固练习1一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率P=1000W,出射光束面积为 S=1mm 2,试问:当该光束垂直照射到一物体表面上时,可能产生的压强的最大值是多少?2某金属材料发生光电效应的最大波长为λ0，将此材料制成一半径为R 的圆球，并用绝缘线悬挂于真空室内．若以波长为λ(λ<λ0)的单色光持续照射此金属球，该金属球发生光电效应所产生光电子的最大初动能为 ，此金属球可带的电荷量最多为 ， (设无穷远处电势为零，真空中半径为r 带电量为q 的导体球的电势为U =krq．)3如图所示，在真空中有一个折射率为n （n ＞n 0，n 0为真空的折射率）、半径为r 的质地均匀的小球．频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC 传播，直线BC 与小球球心O 的距离为l （l ＜r ），光束于小球体表面的点C 点经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 点又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．4试对下列利用光电效应实验数据绘出的三种图像及其纵横截距作出解释，并说明它们所反映的规律。
5频率为v 的光，射到一平面镜上，设单位时间内到达镜面单位面积上的入射光光子数目为n ，平面镜的反射率为r ，光对平面镜的入射角为θ．试求：(1)光对平面镜的压力；(2)光作用在平面镜上的切向力． 6如图所示，一光电管的阴极用极限波长50000A 的钠制成。
用波长30000A 的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差2.1V ，光电流的饱和值0.56μA 。
（1）求每秒内由K 极发射的电子数； （2）求电子到达A 极时的最大动能；（3）如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A 极时的最大动能是多大？7一红宝石激光器可以发射波长A 9.6935=λ的巨脉冲，假定每个脉冲都可以看作是一个具有能量J 3.0=E 、持续时间为ms 1.0=τ的平行光束，光束的截面是直径为mm 5的圆面，脉冲在折射率为1的空气中传播。
物理高一奥赛试题及答案
物理高一奥赛试题及答案一、选择题（每题4分，共40分）1. 以下哪个选项是正确的？A. 光速在任何参考系中都是不变的。
B. 光速在真空中是最大的速度。
C. 光速在不同介质中是相同的。
D. 光速在任何情况下都可以被超过。
答案：A2. 一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内、第2秒内、第3秒内位移之比为：A. 1:3:5B. 1:2:3C. 1:4:9D. 1:3:6答案：B3. 一个物体做匀速圆周运动，下列哪个物理量是不变的？A. 线速度B. 角速度C. 向心加速度D. 向心力答案：B4. 两个完全相同的金属球A和B，带有异种电荷，用绝缘细线悬挂在天花板上，由于带电而互相排斥，如果用一个带正电的金属小球C接触A后立即拿走，则A、B、C三球的带电情况是：A. A带正电，B带负电，C带负电B. A带负电，B带负电，C带正电C. A带正电，B带负电，C带正电D. A带负电，B带负电，C带负电答案：C5. 一个物体从斜面顶端由静止开始滑下，不计摩擦，下列哪个说法是正确的？A. 物体下滑过程中机械能守恒B. 物体下滑过程中动能和势能之和不变C. 物体下滑过程中势能全部转化为动能D. 物体下滑过程中重力势能全部转化为动能答案：A6. 一个物体做简谐运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体在平衡位置时速度最大B. 物体在最大位移处加速度最大C. 物体在平衡位置时加速度最大D. 物体在最大位移处速度为零7. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体受到的向心力始终指向圆心B. 物体受到的向心力始终垂直于速度方向C. 物体受到的向心力始终做功D. 物体受到的向心力始终不做功答案：D8. 一个物体从斜面顶端由静止开始滑下，不计摩擦，下列哪个说法是正确的？A. 物体下滑过程中机械能守恒B. 物体下滑过程中动能和势能之和不变C. 物体下滑过程中势能全部转化为动能D. 物体下滑过程中重力势能全部转化为动能9. 一个物体做简谐运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体在平衡位置时速度最大B. 物体在最大位移处加速度最大C. 物体在平衡位置时加速度最大D. 物体在最大位移处速度为零答案：A10. 一个物体在水平面上做匀速圆周运动，下列哪个说法是正确的？A. 物体受到的向心力始终指向圆心B. 物体受到的向心力始终垂直于速度方向C. 物体受到的向心力始终做功D. 物体受到的向心力始终不做功答案：D二、填空题（每题4分，共20分）11. 根据牛顿第二定律，物体所受合力等于物体质量与加速度的乘积，即F=ma。
《物理竞赛近代》课件
涨落是指系统中的微观粒子在不停地随机运动，而耗散则是指系统在与 外界交换能量的过程中，熵会增加。涨落与耗散在统计物理中具有重要 地位。
2023
PART 03
近代物理实验
REPORTING
原子分子实验
电子能谱学
研究原子和分子的电子结构和能 量状态，如光电子能谱和俄歇电 子能谱。
原子和分子光谱学
通过观察原子和分子的光谱线， 研究其能级结构和跃迁规律，如 发射光谱、吸收光谱和共振荧光 光谱等。
原子和分子碰撞实验
研究原子和分子之间的相互作用 和碰撞过程，如弹性碰撞和非弹 性碰撞等。
总结词
研究物质结构和相互作用的实验 技术
原子力显微镜
通过探测微小力来观察和研究表 面结构和形貌，如扫描隧道显微 镜和原子力显微镜等。
反物质和暗物质研究
粒子加速器可用于产生反物质和暗物质，有助于揭示宇宙中的一些神 秘现象。
光学应用
通信技术
光学技术在光纤通信中广泛应用，实现了高速、 大容量的信息传输。
医学诊断和治疗
光学仪器在医学诊断和治疗中发挥重要作用，如 光学显微镜、激光手术等。
环境监测
光学遥感技术可用于监测大气污染、水体质量等 环境问题，为环境保护提供数据支持。
05
03
光电子学实验
研究光与物质相互作用时产生的电子 行为，如光电导、光电发射和光电子 倍增等。
04
量子光学实验
研究量子力学中的光学现象，如单光 子源、单光子探测器和量子隐形传态 等。
2023
PART 04
近代物理应用
REPORTING
核能应用
核能发电
利用核裂变或核聚变反应产生的 能量进行发电，具有高效、环保 的特点。
高中物理奥林匹克竞赛专题——近代物理(共35页)
•9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/9/62021/9/6Monday, September 06, 2021 •10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/62021/9/62021/9/69/6/2021 6:50:30 AM •11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/62021/9/62021/9/6Sep-216-Sep-21 •12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/9/62021/9/62021/9/6Monday, September 06, 2021
h 称为普朗克常数。 普朗克当时根据黑体辐射实验得出
h = 6.358 10-34 Js
2.普朗克公式
1900.12.14.--量子论诞生日。 普朗克在德国物理学会上报告了与全波段实验 结果极为符合的普朗克公式：
2h 3
M(T) c2 eh/kT 1
M
瑞利—金斯公式
实验曲线
普朗克公式
维恩公式
普朗普克朗公克式公与式实与验实结验果结的果比的较比较
正如杨振宁在《爱因斯坦对理论物理学的 影响》一文（1979）所说：
“在本世纪初，发生了三次概念上的革命， 它们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这 就是狭义相对论（1905）、广义相对论（1916） 和量子力学（1925）。”
第一章 波粒二象性
§1.1黑体辐射 △ §1.2光电效应（自学）
§1.3光子、光的二象性 §1.4 康普顿效应 §1.5 实物粒子的波动性 §1.6 概率波与概率幅 §1.7不确定关系
物理奥赛考试大纲
