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[物理--选修3-5] (1)如图1所示,为氢原子的能级图.若在气体放电管中,处...

[物理--选修3-5]
(1)如图1所示,为氢原子的能级图.若在气体放电管中,处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击而跃迁到激发态,在这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过程中______
A.最多能辐射出10种不同频率的光子
B.最多能辐射出6种不同频率的光子
C.能辐射出的波长最长的光子是从n=5跃迁到n=4能级时放出的
D.能辐射出的波长最长的光子是从n=4跃迁到n=3能级时放出的
(2)如图2所示,质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上,质量m=1kg的小球(视为质点)通过长L=0.5m的轻杆与滑块上的光滑轴O连接,滑块不会影响到小球和轻杆在竖直平面内绕O轴的转动.开始时轻杆处于水平状态.现给小球一个大小为v的竖直向下的初速度,取g=10m/s2
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(a)若锁定滑块,要使小球在绕O轴转动时恰能通过圆周的最高点,求初速度v的大小.
(b)若解除对滑块的锁定,并让小球竖直向下的初速度v′=3m/s,试求小球相对于初始位置能上升的最大高度.
(1)处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击,氢原子可以吸收电子的部分能量,根据玻尔理论,氢原子可跃迁到n=4的激发态,这些氢原子不稳定,从激发态向低能级跃迁的过程中,能辐射出6种不同频率的光子.由玻尔理论和光子的能量公式E=h判断出波长最长的光是如何跃迁产生的. (2)①锁定滑块,小球恰能通过最高点的速度为零,由机械能守恒求解初速度v的大小. ②若解除对滑块的锁定,当小球升至最高时小球的竖直分速度为零.由系统水平方向动量守恒和机械能守恒,求解小球相对于初始位置能上升的最大高度. 【解析】 (1)A、B,处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击,氢原子可以吸收电子的部分能量,由氢原子能级图看出,n=4的激发态与基态的能量差为12.75eV,则氢原子吸收电子的能量后可跃迁到n=4的激发态,这些氢原子不稳定,从激发态向低能级跃迁的过程中,能辐射出C=6种不同频率的光子.故A错误,B正确. C、D由光子的能量公式E=h知,光子的波长最长,能量最小,根据玻尔理论可知,波长最长的光子是从n=4跃迁到n=3能级时放出的.故C错误,D正确. 故选BD (2)(a)若锁定滑块,小球恰能通过最高点的速度可认为等于零,对m,由机械能守恒得: 得:=m/s   (b)若解除对滑块的锁定,当小球升至最高时小球的竖直分速度为零.因水平方向动量守恒,故小球的水平分速度也为零,同时滑块速度也为零.            由系统机械能守恒得  解得小球相对于初始位置能上升的最大高度  h=0.45m 故答案为: (1)BD; (2)(a)若锁定滑块,要使小球在绕O轴转动时恰能通过圆周的最高点,初速度v的大小为. (b)若解除对滑块的锁定,并让小球竖直向下的初速度v′=3m/s,小球相对于初始位置能上升的最大高度是0.45m.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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