魅力科学2023章节测试答案

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魅力科学2023章节测试答案_魅力科学超星尔雅答案

1.1原子的基本构成

1、单选题20世纪初,谁对氢原子光谱进行深入研究并找到了对应公式?()

A、卢瑟福

B、里德堡

C、巴尔麦

D、普朗克

我的答案：B

2、单选题19世纪末,()是物理学上三大发现之一 。

A、X射线

B、放射性

C、电子

D、以上均是

我的答案：D

3、多选题卢瑟福著名的粒子穿透金属箔试验中,粒子穿透金属箔后的运动轨迹包括()。

A、立刻停止

B、反射回来

C、发生旋转

D、直线运动

我的答案：A

4、判断题现状光谱在每个化学元素中都有不同特征。()

我的答案：

5、判断题原子中的基本粒子包括电子核和占主要质量的是电子。()

我的答案：X

1.2核外电子运动理论模型

1、单选题光的衍射实验,光电效应说明了光具有()。

A、反射性

B、波动性

C、粒子性

D、折射性

我的答案：C

2、填空题1924年,德布罗意在光的二象性的启发下,提出了()也具有二象性的特征。

我的答案：电子

3、填空题从距核最近的一条轨道算起,当n=1时,轨道半径约为()pm。

我的答案：53

4、判断题不确定原理对微观,宏观粒子都有用()。

我的答案：X

5、判断题玻尔计算出的电子在原子核外运动的轨道半径与后来人们用科学的方法计算出的半径一致()。

我的答案：

6、简答题简单介绍不确定原理的由来。

我的答案：原子核外电子体积小，运动速度快，所有不可能同时得到电子的准确位置和准备动量。

1.3原子核外电子的运动状态及薛定谔方程

1、单选题()建立迄今最为成功的原子结构模型-波动力学模型。

A、薛定谔

B、爱因斯坦

C、海森堡

D、德布罗意

我的答案：A

2、单选题波函数有什么变量?()

A、r

B、

C、Ф

D、以上均是

我的答案：D

3、多选题根据不同的目的和角度考察波函数和概率密度2的性质,包括()。

A、径向分布图

B、时间分布图

C、角度分布图

D、空间分布图

我的答案：ACD

4、判断题电子在半径r=53pm球壳上出现的最大概率值就是波尔半径。()

我的答案：

5、判断题实质上,薛定谔方程是一个二阶偏微分方程,解得的是一个具体的数值。()

我的答案：X

1.4波函数的空间图像

1、单选题在原子角度分布图中,有多少类型是在D轨道上的?()

A、2

B、3

C、4

D、5

我的答案：D

2、单选题()峰是主量子数相同时,离核较近、数量最多的。

A、np

B、ns

C、nd

D、nf

我的答案：B

3、单选题能级为4的s段顶峰在波函数的径向分布图中有几个?()

A、4

B、2

C、3

D、1

我的答案：A

十九世纪至二十世纪之交物理学领域的重大发现及对化学的影响分别是？

20世纪最耀眼的12组科技成果

王渝生

20世纪是科学技术发展突飞猛进的世纪，人类在本世纪所取得的科技成就和创造的物质财富超过了以往任何一个时代。它们是推动经济和社会持续发展的决定性因素，改变了并将继续改变世界的面貌。它们中有一些为科技界公认的重大成就，将在人类历史上永远闪耀着夺目的光辉。

20世纪初科学革命两大成就

20世纪的科学是在19世纪的重大理论成果如热力学与电磁学理论、化学原子论、生物进化论与细胞学说等基础上发展起来的。19世纪的三大发现（X射线、放射性、电子）导致了20世纪前30年的物理学革命，诞生了相对论和量子力学，成为20世纪科学发展的先导和基础。

1、相对论

1905年，20世纪最伟大的科学天才爱因斯坦在他26岁时创立了狭义相对论，提出了不同于经典物理学的崭新的时空观和质（m）能（E）相当关系式E＝mc2（此处光速C＝3×108米／秒），在理论上为原子能的应用开辟了道路。

关于E＝mc2，即物体贮藏的能量等于该物体的质量乘以光速的平方，这个数量大到令人难以想象的程度。我们不妨打个比方说，1克物质全部转化成的能量，相当于常规状态下燃烧36000吨煤所释放的全部热能；或者说，1克质量相当于2500万度的电能。