全国高中物理竞赛大纲一、力学a) 运动学参照系质点运动的位移和路程、速度、加速度相对速度向量和标量向量的合成和分解匀速及匀变速直线运动及其图像运动的合成抛体运动圆周运动刚体的平动和绕定轴的转动，质心质心运动定理 b)牛顿运动定律力学中常见的几种力牛顿第一、二、三运动定律惯性系的概念，摩擦力弹性力胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不要求导出）开普勒定律行星和人造卫星运动惯性力的概念，c) 物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件重心物体平衡的种类 d)动量冲量动量动量定理动量守恒定律反冲运动及火箭 e)冲量矩质点和质点组的角动量角动量守恒定律 f) 机械能功和功率动能和动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内与壳外的引力势能公式（不要求导出）弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律，碰撞 g) 流体静力学，静止流体中的压强，浮力 h)振动简谐振动振幅频率和周期相位振动的图像，参考圆振动的速度和加速度由动力学方程确定简谐振动的频率，阻尼振动受迫振动和共振（定性了解） i) 波和声横波和纵波波长、频率和波速的关系波的图像，波的干涉和衍射（定性）驻波声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声多普勒效应二、热学a) 分子动理论原子和分子的量级分子的热运动布朗运动温度的微观意义，分子力，分子的动能和分子间的势能物体的内能b)热力学第一定律，热力学第一定律 c) 热力学第二定律，热力学第二定律可逆过程与不可逆过程d)气体的性质热力学温标理想气体状态方程普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释（定性）理想气体的内能理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）e) 液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数浸润现象和毛细现象（定性） f) 固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点g) 物态变化熔解和凝固熔点熔解热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点h)热传递的方式传导、对流和辐射i) 热膨胀热膨胀和膨胀系数三、电学a) 静电场库仑定律电荷守恒定律电场强度电场线点电荷的场强场强叠加原理均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式（不要求导出）匀强电场电场中的导体静电屏蔽电势和电势差等势面点电荷电场的电势公式（不要求导出）电势叠加原理均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式（不要求导出）电容电容器的连接平行板电容器的电容公式（不要求导出）电容器充电后的电能电介质的极化介电常数b)稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路c) 物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释液体中的电流法拉第电解定律气体中的电流被激放电和自激放电（定性）真空中的电流示波器半导体的导电特性 P型半导体和N型半导体晶体二极管的单向导电性三极管的放大作用（不要求机理）超导现象d)磁场电流的磁场磁感应强度磁感线匀强磁场安培力洛仑兹力电子荷质比的测定质谱仪回旋加速器e) 电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律感应电场（涡旋电场）自感系数互感和变压器f) 交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效值纯电阻、纯电感、纯电容电路整流、滤波和稳压三相交流电及其连接法感应电动机原理g) 电磁震荡和电磁波电磁震荡震荡电路及震荡频率电磁场和电磁波电磁波的波速赫兹实验电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波四、光学a) 几何光学光的直进、反射、折射全反射光的色散折射率和光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜b)波动光学光的干涉和衍射（定性）光谱和光谱分析电磁波谱c) 光的本性光的学说的历史发展光电效应爱因斯坦方程光的波粒二象性五、近代物理a) 原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱玻尔模型的局限性原子的受激辐射激光b)原子核原子核的量级天然放射现象放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反应方程质能方程裂变和聚变“基本”粒子夸克模型c) 不确定关系实物粒子的波粒二象性d)狭义相对论爱因斯坦假设时间和长度的相对论效应e)太阳系银河系宇宙和黑洞的初步知识六、其它方面a) 物理知识在各方面的应用。
(整理)大学物理近代物理题库及答案.
一、选择题：（每题3分）1、 有下列几种说法：(1) 所有惯性系对物理基本规律都是等价的．(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关．(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同．若问其中哪些说法是正确的, 答案是(A) 只有(1)、(2)是正确的．(B) 只有(1)、(3)是正确的．(C) 只有(2)、(3)是正确的．(D) 三种说法都是正确的． ［ ］2、宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过∆t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速)(A) c ·∆t (B) v ·∆t(C) 2)/(1c t c v -⋅∆2)/(1c t c v -⋅⋅∆ ［ ］3、一火箭的固有长度为L ，相对于地面作匀速直线运动的速度为v 1，火箭上有一个人从火箭的后端向火箭前端上的一个靶子发射一颗相对于火箭的速度为v2的子弹．在火箭上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是：(c 表示真空中光速)(A) 21v v +L ． (B) 2v L ． (C) 12v v -L ． (D) 211)/(1c L v v - ． ［ ］4、(1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？(2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？关于上述两个问题的正确答案是：(A) (1)同时，(2)不同时．(B) (1)不同时，(2)同时．(C) (1)同时，(2)同时．(D) (1)不同时，(2)不同时． ［ ］5、有一直尺固定在K ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝45°，如果K ′系以匀速度沿Ox 方向相对于K 系运动，K 系中观察者测得该尺与Ox 轴的夹角(A) 大于45°． (B) 小于45°．(C) 等于45°．(D) 当K ′系沿Ox 正方向运动时大于45°，而当K ′系沿Ox 负方向运动时小于45°． ［ ］6、边长为a 的正方形薄板静止于惯性系K 的Oxy 平面内，且两边分别与x ，y轴平行．今有惯性系K ＇以 0.8c （c 为真空中光速）的速度相对于K 系沿x 轴作匀速直线运动，则从K ＇系测得薄板的面积为(A) 0.6a 2． (B) 0.8 a 2．(C) a 2． (D) a 2／0.6 ． ［ ］7、一匀质矩形薄板，在它静止时测得其长为a ，宽为b ，质量为m 0．由此可算出其面积密度为m 0 /ab ．假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v 作匀速直线运动，此时再测算该矩形薄板的面积密度则为(A) ab c m 20)/(1v - (B) 20)/(1c ab m v - (C) ])/(1[20c ab m v - (D) 2/320])/(1[c ab m v - ［ ］8、两个惯性系S 和S ′，沿x (x ′)轴方向作匀速相对运动. 设在S ′系中某点先后发生两个事件，用静止于该系的钟测出两事件的时间间隔为τ0 ，而用固定在S 系的钟测出这两个事件的时间间隔为τ ．又在S ′系x ′轴上放置一静止于是该系．长度为l 0的细杆，从S 系测得此杆的长度为l, 则(A) τ < τ0；l < l 0． (B) τ < τ0；l > l 0．(C) τ > τ0；l > l 0． (D) τ > τ0；l < l 0． ［ ］9、在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？(1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速．(2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的．(3) 在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的．(4)惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些．(A) (1)，(3)，(4)． (B) (1)，(2)，(4)．(C) (1)，(2)，(3)． (D) (2)，(3)，(4)． ［ ］10、在某地发生两件事，静止位于该地的甲测得时间间隔为4 s ，若相对于甲作匀速直线运动的乙测得时间间隔为5 s ，则乙相对于甲的运动速度是(c 表示真空中光速)(A) (4/5) c ． (B) (3/5) c ．