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简答题

将氢原子电离,就是从外部给电子以能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。

(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?

(2)若用波长为200 nm的紫外线照射该氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度多大?(电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量me=0.91×10-30 kg)

正确答案

解:(1)n=2时,

所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=∞的轨道,n=∞时,E=0

所以,要使处于n=2激发态的原子电离,电离能应为△E=E-E2=3.4 eV

(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量

电离能△E=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J

由能量守恒

代入数据解得:v=9.95×105 m/s

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简答题

(1)氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收的是______________;

A.60.3eV

B.51.0eV

C.43.2eV

D.54.4eV

(2)一个静止的,放出一个速度为2.22×107m/s的粒子,同时产生一个新核,并释放出频率为ν=3×1019Hz的γ光子。写出这种核反应方程式______________,这个核反应中产生的新核的速度为______________,因γ辐射而引起的质量亏损为______________;(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s)

(3)如图,滑块A、B的质量分别为m1与m2,m1<m2,置于光滑水平面上,由轻质弹簧相连接,用一轻绳把两滑块拉至最近,弹簧处于最大压缩状态后绑紧,接着使两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动。运动中某时刻轻绳突然断开,当弹簧恢复到其自然长度时,滑块A的速度正好为零。则:

①弹簧第一次恢复到自然长度时,滑块B的速度大小为______________;

②从轻绳断开到弹簧第一次恢复到自然长度的过程中,弹簧释放的弹性势能Ep=______________。

正确答案

(1)C

(2),4×105m/s,2.21×10-31kg 

(3)

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(1)某放射性元素的原子核经过三个半衰期后,有______%的原子核发生了衰变;

(2)氢原子的基态能量为-13.6eV,则所氢原子第三能级的能量为______eV.

(3)一个中子(n)以速度v0与某静止的原子核(X)结合在一起形成一个新原子核求新原子核速度的大小.

正确答案

(1)根据m=m0()3得,m=m0,知有的原子核发生了衰变.即有87.5%的原子核发生衰变.

(2)根据E3==eV=-1.51eV,知氢原子第三能级的能量为-1.51eV.

(3)设中子的质量为m,则新原子核的质量为(A+1)m,根据动量守恒定律有:mv0=(A+1)mv

解得新原子的核速度大小为:v=

故答案为:(1)87.5

(2)-1.51

(3)新原子核速度的大小为v=

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简答题

如图所示为氢原子能级示意图,现有每个电子的动能都是Ee=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域,使电子与氢原子发生迎头正碰。已知碰撞前一个电子和一个原子的总动量为零。碰撞后氢原子受激发,跃迁到n=4的能级。求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能。已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为

正确答案

解:以ve和vH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率

根据题意有:

碰撞前,氢原子与电子的总动能为

解以上两式并代入数据得eVeV

氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量,由能级图得eV

碰撞后电子和受激氢原子的总动能eV

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简答题

大量氢原子处于不同能量激发态,发生跃迁时放出三种不同能量的光子,其能量值分别是:1.89eV、10.2eV、12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上,其中最高能级的能量值是______eV(基态能量为-13.6eV)

正确答案

根据向低能级跃迁时,可以发出3种不同频率的光子,

跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上.

处于基态氢原子能量为-13.6ev,

最高能级的能量值是-13.6ev+12.09eV=-1.51ev.

故答案为:①2;②-1.5

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