1915年，爱因斯坦又创立了广义相对论，深刻揭示了时间、空间和物质、运动之间的内在联系——空间和时间是随着物质分布和运动速度的变化而变化的。它成为了现代物理学的基础理论之一。

从1923年开始，爱因斯坦用他的后半生致力于统一场论的探索，企图建立一个既包括引力场又包括电磁场的统一场理论，虽然他没有取得成功，但是杨振宁和米尔斯于50年代创立了“杨—米尔斯场方程”，发展了所谓“规范场”的理论，使爱因斯坦梦寐以求的统一场论可望在规范场的基础上得以实现。

2、量子力学

1900年，普朗克创立了量子论，提出能量并非无限可分、能量的变化是不连续的新观念。1905年，爱因斯坦提出了光量子论，揭示了光的“波粒二象性”。1913年，玻尔把量子化概念引进原子结构理论。1923年，德布罗意提出物质波理论。1925年，海森伯和薛定谔分别建立矩阵力学和波动力学。1928年，26岁的狄拉克提出电磁场中相对论性电子运动方程和最初形式的量子场论，使包括矩阵力和波动力学在内的量子力学取得了重大的进展。

20代末量子力学的建立，是继1905-1915年相对论建立之后对经典物理学的又一次革命性的突破，它成功地揭示了微观物质世界的基本规律，加速了原子物理学和固态物理学的发展，为核物理学和粒子物理学准备了理论基础，同时也促进了化学键理论和分子生物学等的产生。因此，量子力学可以说是20世纪最多产的科学理论，迄今仍具有强大的生命力。

20世纪中后期5大科学成就

30年代以来，物质基本结构、规范场、宇宙大爆炸、遗传物质分子双螺旋结构、大地构造板块学说以及信息论、控制论、系统论等理论的创建，使人类的视野进一步拓展到更为宇观、宏观和微观的领域，成为人类文明进步的巨大推动力。

1、物质的基本结构

从远古时代开始，人们就在探讨物质是由什么组成的，有没有公共的基本单元。直到19世纪末，人们都认为这种共同的基元就是原子。1911年，卢瑟福发现原子内部有一个核；1913年，玻尔指出放射性变化发生在原子核内部，于是研究原子核的组成、变化规律以及内部结合力的核物理学应运而生。

1932年，查德威克发现了中子。从此，人们认识到各种原子都是由电子、质子和中子组成的，于是把这三种粒子和光子称为基本粒子。

但是，基本粒子并不“基本”。一方面，正电子、中微子、介子等新的基本粒子相继发现；另一方面，基本粒子还有其内部结构。60年代以来，出现了基本粒子结构的“夸克模型”、“层子模型”等，使40年代末诞生的一门新的独立学科——基本粒子物理学（又称高能物理学）至今方兴未艾，成果累累。

2、宇宙大爆炸理论

现代宇宙学的研究发端于爱因斯坦。他在1915年创立广义相对论后，用它来考察宇宙的结构问题，于1917年提出有限无边的宇宙模型。1922年，弗里德曼提出的非静态宇宙模型，认为宇宙是可能膨胀的。1929年，哈勃确定了星系红移（即退行速度）和距离之间的线性关系，证实了宇宙膨胀理论。1932年，勒梅特提出了宇宙爆炸说。

1948年，伽莫夫把核物理学的知识同宇宙膨胀理论结合起来，发展了大爆炸理论，并用它来说明化学元素的起源。这一宇宙大爆炸理论在1965年发现的宇宙背景辐射现象和1998年哈勃望远镜探测到距地球120亿光年之遥的星系中得到了有力的支持。

3、DNA分子双螺旋模型

1953年4月25日，英国《自然》杂志刊登了25岁的沃森和37岁的克里克合作研究的成果——DNA双螺旋结构的分子模型，这一成就后来被誉为20世纪生物学方面最伟大的发现，也被认为是分子生物学诞生的标志。