(C) (2/5) c ． (D) (1/5) c ． ［ ］11、一宇航员要到离地球为5光年的星球去旅行．如果宇航员希望把这路程缩短为3光年，则他所乘的火箭相对于地球的速度应是：(c 表示真空中光速)(A) v = (1/2) c ． (B) v = (3/5) c ．(C) v = (4/5) c ． (D) v = (9/10) c ． ［ ］12、某核电站年发电量为 100亿度，它等于36×1015 J 的能量，如果这是由核材料的全部静止能转化产生的，则需要消耗的核材料的质量为(A) 0.4 kg ． (B) 0.8 kg ．(C) (1/12)×107 kg ． (D) 12×107 kg ． ［ ］13、一个电子运动速度v = 0.99c ，它的动能是：(电子的静止能量为0.51 MeV)(A) 4.0MeV ． (B) 3.5 MeV ．(C) 3.1 MeV ． (D) 2.5 MeV ． ［ ］14、质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的(A) 4倍． (B) 5倍． (C) 6倍． (D) 8倍． ［ ］15、α 粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的3倍时，其动能为静止能量的(A) 2倍． (B) 3倍． (C) 4倍． (D) 5倍． ［ ］16、把一个静止质量为m 0的粒子，由静止加速到=v 0.6c (c 为真空中光速）需作的功等于(A) 0.18m 0c 2． (B) 0.25 m 0c 2．(C) 0.36m 0c 2． (D) 1.25 m 0c 2． ［ ］17、已知电子的静能为0.51 MeV ，若电子的动能为0.25 MeV ，则它所增加的质量∆m 与静止质量m 0的比值近似为(A) 0.1 ． (B) 0.2 ． (C) 0.5 ． (D) 0.9 ． ［ ］18、设某微观粒子的总能量是它的静止能量的K 倍，则其运动速度的大小 为(以c 表示真空中的光速)(A) 1-K c ． (B) 21K Kc -． (C) 12-K K c ． (D) )2(1++K K K c ． ［ ］19、根据相对论力学，动能为0.25 MeV 的电子，其运动速度约等于(A) 0.1c (B) 0.5 c(C) 0.75 c (D) 0.85 c ［ ］(c 表示真空中的光速，电子的静能m 0c 2 = 0.51 MeV)20、令电子的速率为v ，则电子的动能E K 对于比值v / c 的图线可用下列图中哪一个图表示？（c 表示真空中光速）［ ］21、已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是U 0 (使电子从金属逸出需作功eU 0)，则此单色光的波长λ 必须满足：(A) λ ≤)/(0eU hc ． (B) λ ≥)/(0eU hc ．(C) λ ≤)/(0hc eU ． (D) λ ≥)/(0hc eU ． ［ ］22、已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是 1.2 eV ，而钠的红限波长是5400 Å(A) 5350 Å． (B) 5000 Å．(C) 4350 Å． (D) 3550 Å． ［ ］23、用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为：(A) 2 E K ．. (B) 2h ν - E K ．(C) h ν - E K ． (D) h ν + E K ． ［ ］24、设用频率为ν1和ν2的两种单色光，先后照射同一种金属均能产生光电效应．已知金属的红限频率为ν0，测得两次照射时的遏止电压|U a 2| = 2|U a 1|，则这两种单色光的频率有如下关系：(A) ν2 = ν1 - ν0． (B) ν2 = ν1 + ν0．(C) ν2 = 2ν1 - ν0． (D) ν2 = ν1 - 2ν0． ［ ］/c (A)/c (B)/c(C)/c25、以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示，然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示．满足题意的图是 ［ ］26、在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的60％，则因散射使电子获得的能量是其静止能量的(A) 2倍． (B) 1.5倍．(C) 0.5倍． (D) 0.25倍． ［ ］27、当照射光的波长从4000 Å变到3000 Å时，对同一金属，在光电效应实验中测得的遏止电压将：(A) 减小0.56 V ． (B) 减小0.34 V ．(C) 增大0.165 V ． (D) 增大1.035 V ． ［ ］(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C)28、保持光电管上电势差不变，若入射的单色光光强增大，则从阴极逸出的光电子的最大初动能E 0和飞到阳极的电子的最大动能E K 的变化分别是(A) E 0增大，E K 增大． (B) E 0不变，E K 变小．(C) E 0增大，E K 不变． (D) E 0不变，E K 不变． ［ ］29、在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的 1.2倍，则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为(A) 2． (B) 3． (C) 4． (D) 5． ［ ］30、以下一些材料的逸出功为铍 3.9 eV 钯 5.0eV铯 1.9 eV 钨 4.5 eV今要制造能在可见光(频率范围为3.9×1014 Hz —7.5×1014 Hz)下工作的光电管，在这些材料中应选(A) 钨． (B) 钯． (C) 铯． (D) 铍． ［ ］31、某金属产生光电效应的红限波长为λ0，今以波长为λ (λ <λ0)的单色光照射该金属，金属释放出的电子(质量为m e )的动量大小为(A) λ/h ． (B) 0/λh(C)λλλλ00)(2+hc m e (D) 02λhc m e(E) λλλλ00)(2-hc m e ［ ］32、光电效应中发射的光电子最大初动能随入射光频率ν 的变化关系如图所示．由图中的(A) OQ (B) OP (C) OP /OQ (D) QS /OS 可以直接求出普朗克常量． ［ ］33、用频率为ν1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 1；用频率为ν2的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为E K 2．如果E K 1 >E K 2，那么(A) ν1一定大于ν2． (B) ν1一定小于ν2．(C) ν1一定等于ν2． (D) ν1可能大于也可能小于ν2． ［ ］34、若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是(A) )2/(eRB h ． (B) )/(eRB h ．(C) )2/(1eRBh ． (D) )/(1eRBh ． ［ ］35、如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的(A) 动量相同． (B) 能量相同．(C) 速度相同． (D) 动能相同． ［ ］36、不确定关系式 ≥⋅∆∆x p x 表示在x 方向上(A) 粒子位置不能准确确定．(B) 粒子动量不能准确确定．(C) 粒子位置和动量都不能准确确定．(D) 粒子位置和动量不能同时准确确定． ［ ］37、已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为：a x ax 23cos 1)(π⋅=ψ, ( - a ≤x ≤a ) 那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为(A) 1/(2a )． (B) 1/a ．(C) a 2/1． (D) a /1 ［ ］38、关于不确定关系 ≥∆∆x p x ()2/(π=h )，有以下几种理解：(1) 粒子的动量不可能确定．(2) 粒子的坐标不可能确定．(3) 粒子的动量和坐标不可能同时准确地确定．(4) 不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子．其中正确的是：(A) (1)，(2). (B) (2)，(4).(C) (3)，(4). (D) (4)，(1). ［ ］39、将波函数在空间各点的振幅同时增大D 倍，则粒子在空间的分布概率将(A) 增大D 2倍． (B) 增大2D 倍．(C) 增大D 倍． . (D) 不变． ［ ］40、直接证实了电子自旋存在的最早的实验之一是(A) 康普顿实验． (B) 卢瑟福实验．(C) 戴维孙－革末实验． (D) 斯特恩－革拉赫实验． ［ ］二、选择题：（每题4分）41、狭义相对论的两条基本原理中，相对性原理说的是________________________________________________________________________________； 光速不变原理说的是_______________________________________________ ___________________________________________．