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“通过观测的结果,间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段,如通过光电效...

通过观测的结果,间接构建微观世界图景是现代物理学研究的重要手段,如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示,灯丝K发射出初速度不计的电子,K与栅极G间的电场使电子加速,GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速,电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后,发现KG间电压U每升高4.9V时,电流表的示数I就会显著下降,如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关,玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是

A. 汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV

B. KG间电压低于4.9V时,电流随电压增大而上升,是因为电子能量越高,越容易克服反向电压到达A

C. KG间电压在5~10V之间时,出现电流随电压增大而上升的一段图线,是因为单位时间使汞原子发生跃迁的电子个数增加

D. 即使KG间电压高于4.9V,电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性

 

C 【解析】 由题意知,KG间电压U每升高4.9V时,电流表的示数I就会显著下降,这说明电子经过加速后获得的动能正好达到汞原子跃迁的最低能量,也就是从基态跃迁到第一激发态所吸收的能量,所以A正确;当KG间的电压低于4.9 V时,电子在KG间被加速而获得的能量低于4.9 eV。电子与汞原子碰撞时,不能使汞原子跃迁到激发态。同时电子不会因为碰撞而损失能量,电子能量越高越容易克服GA间的反向电压抵达A极,因此电流随着KG间电压的升高也越来越大,所以B正确;当KG间电压在5~10V之间时,电流随电压增大而上升,是因为电子在KG空间与汞原子碰撞而转移掉4.9 eV的能量后,还留有足够的能量,又能克服反向电压从G极到达A极,电流又上升了,所以C错误;因为原子不是实心体,所以当电子进入汞原子内部时,即使KG间电压高于4.9V,电子也存在着始终不与汞原子发生碰撞的可能性,故D正确。  
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考点分析:
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研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中反应过程所用时间)t0.5s,但饮酒会导致反应时间延长,在某次试验中,测试员少量饮酒后驾车以v72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L58m。减速过程中汽车速度v与位移s的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小g10m/s2。求:

(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;

(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少?

 

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(1)木板对货箱的支持力大小;

(2)木板对货箱的摩擦力大小;

(3)工人对货箱的推力大小。

 

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1实验时纸带的______端和重物相连接(选填

2已知电火花计时器所接电源是额率为50Hz的交流电,由纸带所示数据可算出重力加速度为______m/s2(保留两位有效数字)

3已知当地的重力加速度数值为9.8m/s2,请写出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因:_____________________________

 

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某同学在做用打点计时器测速度实验

(1)实验室中配备的打点计时器是电火花式的,则应使用的电源电压是_____V

(2)如图是获得的一条纸带。ABCD是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出AB两点间x=______cmC点对应的速度是______m/s(结果保留二位有效数字)

 

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某同学利用如图(a)装置做探究弹簧弹力大小与其长度的关系的实验。他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的劲度系数k=______N/m。他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,此弹簧秤读数为______N

 

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