DNA是遗传基因的物质载体——脱氧核糖核酸的英文简称。1915至1928年间，摩尔根通过果蝇实验，证明了坐落在细胞核内染色体上的基因决定着生物性状，从而创立了基因理论。染色体是由蛋白质和DNA组成的。过去生物学界一直认为蛋白质是遗传信息的载体，直到1944年埃弗里等人通过实验才证明了遗传载体不是蛋白质，而是DNA。1953年DNA分子结构双螺旋模型的建立是打开遗传之谜的关键。60年代尼伦柏格等人破译了遗传密码，证明地球上所有生物的遗传密码都是相同的——DNA的4种核苷酸碱基的序列代表了基因的遗传信息，决定着蛋白质的20种氨基酸的组成和排列顺序。作为基因载体的DNA是生命的后台指挥者，生命的一切性状通过受DNA决定的蛋白质来表现。

4、大地板块构造学说

1912年，魏格纳提出大陆漂移说，认为在地质历史上的古生代，全球只有一块巨大陆地，周围是一片大洋；中生代以来，这块古陆开始分裂、漂移，逐渐成为现在的几个大陆和无数岛屿，原来的大洋则分割成几个大洋和若干小海。

大陆漂移说经半个多世纪的发展，由地幔对流说（1928年）、海底扩张说（1961年）等阶段，到1968年勒比雄等提出了全球大地板块构造学说，建造了全球被分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲、南极六大板块和若干小板块的结构模型，得到了越来越多的科学验证，特别是海洋地质学的有力支持。

5、信息论、控制论、系统论

1948年，申农《通讯的数学理论》、维纳《控制论：关于动物和机器中控制和通信的科学》、贝塔朗菲《生命问题》的出版，标志着交叉科学信息论、控制论、一般系统论的诞生；1957年，古德等《系统工程学》的出版为系统工程论奠定了基础。60年代以来，又出现了新的交叉科学——突变论、协同论和耗散结构理论。

交叉科学不仅沟通了为数众多的自然科学学科，而且在方法论上也沟通了自然科学与社会科学。它向人们提供了定量、精确和最优的认识世界的方法，对人类社会产生了深刻的影响。

20世纪的5大尖端技术成果

在科学的先导和生产的促进下，20世纪发展起来五大尖端技术：核技术、航天技术、信息技术、激光技术和生物技术，在能源、材料、自动化、海洋和环境等高新技术方面也有了长足的进步。

1、核能与核技术

原子核的裂变和聚变反应将产生和释放出远大于机械能、化学能等产生的能量。核能的和平利用，为人类提供了一个既安全又清洁、取之不尽而用之不竭的能源宝库。

1942年，美国建成了世界上第一座原子反应堆，首次实现了人工控制的链式核裂变反应。1945年第一颗原子弹爆炸成功。1952年第一颗轻核聚变的氢弹爆炸成功。1954年，苏联建成世界上第一座原子能发电站。60年代以后，核电站进入实用阶段，发展至今已成为一种重要能源，约占全球发电总量的1／5。

核技术还广泛应用于农业、医疗、材料、考古和环保等领域。40年代放射性同位素开始大量生产，1947年比利发明了C14测定年代的方法，1951年开始使用Co60等放射性元素治疗癌症，70年代以来计算机x射线断层扫描技术（CT）广泛应用于临床，80年代初发展到核磁共振扫描技术（MRI）。

2、航天和空间技术

1903-1914年，齐奥尔科夫斯基提出以火箭为动力的航行理论，奠定了航天学的基础。1919年，戈达德提出火箭飞行的数学原理，并于1926年成功地发射了世界上第一枚液体燃料的火箭。1942年，布劳恩主持设计发射的液体军用飞箭成为二战后各国火箭发展的蓝本。

1957年，苏联用洲际导弹的火箭装置发射了世界上第一颗人造地球卫星，“空间时代”从此开始。1961年，苏联发射载人宇宙飞船，人类首次飞向太空。1969年，美国“阿波罗”11号飞船登月，人类在月球上留下了第一个脚印。1971年，苏联建造空间站，人类首次在太空中有了活动基地。1981年，美国发射航天飞机成功，从此人类可以自由进出太空。

自50年代后期起，人类开始对月球和太阳系各大行星，以及遥远的行星际空间进行探测，至今已发射了100多颗空间探测器，去揭示宇宙的形成与演化，探索生命的起源以及空间环境对人类生存环境的影响。