42、已知惯性系S ＇相对于惯性系S 系以 0.5 c 的匀速度沿x 轴的负方向运动，若从S ＇系的坐标原点O ＇沿x 轴正方向发出一光波，则S 系中测得此光波在真 空中的波速为____________________________________．43、以速度v 相对于地球作匀速直线运动的恒星所发射的光子，其相对于地球的速度的大小为______．44、有一速度为u 的宇宙飞船沿x 轴正方向飞行，飞船头尾各有一个脉冲光源在工作，处于船尾的观察者测得船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________；处于船头的观察者测得船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为____________．45、一观察者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.5 m．则此米尺以速度v＝__________________________m·s-1接近观察者．46、狭义相对论确认，时间和空间的测量值都是______________，它们与观察者的______________密切相关．47、静止时边长为50 cm的立方体，当它沿着与它的一个棱边平行的方向相对于地面以匀速度 2.4×108m·s-1运动时，在地面上测得它的体积是____________．48、牛郎星距离地球约16光年，宇宙飞船若以________________的匀速度飞行，将用4年的时间(宇宙飞船上的钟指示的时间)抵达牛郎星．49、π+介子是不稳定的粒子，在它自己的参照系中测得平均寿命是2.6×10-8 s，如果它相对于实验室以0.8 c (c为真空中光速)的速率运动，那么实验室坐标系中测得的π+介子的寿命是______________________s.51、μ子是一种基本粒子，在相对于μ子静止的坐标系中测得其寿命为τ0＝2×10-6s．如果μ子相对于地球的速度为=v0.988c(c为真空中光速)，则在地球坐标系中测出的μ子的寿命τ＝____________________．52、设电子静止质量为m e，将一个电子从静止加速到速率为0.6 c (c为真空中光速)，需作功________________________．53、(1) 在速度=v____________情况下粒子的动量等于非相对论动量的两倍．(2) 在速度=v____________情况下粒子的动能等于它的静止能量．54、狭义相对论中，一质点的质量m与速度v的关系式为______________；其动能的表达式为______________．55、质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的3倍时，其质量为静止质量的________倍．56、α粒子在加速器中被加速，当其质量为静止质量的5倍时，其动能为静止能量的________倍．57、观察者甲以0.8c的速度（c为真空中光速）相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一质量为1 kg的物体，则(1) 甲测得此物体的总能量为____________；(2) 乙测得此物体的总能量为____________．58、某加速器将电子加速到能量E = 2×106 eV时，该电子的动能E K =_____________________eV．（电子的静止质量m e = 9.11×10-31 kg, 1 eV =1.60×10-19 J）59、当粒子的动能等于它的静止能量时，它的运动速度为______________．60、一电子以0.99 c的速率运动(电子静止质量为9.11×10-31 kg，则电子的总能量是__________J，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是_____________．61、匀质细棒静止时的质量为m0，长度为l0，当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时，测得它的长为l，那么，该棒的运动速度v =__________________，该棒所具有的动能E K =______________．62、某光电管阴极, 对于λ = 4910 Å的入射光，其发射光电子的遏止电压为0.71 V．当入射光的波长为__________________Å时，其遏止电压变为1.43 V．( e =1.60×10-19 C，h =6.63×10-34 J·s )63、光子波长为λ，则其能量=____________；动量的大小=_____________；质量=_________________ ．64、已知钾的逸出功为2.0 eV，如果用波长为3.60×10-7 m的光照射在钾上，则光电效应的遏止电压的绝对值|U a| =___________________．从钾表面发射出电子的最大速度v max =_______________________．(h =6.63×10-34 J·s，1eV =1.60×10-19 J，m e=9.11×10-31 kg)65、以波长为λ= 0.207 μm的紫外光照射金属钯表面产生光电效应，已知钯的红限频率ν 0=1.21×1015赫兹，则其遏止电压|U a| =_______________________V．(普朗克常量h =6.63×10-34 J·s，基本电荷e =1.60×10-19 C)66、在光电效应实验中，测得某金属的遏止电压|U a |与入射光频率ν的关系曲线如图所示，由此可知该金属的红限频率ν0=___________Hz ；逸出功A =____________eV ． 67、已知某金属的逸出功为A ，用频率为ν1的光照射该金属能产生光电效应，则该金属的红限频率ν0 =_____________________________，ν1 > ν0，且遏止电势差|U a | =______________________________．68、当波长为 300 nm (1 nm = 10-9 m)的光照射在某金属表面时，光电子的动能范围为 0～ 4.0×10-19 J ．此时遏止电压为|U a | =__________________V ；红限频 率ν0=_______________________ Hz ． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ， 基本电荷e =1.60×10-19 C)69、钨的红限波长是230 nm (1 nm = 10-9 m)，用波长为180 nm 的紫外光照射时，从表面逸出的电子的最大动能为___________________eV ． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，基本电荷e =1.60×10-19 C)70、频率为 100 MHz 的一个光子的能量是_______________________，动量的大小是______________________． (普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s)71、分别以频率为ν1和ν2的单色光照射某一光电管．若ν1 >ν2 (均大于红限频率ν0)，则当两种频率的入射光的光强相同时，所产生的光电子的最大初动能E 1____E 2；所产生的饱和光电流I s1____ I s2．(用＞或=或＜填入)72、当波长为3000 Å的光照射在某金属表面时，光电子的能量范围从 0到 4.0×10-19 J ．在作上述光电效应实验时遏止电压为 |U a | =____________V ；此金属的红限频率ν0 =__________________Hz ．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ；基本电荷e =1.60×10-19 C)73、康普顿散射中，当散射光子与入射光子方向成夹角φ = _____________时， 散射光子的频率小得最多；当φ = ______________ 时，散射光子的频率与入射光子相同．|1014 Hz)-74、在玻尔氢原子理论中势能为负值，而且数值比动能大，所以总能量为________值，并且只能取____________值．75、玻尔的氢原子理论中提出的关于__________________________________和____________________________________的假设在现代的量子力学理论中仍然是两个重要的基本概念．76、玻尔的氢原子理论的三个基本假设是：(1)____________________________________，(2)____________________________________，(3)____________________________________．