- 原子物理学与相对论
- 共457题
氢原子能级图的一部分如图所示,A、B、C分别表示原子在三种跃迁过程中辐射出的光子。其中EA表示原子从n=3能级向n=2能级跃迁的能量,EB表示原子从n=2能级向n=1能级跃迁的能量,EC表示原子从n=3能级向n=1能级跃迁的能量,则下述关系中正确的是
正确答案
解析
略
知识点
(1)下列说法正确的是
A. 一个氢原子从 n = 3的能级发生跃迁,可能只辐射一种频率的光子
B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应
C. 比结合能越小,表示原子核中核子结合的越牢固,原子核越稳定
D. 铀核()衰变为铅核(
),要经过8次α衰变和10次β衰变
(2)如图所示,光滑水平直轨道上放置长木板B和滑块C,滑块A置于B的左端,且A、B间接触面粗糙,三者质量分别为mA = 1 kg 、mB = 2 kg、 mC = 23 kg ,开始时 A、B一起以速度v0 =10 m/s向右运动,与静止的C发生碰撞,碰后C向右运动,又与竖直固定挡板碰撞,并以碰前速率弹回,此后B与C不再发生碰撞,已知B足够长,A、B、C最终速度相等,求B与C碰后瞬间B的速度大小。
正确答案
(1)AB
(2)7.25 m/s
解析
(1)略。
(2)设碰后B速度为vB ,C速度为vC , 以向右为正方向,由动量守恒定律得
mBv0 = mCvC - mBvB
BC碰后,A、B在摩擦力作用下达到共同速度,大小为vC ,由动量守恒定律得
mAv0-mBvB=-(mA+mB)vC
代入数据得vB=7.25m/s
知识点
(1)已知氢原子各定态能量为,式中n=1,2,3,…,
为氢原子的基态能量。要使处于基态的氢原子跃迁到激发态,入射光子具有的最小频率为_______。若大量氢原子处于n=4的激发态,则它们发生能级跃迁时,最多能辐射_______种频率的光子。(普朗克常量为h)
(2)如图所示,两个并排放置的木块A和B静止在光滑水平面上,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg ,A、B之间不粘连。有一质量mC=0.1 kg的小物块C,以20 m/s的水平速度滑上A表面,最终在木块B上以2.5 m/s的速度与B共同运动,求:C离开A时的速度大小。
正确答案
(1);6
(2)v=4m/s
解析
(1)
(2)设C离开A时速度为v,根据动量守恒定律得
C与A分离后,对C、B由动量守恒定律:
解得
知识点
(1)氢原子处于基态时,原子的能量为E1,处于n=3的激发态时,原子的能量为E3,一群处于n=3激发态的氢原子跃迁到n=1的基态时,可以向外辐射________种不同频率的光子.已知普朗克常量为h,光在真空中传播的速度为c,其中最短波长是________,若用该光子去照射某种金属,恰能发生光电效应,则该金属的逸出功是________。
(2)如图13所示,三个大小相同、质量均为m的小球A、B、C静止在光滑水平面上,且A、B、C共线,现让A球以速度v0向着B运动,A、B两球碰撞后粘在一起继续向右运动并与C球发生弹性碰撞,求最终A、B、C的速度.
图13
正确答案
(1)
(2)
解析
略
知识点
(1)如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则 ( )
A,6种光子中有2种属于巴耳末系
B,6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
C,若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
D,使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量
E,6种光子中频率最大的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
(2)两根足够长的平行光滑导轨,相距1m水平放置。匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间,B=0.4T,金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg,电阻分别为0.4Ω和0.2Ω,并排垂直横跨在导轨上。若两棒以相同的初速度3m/s向相反方向分开,不计导轨电阻,求:
①棒运动达到稳定时ab棒的速度大小。
②金属棒运动达到稳定的过程中,回路上释放出的焦耳热。
③金属棒运动达到稳定后,两棒间距离增加了多少。
正确答案
答案:(1) ADE
解析
(2) 1ab、cd棒组成的系统动量守恒,最终具有共同速度V,以水平向右为正方 向,则mcdV0 – mabV0 =(mcd + mab)V (2分) V = 1 m/s(1分)
2根据能量转化与守恒定律,产生的焦耳热为:
(3分)
3对cd棒利用动量定理:– BIL·t = mcd(V – V0)
BLq = mcd(V0 – V)
又 q= BLs /(R1 + R2)
s = mcd(V0 – V)(R1+R2)/ B2L2 = 1. 5 m (3分)
知识点
氢原子能级如图所示。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光,其中a 光是从n=3能级向n=1能级跃迁时发出的,b光的频率大于a光的频率,则b光可能是
正确答案
解析
略
知识点
下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
汞原子的能级如图,现一束单色光照射到大量处于基态的汞原子,汞原子只发出三种不同频率的单色光,关于入射光的能量下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b。则( )
正确答案
解析
略
知识点
图为氢原子的能级示意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当这些氢原子向低能级跃迁时
正确答案
解析
略
知识点
(1)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子。例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之脱离原子,这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 ,式中n=1,2,3…表示不同的能级,A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是 ( )
A. B.
C.
D.
(2)如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为.使木板与重物以共同的速度
向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间.设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g.
正确答案
(1)C
(2)t=
解析
2 解析:木板第一次与墙碰撞后,向左匀减速直线运动,直到静止,再反向向右匀加速直线运动直到与重物有共同速度,再往后是匀速直线运动,直到第二次撞墙。
木板第一次与墙碰撞后,重物与木板相互作用直到有共同速度,动量守恒,有:
,解得:
木板在第一个过程中,用动量定理,有:
用动能定理,有:
木板在第二个过程中,匀速直线运动,有:
木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间t=t1+t2=+
=
知识点
(1)氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的粒子中,能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是(填正确答案标号.选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.54.4 eV(光子)
B.50.4 eV(光子)
C.48.4 eV(电子)
D.42.8 eV(光子)
E.41.8 eV(电子)
(2)如图所示,有n个相同的质点静止在光滑水平面上的同一直线上,相邻的两个质点间的距离都是1m,在某时刻给第一个质点一个初速度,依次与第二个、第三个…质点相碰,且每次碰后相碰的质点都粘在一起运动,求从第一个质点开始运动到与第n个质点相碰所经历的时间.
正确答案
⑴ACE
⑵t=
解析
(1)由玻尔理论知,基态的氦离子要实现跃迁,入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差,因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收;而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收.
氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为:
Δ=
-
=0-(-54.4 eV)=54.4 eV
Δ=
-
=-3.4 eV-(54.4 eV)=51.0 eV
Δ=
-
=-6.0 eV-(-54.4 eV)=48.4 eV
Δ=
-
=-13.6 eV-(54.4 eV)=40.8 eV
可见,42.8eV和50.4eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁.
(2)解:根据动量守恒可得:
得:
则相邻的两个质点间的运动时间表达式为:
∴经历的时间为:t=+
+…+
=
+
+…
=
=
知识点
一个氢原子从基态跃迁到的激发态.该氢原子
正确答案
解析
略
知识点
一群处于量子数n=3的氢原子向低能级跃迁的过程中能产生_______种不同频率的光子。
正确答案
3
解析
根据=3知,这些氢原子向低能级跃迁的过程中能产生3种不同频率的光子。
知识点
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