3、信息技术

信息技术是20世纪发展最快的技术领域。它对人类社会、经济、政治、文化等产生了全方位的巨大而深远的影响。

1906年，三极电子管的发明使电信号放大，从而使远程无线电通信成为可能。1947年，第一只晶体管的诞生为电子电路集成化和数字化提供了重要的基础。1945年问世的电子计算机，已经历了第一代（电子管，40年代中至50年代末）、第二代（晶体管，50年代末至60年代中）、第三代（集成电路，60年代中至70年代初）和第四代（大规模和超大规模集成电路，70年代初开始）等发展阶段，80年代开始对新一代的智能计算机、光学计算机和量子计算机的探索已取得初步成果。

随着大规模集成电路的出现，计算机向巨型化和微型化两极发展。70年代中，巨型机的向量运算速度超过了每秒亿次；微机则进入了千家万户，标志着个人电脑时代的来临。当今，巨型机的运算速度已达每秒3．9万亿次，而计算机互联网络则在2亿多网民的学习、研究、交流、贸易甚至娱乐等方面创造了崭新的工作和生活方式。

4、激光技术

1917年，爱因斯坦在研究光的辐射的过程中，提出了“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。1958年激光被发现。1960年美国制成了世界上第一台激光器，它用红宝石晶体做发光材料，用发光强度很高的脉冲氙灯做激发光源，在这种受激辐射作用下产生的一种超强光束就是激光。

继红宝石激光器之后，半导体激光器（1963年）、气体激光器（1964年）、自由电子激光器（1977年）乃至原子激光器（1977年）等相继问世。

5、生物技术

基因重组技术（又称基因工程）是20世纪下半叶蓬勃兴起和发展的现代生物技术的最前沿领域。60年代末至70年代初，阿尔伯和史密斯发现细胞中有两种“工具酶”，能对DNA进行“剪切”和“连接”；内森斯则使用工具酶首次实现了DNA切割和组合。DNA的重组能创造性地利用生物资源，实现人类改造生物的遗传特征、产生人类所需要的生物类型的意愿。80年代以来，已获得上百种转基因动植物，对农业发展具有重要意义。转基因药物的研制和生产则将为人类的健康带来新的福音。

除基因工程外，生物技术（即生物工程）还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等领域。1978年首例试管婴儿路易斯诞生、1996年克隆羊多莉的出现都是细胞工程的杰作；加酶洗衣粉和嫩肉粉等则是酶工程的产品；现代发酵工业始于青霉素的生产，现已大规模利用发酵工程生产抗生素等。至于根据需要对天然蛋白质的基因进行改造，生产出新的、自然界原本不存在的优质蛋白质，更是日益受到重视，被誉为第二代基因工程。

20世纪科技发展带给21世纪的遗产将包括科学的全球化、社会化，社会的科学化，科学的交叉性、复杂性和综合性，科学、技术与社会的密切结合并相互作用，科学技术促进世界和平和人与自然的协调发展等等。有了这些基础，人类可以满怀信心地去迎接全球化知识经济的新时代！

19世纪末，经典物理学的理论已有了相当的发展，在力学、热力学、电磁学以及光学等领域都已建立了比较完整的理论体系，应用上也取得了丰硕的成果，此时，物理学界出现这样一种情绪，认为物理学的发展已经到顶了，伟大的发现不会再诞生了，物理学家的任务就是在细枝末节上做一些补充、修正的工作，然而就在这时，实验上陆续出现了一系列重大发现，使科学界大为震惊。1895年伦琴发现射线；1896年贝克勒尔发现放射性；1897年汤姆生发现电子，这些便是世纪之交的三项伟大发现。

1、X射线的发现：

电磁学建立以后，人们对气体、放电现象进行研究。1859年，法拉第的学生普留卡利用盖斯勒低压气体、放电管进行放电实验时，发生对着阴极的玻璃管壁上产生出绿色辉光。1876年，德国物理学家戈德斯坦首次把这种导致辉光出现的射线命名为“阴极射线”。1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线时，偶然发现放电管附近的黑纸密封的照相底片被感光了。因为阴线射线是透不出玻璃管的，所以，伦琴认为还存在着另一种穿透力极强的看不见的射线；由于当时伦琴不知道这是什么射线，故称X射线。现在人们也称为“伦琴射线”。发现后又经过多次研究，连同拍的著名的伦琴夫人手骨结构及手上那枚金戒指的轮廓照片，一同于1895年12月公布了产生X射线的方法、穿透力及照片。