77、玻尔氢原子理论中的定态假设的内容是：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.78、玻尔氢原子理论的基本假设之一是定态跃迁的频率条件，其内容表述如下：______________________________________________________________________________________________________________________．79、玻尔氢原子理论的基本假设之一是电子轨道动量矩的量子化条件，其内容可表述如下：________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________．80、氢原子的部分能级跃迁示意如图．在这些能级跃迁中， (1) 从n =______的能级跃迁到n =_____的能级时所发射的光子的波长最短；(2) 从n =______的能级跃迁到n =______的能级时所发射的光子的频率最小．81、若中子的德布罗意波长为2 Å，则它的动能为________________．(普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ，中子质量m =1.67×10-27 kg)大学物理题库------近代物理答案一、选择题：01-05 DABAA 06-10 ACDBB 11-15 CACBA 16-20 BCCCD21-25 ADDCB 26-30 DDDDC 31-35 ECDAA 36-40 DACDD二、填空题41、见教本下册p.268； 42、c ； 43. c ； 44. c ， c ； 45. 8106.2⨯；46. 相对的，相对运动； 47. 3075.0m ； 48. 181091.2-⨯ms ； 49. 81033.4-⨯； 51. s 51029.1-⨯； 52. 225.0c m e ； 53.c 23, c 23；54. 2)(1c v m m -=， 202c m mc E k -=； 55. 4； 56. 4；n = 1n = 2n = 3n = 457. (1) J 16109⨯， (2) J 7105.1⨯； 58. 61049.1⨯； 59. c 321；60. 13108.5-⨯， 121004.8-⨯； 61. 20)(1l l c -， )(020l l l c m -； 62. 11082.3⨯；63. λhc hv E ==， λh p =， 2c h c m νλ== ； 64. V 45.1， 151014.7-⨯ms ； 65. )(0v c e h -λ； 66. 5×1014，2； 67. h A /，e h /)(01νν-； 68. 5.2，14100.4⨯； 69. 5.1； 70. J 261063.6-⨯，1341021.2--⋅⨯ms kg ； 71. 21E E >， 21s s I I <； 72. 5.2，14100.4⨯； 73. π，0； 74. 负，离散； 75. 定态概念， 频率条件（定态跃迁）； 76. —79. 见教本下册p.246--249； 80. （1）4，1；（2）4， 3；81. J mh E k 21221029.32⨯==λ；。
【精选】第13届全国中学生物理竞赛预赛试题答案(全)
第十三届全国中学生物理竞赛预赛试题参考答案及分标准一、参考解答：折线导体各线段，切割磁感应线时，在该线段中就会产生感应电动势，AF间电势差U AF的大小等于各段感应电动势的代数和的大小，当感应电动势的方向由F 至A时，U A>U F,U AF为正值。
按此分析计算，结果如图13-12所示。
各段相应的状况为：(1)0<x<l CD切割B1(2)l<x<2l CD,EF都切割B1(3)2l<x<3l CD切割B2,EF和AB都切割B1(4)3l<x<4l CD,EF,AB均切割B2(5)4l<x<6l CD,EF,AB均切割B2(6)6<x<7l EF,AB均切割B2(7)7l<x<8l AB切割B2(8)8l<x 折线导体全部移出磁场区,不再切割磁感应线。
评分标准:本题15分。
图13-12第1到第7题，每段中U AF的数值占1分，正负号占1分；第8段占1分。
二、参考解答：在制动轮转动的情况下，制动力矩是由制动块B1、B2对制动轮D的滑动摩擦力产生的。
设B1、B2对D的正压力分别为N1和N2，滑动摩擦力的就分别为μN1和μN2，如图13-13所示。
所以M=μN1·+μN2·①再对左、右两杆分别进行受力分析，并列出力矩平衡方程如下（图13-14），左杆（h1+h2）T=h1N1+μN1a ②右杆 h1N2=（h1+h2）T+μN2a③②、③两式中T为弹簧的弹力。
对弹簧来说，由胡克定律图13-13T=·△L=k（d+2a-L）①②③④解得④k=⑤代入数据得k≈1.24×104(牛/米) ⑥评分标准:本题15分。
①、②、③、④式和占3分，解出⑤式给1分，计算出⑥式再给2分。
若没写⑤式，而由①②③④解得⑥式的，则⑥式给3分。
三、参考解答：1.当光束垂直入射到一个平面上时,如果光束被完全反射,且反射光垂直于平面,则光子的动量改变达最大值:△k=k-(-k)=2k=2h/λ①此时该光束对被照射面的光压为最大。
全国中学生物理竞赛真题汇编(近代物理学)
全国中学生物理竞赛真题汇编---近代物理学1.（20Y2）（20分）一个氢放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为4.86×10－7m 。
试计算这是氢原子中电子从哪一个能级向哪一个能级（用量子数n 表示）跃迁时发出的？已知氢原子基态（n ＝1）的能量为E 1＝－13.6eV ＝－2.18×10－18J ，普朗克常量为h ＝6.63×10－34J·s 。
2．（22Y4）（20分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱，氢光谱线的波长λ可以用下面的巴耳末一里德伯公式来表示n)11(122nk R -=λ，k 分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数．K=l ，2，3，…，对于每一个k ，有n=k+1．k+2，k+3，…，R 称为里德伯常量，是一个已知量．对于K=l 的一系列谱线其波长处在紫外线区,称为赖曼系；k=2的一系列谱线其波长处在可见光区．称为巴耳末系．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U 1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U 2，已知电子电荷量的大小为e ，真空中光速为c ，试求：普朗克恒量和该种金属的逸出功。
3。
（25Y20）4。
（17F3）1995年，美国费米国家实验室ＣＤＦ实验组和ＤＯ实验组在质子反质子对撞机ＴＥＶＡＴＲＯＮ的实验中，观察到了顶夸克，测得它的静止质量ｍ1＝1．75×1011ｅＶ／ｃ2＝3．1×10－25ｋｇ，寿命τ＝0．4×10－24ｓ，这是近十几年来粒子物理研究最重要的实验进展之一． 1．正、反顶夸克之间的强相互作用势能可写为Ｕ（ｒ）＝－ｋ（4ａｓ／3ｒ），式中ｒ是正、反顶夸克之间的距离，ａｓ＝0．12是强相互作用耦合常数，ｋ是与单位制有关的常数，在国际单位制中ｋ＝0．319×10－25Ｊ·ｍ．为估算正、反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统，可把束缚状态设想为正反顶夸克在彼此间的吸引力作用下绕它们连线的中点做匀速圆周运动．如能构成束缚态，试用玻尔理论确定系统处于基态中正、反顶夸克之间的距离ｒ0．已知处于束缚态的正、反夸克粒子满足量子化条件，即 2ｍｖ（ｒ0／2）＝ｎ（ｈ／2π），ｎ＝1，2，3…… 式中ｍｖ（ｒ0／2）为一个粒子的动量ｍｖ与其轨道半径ｒ0／2的乘积，ｎ为量子数，ｈ＝6．63×10－34Ｊ·ｓ为普朗克常量． 2．试求正、反顶夸克在上述设想的基态中做匀速圆周运动的周期Ｔ．你认为正、反顶夸克的这种束缚态能存在吗? 5。
2023年全国中学生物理竞赛近代物理及相对论专题
近代物理及相对论专题（28）五、（15分）半导体pn结太阳能电池是根据光生伏打效应工作的。
当有光照射pn结时, pn结两端会产生电势差, 这就是光生伏打效应。
当pn结两端接有负载时, 光照使pn结内部产生由负极指向正极的电流即光电流, 照射光的强度恒定期, 光电流是恒定的, 已知该光电流为IL；同时, pn结又是一个二极管, 当有电流流过负载时, 负载两端的电压V使二极管正向导通, 其电流为, 式中Vr和I0在一定条件下均为已知常数。
1、在照射光的强度不变时, 通过负载的电流I与负载两端的电压V的关系是I=__________________。
太阳能电池的短路电流IS=_______________, 开路电压VOC=___________________, 负载获得的功率P=______________。
2、已知一硅pn结太阳能电池的IL=95mA, I0=4.1×10－9mA, Vr=0.026V。
则此太阳能电池的开路电压VOC=___________________V, 若太阳能电池输出功率最大时, 负载两端的电压可近似表达为, 则VmP=______________V。
太阳能电池输出的最大功率Pmax=_______________mW。
若负载为欧姆电阻, 则输出最大功率时, 负载电阻R=_____________Ω。
五、答案与评分标准本题15分.1．(2分）, （2分）, （2分）,（1分）.2. 0.62V （2分）；0.54V （2分）；49mW （2分）；6.0 （2分）.（27）二、(20分)距离我们为L处有一恒星, 其质量为M, 观测发现其位置呈周期性摆动, 周期为T, 摆动范围的最大张角为。
假设该星体的周期性摆动是由于有一颗围绕它作周期运动的行星引起的, 试给出这颗行星的质量所满足的方程。
若光年, 年, 毫角秒, ( 为太阳质量), 则此行星的质量和它运动的轨道半径各为多少？分别用太阳质量和国际单位AU(平均日地距离)作为单位, 只保存一位有效数字。
物理竞赛 近代物理
与粒子相联系的波称为概率波,或德布罗意波 20
h h p n
2 p k ( k n)
§5 不确定性关系
一.光子的不确定性关系
x
Z
xPx h
• x～ d
Px p sin 1
d
0 Px p sin 1
h x sin 1 p
讨论
h (1 cos ) 0 0.0243(1 cos ) m0c
1. 入射光子与电子碰撞，将一部分能量传给电子， 自身能量减少，频率降低，波长增大。 2. Δλ ∝ φ
3. Δλ 与散射物质及λ0 无关
4. ν=ν0 成份
5. 当入射光的波长与康普顿波长相比拟时，康普顿效应才显著。
m
c (1 cos )
0.0243(1 cos )
: 散射角
15
h 0 m 0 c 2 h mc 2 h h n 0 n m v 0
波长偏移
λc =0.0243Å
0 h (1 cos ) m0c
量子物理基础
§1 黑体辐射和普朗克的能量子假说
一. 基本概念 1. 热辐射 定义 分子的热运动使物体辐射电磁波 基本性质 温度发射的能量电磁波 的短波成分 例如：加热铁块 平衡热辐射 物体辐射的能量等于在同 一时间内所吸收的能量 3
二. 普朗克的能量子假说
1．“振子”的概念（1900年以前) • 物体----------振子 • 经典理论：振子的能量取“连续值 2. ” 普朗克假定（1900）
y p y 2 z pz 2
x px 2
奥林匹克物理123三本书中试题全集
奥林匹克物理1复赛模拟卷---力学1.(第八届全国中学生物理竞赛预赛)半径为r、质量为m的三个相同的球放在水平桌面上，两两互相接触。
用一个高为1.5r的圆柱形圆筒(上下均无底)将此三球套在筒内，圆筒的内半径取适当值，使得各球间以及球与筒壁之间均保持无形变接触。
现取一质量也为m、半径为R的第四个球，放在三球的上方正中。
设四个球的表面、圆筒的内壁表面均由相同物质构成，/3(约等于0.775)，问R取何值时，用手轻轻竖其相互之间的最大静摩擦系数均为μ=15直向上提起圆筒即能将四个球一起提起来?(20分)(第八届全国中学生物理竞赛决赛)有一长为l的木块A，放在足够长的水平地面上，取一无盖的长方形木盒将A罩住。
B的左右内壁间的距离为L(L>l)。
B的质量与A相同。
A与地面间的滑动摩擦系数为μA，B与地面间的滑动摩擦系数为μB，且μB>μA。
开始时A的左端与B的左内壁相接触(如图所示)，两者以相同的初速度v。
向右运动。
已知A与B左右内壁发生的碰撞都是完全弹性的，且碰撞时间都极短。
A与B的其它侧面之间均无接触。
1)要使最后A、B同时停止，而且A与B间轻轻接触(即无作用力)，初速v。
应取何值?2)要使B首先停下，而且最后全部停下来时A与B轻轻接触，初速v。
应取何值?3)有无v。
值使B停下后又由于被碰再次运动，最后A、B二者停在一起?为什么?4）若要使A先停下来，而且最后全部停下时A、B轻轻接触，v。
又应该取何值？图3中半径为R的圆盘固定不可转动，细绳不可伸长且质量可略，绳下悬挂的两物体质量分别为M，m。
设圆盘与绳间光滑接触，试求盘对绳的法向支持力线密度。
半径R，质量m 的匀质细圆环均匀带电，带电量Q>o。
将此环放在光滑水平面上，周围有垂直向上的匀强磁场B。
若令圆环以角速度 绕过圆心的铅垂轴匀速转动，如图所示，试求环内因为这种运动而形成的附加张力。
（改编自第一届(1985年)全国中学生物理竞赛）图中两个圆代表内、外半径几乎同为R的环形光滑轨道，它与长方体形的底座连在一起放置于光滑的水平面上，环与底座连体的质量为M。
近代物理专题考查试题
《近代物理专题》考查试题注意：有选择性地答题，不要原搬照抄，卷面尽量整齐！一、简述凝聚态物理的学科概况、研究范围及国内著名研究机构。
（20分）二、简述光学的学科概况、研究范围及国内著名研究机构。
（20分）三、什么是纳米、纳米体系、纳米材料？（15分）四、纳米材料的分类有哪些？（20分）五、简述电话网的组成。
（15分）六、简述波分复用技术及波分复用系统的主要优点。
（10分）《近代物理专题》考查题答案一、答：（1）学科概况凝聚态物理学是从微观角度出发，研究由大量粒子（原子、分子、粒子、电子）组成的凝聚态的结构、动力学过程及其与宏观物理性质之间联系的一门学科。
凝聚态物理是以固体物理为基础的外向延拓，特别是20世纪80年代以来，凝聚态物理学取得了巨大进展，研究对象日益扩展，更为复杂。
一方面传统的固体物理各个分支如金属物理、半导体物理、磁学、低温物理和电介质物理等的研究更深入，各分支之间的联系更趋密切；另一方面许多新的分支不断涌现，如强关联电子体系物理学、无序体系物理学、准晶物理学、介观物理与团簇物理等，从而使凝聚态物理学成为当前物理学中最重要的分支之一，从事凝聚态研究的人数在物理学家中首屈一指，每年发表的论文数在物理学的各个分支中居领先位置。
目前，凝聚态物理学正处在枝繁叶茂的兴旺时期。
（2）研究范围研究凝聚态物质的原子之间的结构、电子态结构以及相关的各种物理性质。
研究领域包括固体物理、晶体物理、金属物理、半导体物理、电介质物理、磁学、固体光学性质、低温物理与超导电性、高压物理、稀土物理、液晶物理、非晶物理、低维物理、液体物理、微结构物理、缺陷与相变物理、纳米材料和准晶等。
（3）国内著名研究机构中国科学院物理研究所、南京大学、中国科技大学。
二、答：（1）学科概况光学是研究光辐射的性质及其与物质相互作用的一门基础学科，具有悠久的历史。
20世纪60年代初激光问世，，这一划时代的成就为光学学科本身开创了新的纪元。
中学生物理竞赛1-32近代物理试题分类汇编.doc
近代（32-10）某金属材料发生光电效应的最大波长为入，将此材料制成半径为R 的圆球，并用 绝缘线悬挂于真空室内。
如以波长为久（2＜入）的单色光持续照射此金属球，该金属球发 生光电效应产生光电子的最人初动能为 _______________ ,此金属球可带的电荷量最多为 ____________ o （设无穷远处电势为0,真空中半径为「，带 电荷量为q 的导体球电势为U =限。
）（31-15） 一个G 介子飞行时衰变成静止质量均为m 的三个龙介子，这三个兀介子的动量共而。
已知：衰变询后介子运动的速度都远小于 光在真空中的速度c ；衰变后的三个兀介子的 动能分别为Tl, T2, T3, R 第一二个龙介了 飞行方向Z 间的夹角为G ，第二三个龙介了飞 行方向之间的夹角为2 （如图所示）；介子的 动能等于介子的能量与其静止的能量（即其静止质Smljc 2的乘积）Z 差。
求G 介子在衰 变前的辨阀的飞行方向（川其飞行方向与衰变后的第二个介子飞行方向的夹角即图屮0角表 示）及其静止质最。
（30・4）山玻尔理论可知，当氮原子中的核外电子山一•个轨道跃迁到另一•轨道吋，有可能（）A. 发射出光子，电子的动能减少，原子的势能减少B. 发射出光了，电了的动能增加，原了的势能减少C. 吸收光子，电子的动能减少，原子的势能增加（32-2）瓷U （铀核）衰变为主巴 A. 8次。
衰变，16次0衰变。
C.4次a 衰变，16次0衰变。
（氯核）要经过（）B. 3次Q 衰变，4次0衰变。
D. 4次Q 衰变，4次0衰变。
D.吸收光子，电子的动能增加，原子的势能减少(29-6)铀238 (92 U)是放射性元索，若衰变吋依次放岀a,卩，卩，a, a, a, a, a,卩，p,a,p,卩，a粒子，最终形成稳定的核；Pb,贝ij其中X= _______ , Y= _________ .(29-8)已知：光子有质量，但无静止质量，在重力场中也有重力势能.若从地而上某处将一束频率为卩的光射向其正上方相距为〃的空间站，d远小于地球半径，令空间站接收到的光的频率为则差卩'一卩= ____________ ,已知地球表面附近的重力加速度为g.(29-10)图中K是密封在真空玻璃管内的金属电极，它受光照射后能释放出电子；W是可以透光的窗口，光线通过它可照射到电极K上；C是密封在真空玻璃管内圆筒形的收集电极，它能收集K所发出的光电子.R 是接在电池组E (电压足够高)两端的滑动变阻器，电极K通过导线与串联电池组的屮心端O连接；G是用于测最光电流的电流计.已知当某一特定频率的单色光通过窗口照射电极K时, 能产牛光电子.当滑动变阻器的滑动接头处在某一点P时，可以测到光电流，当滑动头向右移动时，G的示数增大，使滑动头继续缓慢向右不断移动时,G的示数增人，使滑动头继续继续缓慢向右不断移动时，电流计G的示数变化情况是__________________________________________________ .当滑动变阻器的滑动接头从P 点缓慢向左不断移动吋，电流计G的示数变化情况是 __________________________________________________ 若测得用频率为片的单色光照射电极K吋的遏止电压为V,,频率为冬的单色光照射电极时的遏止电压为v2，已知电子的电荷最为◊则普朗克常量力= ___________ ，金属电极K的逸出功化= _______________ ・(29-04)多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K壳层离核最近，L壳层次Z, M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电了数是一定的，当一个壳层中的电了填满后，余下的电子将分布到次外的壳层.