X射线的发现轰动了全世界，反响快得惊人，因为人们深知X射线具有很高的实用价值和科学意义。

①它迅速用于外科诊断――伦琴名誉博士学位，后来又用于冶金学。

②X射线是领路岛，导致放射性和电子发现――伦琴获第一个诺贝尔物理奖。现在已清楚，X射线可用高速电子流轰击，由重金属制成的靶而获得。

2、放射性的发现：

X射线发现后，人们在研究X射线源的过程中，发现了元素放射性和放射性元素。

法国物理学家贝克勒尔1896年作了一个研究X射线源的实验，由于他曾设想荧光是X射线的来源，所以，他选用了一种荧光物质――硫酸钾铀酰（铀盐）作实验材料，把它放在日光下照射，使它放出荧光，使密封在黑纸包里的照相底片感光了。但是有一次，一连几天阴雨，他只好把准备好的铀盐和密封的底片一同放进暗橱。几天后，他意外地发现底片还是感光了。这说明荧光与射线没有关系。反复实验，他得出铀盐这种放射性质是铀原子本身所具有的结论。

因而，人们把物质这种自发放出射线的性质叫放射性；把有放射性的物质叫放射性物质。

铀就是人们发现的第一个放射性物质。后来，居里（法）及夫人又发现了钍、钋（是铀的400倍）和镭（是铀的200万倍）。

元素放射性的发现具有重大的科学和哲学意义。

①它打破了道尔顿的原子不可分论。

②它预示人类将获得一种新的能源――原子能，即元素放出射线，同时产生大量的热能。用很少物质，可以获得很高的能量，展示了能源的美好前景。

人们又进一步研究元素的放射性，发现铀放出的射线可以被磁场分为α、β、γ三种射线，其中α是带正电的粒子流（氦核），β是带负电的电子流，它们在磁场中偏转；而γ是不带电的光子流，穿透能力最强。

3、电子的发现：

电子的发现也是研究阴极射线的一个结果，经过许多科学家的努力，人们终于证实了任何原子都包含着电子，揭示了电的本质，所以，电子的发现是个国际性的发现，是人类认识的第一个基本粒子。

电子这个概念是1897年英国物理学家汤姆生在实验中，认为阴极射线是带负电的微粒，把这种微粒叫做电子。

19世纪末和20世纪初的三大发现打开了经典物理学的缺口，实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们大为震惊，认为物理学大厦地基发生了问题，好象就要地震一样，这就是所谓的“物理学危机”。其实“危机”是人们认识上出现了问题，而不是物理学本身的问题。危机也没有吓倒大多数科学家，他们勇敢地探索着，从而产生了以量子理论和相对论为标志的物理学革命，推动了整个科学技术的飞速发展。

三大发现集中在19～20世纪之交的年代里绝非偶然，有其深刻的社会背景和历史渊源。19世纪末，欧洲的工业生产和新技术应用已初具规模，电力工业的发展，电光源的应用，促使科学家研究气体放电和真空技术，新的电源及真空泵的相继问世为阴极射线的发现奠定了技术基础，而x射线以及电子的发现正是进一步研究阴极射线的直接成果，放射性的发现则是贝克勒尔对x射线的产生及铀盐磷光的深入研究后获得的，这也是铀盐被广泛应用于科研及生产领域的必然结果。

世纪之交的三大发现，打破了人们的传统观念，冲击了原子不可分割的经典理论，在科学界乃至哲学界都产生了重大的影响。实验上的新发现，促进了理论上的大发展。相对论和量子力学的诞生，使物理学发展到了一个新的高峰，列宁曾对当时的情况作了精辟的分析，他指出：“自然界中的一切界限，都是有条件的相对的，可变动的，它表示我们的智慧接近于认识物质：“现代物理是在临产中，它正在生产辩证唯物主义。”世纪之交的这一时期是物理学发生大转折的时期，也是物理学史中非常重要的一个时期。

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