当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子(X光)的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁小放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇(Auger)效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子.现用一能量为40.00keV的光子照射Cd (镐)原子，击出Cd原子中K层一个电子,使该壳层出现空穴，己知该K层电了的电离能为26.8kcV.随后，Cd原子的L层中一个电子跃迁到K层，而由于俄歇效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出，己知这两个电子的电离能皆为4.02keV,则射出的俄歇电了的动能等于()A.(26.8-4.02-4.02) keVB. (40.00-26.8- 4.02 ) keVC.(26.8-4.02) keVD. (40.00- 26.8 + 4.02 ) keV(27-06)已知频率为卩、波长为几的光了的能量E=hv,动量为P=l九,式中h为普朗克常量, 则光速c可表示为( )(A) PIE(B) E/P (C) EP (D) E2/P2(27-07)某种核X经过(X衰变示变为核Y,再经过［3衰变示变为核乙即器匕；丫一^初下列关系中正确的是( )(A) a=e+4 (B) c=e (C) d = f-l (D) b = f+2(27-13)光通过光纤长距离传输时，因损耗而要衰减，故必须在途中设立“中继站”进行放大。
高中物理竞赛专题 近代物理习题课(共37张PPT)
认为自己与飞船A相距多远。
c
sy
解： 1）B相对A的速度为
uBA
2c 1 2
sx uBA
x
A
在A看来，信号要能到达B，则其x分量应与
sx ux
cos1 sx
c
cuox s相1同1，2即2
2）在B看来，自己是静止的，而光是在与自己相距为d处的
解：B作为S系中的物体 ux c
A为S′系，则B相对A的速度为
c B
uBA
ux
ux
1
c2
u
x
2c 1 2
S
d
c
A（S′）
x
在A看来，信号要能到达B，则其x分量应与 ux 相同
1、为使B能接收到信号，A中的宇航员应以与自己的运动方向
成多大角度发射信号；2、飞船B接收到信号时，B中的宇航员
m0 0 M 0u m
相对论质量守恒：
m0 m0 M 0
m0
1
c
2 2
m0
{ M 0 2.309 m0 u 0.5c
例2、已知：介子 c,后衰变为两个光子
两光子的运动轨道与原方向成相等的角度
证明：1、两光子能量相等； 2、cos
A (T24 T14 )
∴在t时间容器的净吸热
液
R1
氦 1 R1
R2
Q(t) A (T24 T14 )t
该热量全部被用于液氦的汽化，故
R1 T14
mt Qt
L
R2 T24
例2：两个同样、温度相同的小球，均涂成黑色，其中一个为铜 质，另一个为铝质。它们被悬于一周围正在融化的冰的空腔内。 观测表明，铝球的温度在△t1时间内由T1降至T2，而铜球花了 △t2时间经历同样的温度变化。已知铝与铜的密度分别为ρ1与ρ2. 试求铝与铜的比热的比值。
中学物理奥赛辅导 热学光学近代物理学 pdf
中学物理奥赛辅导热学光学近代物理学 pdf 中学物理奥赛辅导：热学、光学、近代物理学热学是物理学中一个重要的分支，它主要研究物体的热现象和热力学性质。
在中学物理奥赛中，热学是一个重要的考点，也是学生们需要重点掌握的内容之一。
热学的基本概念包括温度、热量、热平衡等。
其中，温度是物体热状态的表示，通常使用摄氏度或开尔文度进行衡量。
热量是物体之间传递的能量，它的传递方式有导热、辐射和对流。
热平衡是指两个物体之间没有温度差异，也就是达到了热平衡状态。
热学还包括热传导、热辐射和热对流的研究。
热传导是指热量通过物质内部传递的现象，具体表现为物体的温度分布均匀与否。
热辐射是指物体通过辐射将热量传递给其他物体的现象，例如太阳辐射热能到地球。
热对流是指热量通过流体的流动传递的现象，例如自然对流和强制对流。
光学是物理学中研究光的传播、反射、折射和干涉等现象的学科。
在中学物理奥赛中，光学也是一个重要的考点，需要学生们掌握光的基本性质和光的传播规律。
光的基本性质包括光的波动性和粒子性。
根据光的波动性，我们可以研究光的干涉、衍射和偏振等现象；根据光的粒子性，我们可以研究光的光电效应和康普顿散射等现象。
光的传播规律包括光的反射定律和折射定律。
光的反射定律是指入射光线与反射光线之间的关系，入射角等于反射角；光的折射定律是指入射光线与折射光线之间的关系，根据斯涅尔定律，入射角、折射角和介质的折射率之间满足一定的关系。
近代物理学是指在19世纪末和20世纪初形成的一门新的物理学科，它主要研究微观世界的物理现象和规律。
近代物理学包括相对论、量子力学、原子物理学和核物理学等内容。
相对论是爱因斯坦在1905年提出的一种描述物质和能量之间相互转化关系的理论，它主要研究高速运动物体的性质和规律。
量子力学是研究微观粒子的运动和性质的物理学理论，它在20世纪20年代形成，并取得了一系列重要的成果。
原子物理学是研究原子结构和原子现象的物理学分支，它的主要内容包括玻尔理论、泡利不相容原理、波尔兹曼方程和量子力学的应用等。
2024年新高考版物理专题十三近代物理初步讲解部分
过程,称为核反应。
2.规律:在核反应中,质量数守恒、电荷数守恒。
3.三个重要核反应
1)1919年卢瑟福发现质子的核反应:174
N+
4 2
He
18 7
O
11
H。
2)1932年卢瑟福的学生查德威克用实验证实了中子的存在,其核反应方
程为:94
Be+
4 2
He
16 2
C
10
n。
3)1934年约里奥—居里夫妇发现人工放射性同位素、发现正电子的核反
4.爱因斯坦光电效应方程 1)光子 ①定义:在空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光量 子,简称光子。 ②光子的能量:每个光子的能量只决定于光的频率,即ε=hν,ν表示光的频 率。 2)逸出功:要使电子脱离某种金属,需要外界对它做功,做功的最小值叫这 种金属(不同金属的逸出功不同)的逸出功,一般用W0表示。 3)爱因斯坦光电效应方程:Ek=hν-W0,Ek为光电子的最大初动能。光电子 的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 黑体的颜色不一定是黑色,黑体不反射电磁波,但会向外辐射电磁波。 2.能量量子化 1)能量子:组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε 的整数倍。带电微粒辐射或吸收能量时也是以这个最小能量值为单位 一份一份地进行的,这个不可再分的最小能量值ε叫能量子。 2)公式:ε=hν。ν是带电微粒的振动频率,也是带电微粒吸收或辐射电磁波 的频率,h是普朗克常量,其值为h=6.626×10-34 J·s。 3)能量量子化:在微观世界中,能量不能连续变化,只能取某些分立值,这种 现象叫能量量子化。
3.质量亏损 1)概念:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫作质量 亏损。 2)质能关系:ΔE=Δmc2。 3)核子平均质量:比结合能大的原子核,平均每个核子的质量亏损大,核子 的平均质量就小,故核子的平均质量大小也能够反映原子核的稳定性,即 核子的平均质量越小,原子核越稳定。核子平均质量随原子序数变化的 定性关系图像如图所示。
中学生物理竞赛1-32近代物理精彩试题分类总汇编
近代（32-2）U 23892（铀核）衰变为n R 22288（氡核）要经过（）A. 8次α衰变，16次β衰变。
B. 3次α衰变，4次β衰变。
C. 4次α衰变，16次β衰变。
D. 4次α衰变，4次β衰变。
（32-10）某金属材料发生光电效应的最大波长为0λ，将此材料制成半径为R 的圆球，并用绝缘线悬挂于真空室内。
如以波长为λλ(＜0λ)的单色光持续照射此金属球，该金属球发生光电效应产生光电子的最大初动能为______________，此金属球可带的电荷量最多为_____________。
（设无穷远处电势为0，真空中半径为r ，带电荷量为q 的导体球电势为r q kU =。
）（31-15）一个ω介子飞行时衰变成静止质量均为m 的三个π介子，这三个π介子的动量共面。
已知：衰变前后介子运动的速度都远小于光在真空中的速度c ；衰变后的三个π介子的动能分别为T1，T2，T3，且第一二个π介子飞行方向之间的夹角为1θ，第二三个π介子飞行方向之间的夹角为2θ（如图所示）；介子的动能等于介子的能量与其静止的能量（即其静止质量m 与2c 的乘积）之差。
求ω介子在衰变前的辨阀的飞行方向（用其飞行方向与衰变后的第二个介子飞行方向的夹角即图中ϕ角表示）及其静止质量。
（30-4）由玻尔理论可知，当氢原子中的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，有可能（）A. 发射出光子，电子的动能减少，原子的势能减少B. 发射出光子，电子的动能增加，原子的势能减少C. 吸收光子，电子的动能减少，原子的势能增加D. 吸收光子，电子的动能增加，原子的势能减少（29-6）铀238（92 U ）是放射性元素，若衰变时依次放出α，β，β，α，α，α，α，α，β，β，α，β，β，α粒子，最终形成稳定的核Pb Y X ，则其中 X ＝ ， Y ＝ ． （29-8）已知：光子有质量，但无静止质量，在重力场中也有重力势能．若从地面上某处将一束频率为ν的光射向其正上方相距为d 的空间站，d 远小于地球半径，令空间站接收到的光的频率为ν’，则差ν’－ν＝ ，已知地球表面附近的重力加速度为g ．（29-10）图中K 是密封在真空玻璃管内的金属电极，它受光照射后能释放出电子；W 是可以透光的窗口，光线通过它可照射到电极K 上；C 是密封在真空玻璃管内圆筒形的收集电极，它能收集K 所发出的光电子．R 是接在电池组E （电压足够高）两端的滑动变阻器，电极K 通过导线与串联电池组的中心端O 连接；G 是用于测量光电流的电流计．已知当某一特定频率的单色光通过窗口照射电极K 时，能产生光电子．当滑动变阻器的滑动接头处在某一点P 时，可以测到光电流，当滑动头向右移动时，G 的示数增大，使滑动头继续缓慢向右不断移动时，G 的示数增大，使滑动头继续继续缓慢向右不断移动时，电流计G 的示数变化情况是______________________________________________________________．当滑动变阻器的滑动接头从P 点缓慢向左不断移动时，电流计G 的示数变化情况是_____________________________________________________若测得用频率为1ν的单色光照射电极K 时的遏止电压为1V ，频率为2ν的单色光照射电极时的遏止电压为2V ，已知电子的电荷量为e ，则普朗克常量h ＝ ，金属电极K 的逸出功0W ＝ ．（29-04）多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K 壳层离核最近，L 壳层次之，M 壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X 光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger ）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV 的光子照射Cd （镐）原子，击出Cd 原子中K 层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K 层电子的电离能为26.8keV ．随后，Cd 原子的L 层中一个电子跃迁到K 层，而由于俄歇效应，L 层中的另一个的电子从Cd 原子射出，已知这两个电子的电离能皆为4.02keV ，则射出的俄歇电子的动能等于（ ）A ．( 26.8－4.02－4.02 ) keVB ．(40.00－26.8－ 4.02 ) keVC ．( 26.8－4.02 ) keVD ．( 40.00－ 26.8 + 4.02 ) keV（27-06）已知频率为ν、波长为λ的光子的能量E ＝h ν，动量为P ＝/λ，式中h 为普朗克常量，则光速c 可表示为（ ）（A ）P /E （B ）E /P（C ）EP （D ）E 2/P 2（27-07）某种核X 经过α衰变后变为核Y ，再经过β衰变后变为核Z ，即a b X −→αc d Y −→βe fZ ，下列关系中正确的是（） （A ）a ＝e ＋4（B ）c ＝e （C ）d ＝f －1 （D ）b ＝f ＋2（27-13）光通过光纤长距离传输时，因损耗而要衰减，故必须在途中设立“中继站”进行放大。
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t
例1 解：从t = 0开始做实验，核子总数为N0，到t 时刻 核子数为N，设核子平均寿命为τ ，则
N N 0e
因为 1 cos 23 1 ，于是条件(2)可写为
10
2 2 p12 p 2 p3 ( )2 1 2 p 2 p3
(5)
由题意知，可以使用非相对论的关系
p1、 例 3 解 : (1) 设衰变产生的 3 个 π 介子的动量分别为 p 2 、p3 ，相应的动能为T1 、T2、T3，则它们必须满 足下列条件：
能量守恒： T1 T2 T3 m c 2 3m c 2 Q (1) m 分别为ω 介子和π 介子的静质量 式中 m 、 p2 p 23 3 (2) 动量守恒： p p p 0
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2 (1)
5
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2
(1)
由题设量子化条件，粒子处于基态时，取量子数为 n=1，得
r0 h 2 mt v ( ) 2 2 (2)
3h 2 r0 2 8 mt a s k
由以上两式可解得 代入数据可求得
t
因tΒιβλιοθήκη 6 10 4 31 又 N0 3 . 6 10 1.67 10 27 N0 3.6 10 31 t 1.5 1.8 10 31 (年) 故 N0 N 3
1 ，则
N N 0 (1 )
t
3
2. 1995年，美国费米国家实验室CDF实验组在质子反质子对撞机 TEVATRON的实验中观测到了顶夸克，测得它的静质量为mt＝ 1.75×10 －11eV/c2＝3.1×10－25kg，寿命为τ＝0.4×10－24s，这 是近20年来粒子物理研究最重要的实验进展之一. 4a (1)正反顶夸克之间的强相互作用势能可写为 V (r ) k s ，
r0 1.4 10 17 (m)
6
mt v 2 4a s k 2 r0 3r 2
(1)
r0 h 2 mt v ( ) 2 2
(2)
(2)由(1)、(2)二式得 4a s
v h (k 3
)
由v和r0可算出正反顶夸克做匀速圆周运动的周期T
r0 2 2 T v h3 4kas 2 2 2 mt ( ) 3
代入数据可得
T 1.8 10 24 ( s )
7
T 1.8 10 24 ( s )
0.22 可见 T
因为正反顶夸克的寿命只有它们组成的束缚系统的 周期的约五分之一，故正反顶夸克的束缚态通常是不 存在的.
8
3. (1)质量不为零的ω介子静止时衰变为三个质量相同的 π介子，即ω→3π，试讨论每次衰变产生的三个π介子 的动能T1、T2、T3可能取的全部值.通常表示每一组动能 值 （T1，T2，T3 ）的方法如下：作一个等边三角形 A1A2A3,取其高Q为三个π介子的动能之和，Q＝T1＋T2 ＋T3 ，在三角形内取一点P，令P点到顶点Ai的对边的 距离为Ti (i=1,2,3)，则每一点对应一组动能值（T1，T2， T3 ），衰变时可以实现全部（T1，T2，T3 ）的可能取 值，可以用P点的可能存在区域来表示，这个区域称为 运动学允许区，试在△A1A2A3中找出 ω→3π的运动学 允许区（设衰变后π介子的速度比光速小得多）. (2)正电子偶素是由一个电子与一个正电子组成的束缚态 粒子，记为Ps，它在静止时可以衰变为三个γ光子，即 Ps→3γ,试在△A1A2A3中找出三个γ光子的运动学允许区. 9 (00年17届决赛题)
奥赛典型例题 分析(近代物理)
1
1.一个由日本和印度物理学家组成的工作小组做 了如下实验：把6×104 kg的铁放在很深的矿井 中，以完全隔断宇宙射线的影响，在铁旁有很多 探测仪，只要铁核中有核子（质子和中子）发生 衰变，这个事件总能被记录下来. 实验从1980年冬开始到1982年夏结束，历时 1.5年，一共记录了3个核子衰变的事例. 已知N0个平均寿命为τ的粒子经过t时间后的数
例2 解: (1)相邻电荷间库仑力及库仑电势能为
Q1Q2 Q1Q2 FQ k Q 2 ， VQ k Q r r
现已知正反顶夸克之间的强相互作用势能
4a s V (r ) k 3r
通过类比可得正反顶夸克之间的强相互作用力为
4a s F (r ) k 2 3r
设正反顶夸克绕其连线中点做匀速圆周运动的速 率为v，因二者相距为r0,二者所受向心力均为
1 2 3
Δ A1A2A3内部任一点均已满足(1)式，现只 需求出满足(2)式的P点的位置范围.
p1
图1
2 2 2 p p p (3) 由图1,利用余弦定理可得 1 2 3 2 p 2 p 3 cos 23 2 2 p12 p 2 p3 于是有 cos 23 (4) 2 p 2 p3
3r
式中r是正反顶夸克之间的距离，as＝0.12是强相互作用耦合系数， k是与单位制有关的常量，在国际单位制中k＝0.319× 10 －25J· m ，为估算正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系 统，可把束缚状态设想为正反顶夸克在彼此间的吸引力作用下绕 它们的连线中点做匀速圆周运动，如能构成束缚态，试用玻尔理 论确定系统处于基态中正反顶夸克之间的距离r0，已知处于束缚 r0 h 态的正反顶夸克粒子满足量子化条： 2m v( ) n ， n 1， 2， 3 2 2 式中左边为一个粒子动量mv与其轨道半径的乘积的两倍，n为量 子数，h＝6.63×10－34J· s 为普朗克常数.(2)试求正反顶夸克在上 述设想的基态中做匀速圆周运动的周期T，你认为正反顶夸克的这 4 个束缚态能存在吗？ (00年17届复赛题)